Des ingénieurs du Laboratoire de compatibilité électromagnétique de l'EPFL ont mis au point une méthode révolutionnaire de détection et de localisation des décharges partielles, qui perturbent le fonctionnement des transformateurs de puissance.

Les transformateurs jouent un rôle central dans les systèmes de distribution d'énergie, permettant de transporter l'énergie électrique sur de longues distances avec un minimum de risques et de pertes. Ils sont cruciaux pour assurer la stabilité et la fiabilité des réseaux électriques. Lorsque des problèmes surviennent dans les transformateurs, les opérateurs de réseau doivent être en mesure de les détecter rapidement et de déterminer exactement où ils se trouvent. "Parfois, des perturbations appelées décharges partielles se produisent à l'intérieur d'un transformateur", explique Farhad Rachidi, professeur associé à l'EPFL et responsable du Laboratoire de compatibilité électromagnétique (CEM). "Si les opérateurs ne font rien pour les réparer, les décharges peuvent entraîner de graves dommages au fil du temps et même faire exploser le transformateur."

Équations inversées dans le temps

Il existe un certain nombre de systèmes capables de détecter les décharges partielles, mais ils ne sont pas très efficaces pour identifier leur origine. "Avec notre méthode, les ingénieurs peuvent localiser la source d'une décharge partielle et agir rapidement pour résoudre le problème", explique Hamid Reza Karami, scientifique au laboratoire CEM de l'EPFL.

"Il est basé sur une technique assez récente appelée inversion du temps, qui découle de la" réversibilité "des équations de la physique. Presque toutes les équations de la physique ont une variable de temps et la considèrent comme une valeur à l'avenir. Mais la plupart des équations fonctionnent également avec son négatif. Notre technique consiste donc à remplacer la variable t dans les équations physiques, qui représente le temps, par sa négative :-t. Théoriquement, cela permet de remonter dans le temps."

Reconstruire des vagues dans la direction opposée

Les décharges partielles à l'intérieur d'un transformateur génèrent deux types d'ondes :acoustiques et électromagnétiques. Dans le système EPFL, les ondes sont captées par un capteur et converties au format numérique. Un algorithme analyse ensuite les ondes et les introduit dans un modèle informatique d'un transformateur. Le modèle reconstitue les ondes en travaillant à rebours, dans le sens inverse du parcours, jusqu'à ce qu'il atteigne la source de la décharge. Cela donne aux ingénieurs des informations précises sur l'origine de la décharge.

L'équipe de Rachidi développe leur technologie conjointement avec Sparks Instruments, une entreprise fribourgeoise qui fournit des systèmes de détection de décharges partielles, et avec la HEIG-VD. "Le Bureau de Transfert de Technologie de l'EPFL nous a mis en contact avec les gens de Sparks", explique Rachidi. "Nous avons également reçu le soutien d'enable, un programme de l'EPFL pour encourager la R&D, qui nous a permis de tester et de valider notre système. Notre technologie est maintenant brevetée et nous travaillons avec Sparks pour trouver la meilleure façon de la mettre sur le marché."

Énorme potentiel

Les méthodes basées sur l'inversion du temps ont un potentiel considérable dans une multitude d'applications - et ce n'est pas la première percée de Rachidi et des ingénieurs de son laboratoire. En 2018, ils ont breveté une application capable de localiser les courts-circuits dans les réseaux électriques en un temps record. "Nous avons été les premiers à utiliser le retournement temporel pour ce type d'application", explique-t-il.

Et ils appliquent également leurs connaissances dans d'autres domaines :« Nous avons déposé une demande de brevet pour un système qui peut identifier l'origine de l'arythmie cardiaque, et nous travaillons avec le professeur Marcos Rubinstein et son groupe à la HEIG-VD pour développer un appareil capable de localiser la foudre." + Explorer plus loin

Détecter les courts-circuits en remontant dans le temps