Contribution à la connaissance et à la caractérisation du canal courant porteur en ligne

Contribution to knowledge and modeling of the power line communication channel

• Auteur / Autrice : Vincent Guillet
• Direction : Christophe Léger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement des images et du signal
• Date : Soutenance le 11/06/2010
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....)
• Jury : Président / Présidente : Rachid Harba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Léger, Rachid Harba, Mohamed Machmoum, Fabienne Uzel-Nouvel, Nadège Thirion, Guy Lamarque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Machmoum, Fabienne Uzel-Nouvel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit électrique

Câbles électriques

Courants porteurs en ligne (informatique)

Mots clés libres

Câble secteur

Modélisation d’un réseau électrique

Power line cable

Grid model

Résumé

Après avoir présenté les différentes méthodes de mesures des paramètres de propagation dans les câbles d’énergie électrique, nous justifions notre choix de faire la mesure de ces paramètres jusqu'à 100 MHz à l’aide d’un impédance-mètre. Nous validons ensuite la méthode de mesures et d’estimations des différents paramètres sur un câble de référence (câble 50 Ω). Cette phase nous a conduits à développer une méthode originale d’estimation des paramètres de propagation qui permet de s’affranchir des artefacts de mesures. Nous présentons ensuite une étude comparative sur des câbles secteurs répondant aux mêmes normes électriques. Cette étude met en évidence la variabilité des paramètres de propagation : d’un fabricant à l’autre (utilisation de diélectriques différents), pour des types de conducteurs différents (rigide : U1000 R02V versus flexible : H07VVF), pour des sections différentes (1.5 mm² et 2.5 mm²). Pour une modélisation optimale, on doit disposer des paramètres de propagation des câbles propres à l’installation étudiée. De plus, ces paramètres ne doivent pas être modifiés lors de l’installation (à proximité d’un conducteur : chemin de câble, en effectuant des boucles,…).La dernière partie commence par présenter les différents types de bruits présents sur le canal CPL (bruits temporels et bruits fréquentiels). Cette partie nous permet de présenter une méthode originale d'estimation du bruit de fond du canal moins sensible aux brouilleurs fréquentiels. Nous comparons, ensuite, les mesures de propagations de signaux effectuées sur plusieurs réseaux simples avec des résultats de simulation (utilisation de matrices de chaîne). Cette comparaison valide la méthode de mesures et d’estimation des paramètres de propagations, ainsi que la modélisation d’un réseau électrique simple. Enfin cette étude montre les limites de cette modélisation dans le cas d’une installation réelle. En effet, elle ne prend pas en compte par exemple : les « paramètres d’installations », ni les phénomènes de rayonnement.

After presenting the different methods to measure the power line cables propagation parameters, we justify our choice to measure these parameters up to 100 MHz using an impedance meter. Then, we validate the method of measurements and estimate these parameters on a reference cable (50 Ω cable). This phase has led us to develop a novel method for estimating propagation parameters that can overcome the measure artifacts. Afterwards, we present a comparative study on power line cable responding to the same electrical standards. This study highlights the variability of propagation: one manufacturer to another (using different dielectric), for different types (rigid versus flexible: U1000 R02V / H07 VVF) for different sections (1.5 mm² 2.5 mm²). For an optimal model is therefore essential to have the propagation parameters for the specific cable installation studied. Moreover, the grid should not be changed during installation (near the driver: cable trays, performing loops ...).The final section begins by presenting the different types of noise present on the PLC channel (time-domain and frequency-domain noise). This part allows us to present an original method for estimating the background noise of the channel less sensitive to frequency-jammers. We compare measurements on several simple network topologies with simulation results (using chain matrices). This comparison allows us to validate the method of measurement, the power line cable propagation parameter estimation, and a simple grid model. Finally, this study shows the limits of this model in the case of an actual installation. Indeed, it does not take into account e.g. the “installation parameters” or the phenomena of radiation.