A partir du concept de système énergétique territorial (SET), défini comme le couplage d'un système territorial et d'un système énergétique, et après avoir examiné la situation actuelle et la possibilité d'une transition énergétique d'un SET, nous modélisons la transition du système électrique de La Réunion, avec un modèle informatique à base d'agents, développé sur la plateforme Anylogic. Dans ce modèle, les centrales de production et les postes sources, localisés dans les IRIS et connectés au réseau, constituent l'interface d'échange entre les deux sous-systèmes en couplage. La dynamique du modèle repose sur deux niveaux de temporalités emboitées. L'interaction entre la dynamique territoriale et la dynamique énergétique est réalisée grâce à la simulation horaire des ressources (solaire, éolienne, hydraulique) et de la demande (courbes de charge), basée sur des observations horaires réelles (météorologiques, courbes de charge, etc.), et calibrée avec les statistiques de production et de consommation de l'année de référence. Les scénarios d'évolution, structurés par des hypothèses sur la demande et la production, s'inscrivent sur plusieurs dizaines d'années avec une granularité annuelle. Ils permettent de comprendre l'effet de différentes combinaisons de paramètres (seuil de saturation du PV, stockage, taux de couverture du PV, demande, etc.) et d'acquérir ainsi des connaissances sur la manière dont peut évoluer le système énergétique. Ceci permet de proposer des pistes de réflexion sur les politiques à mener en fonction des objectifs visés (réduction des gaz à effet de serre, maîtrise du prix d'énergie, développement des renouvelables...).

Le Disjoncteur Différentiel Résiduel (DDR) doit garantir la continuité de service ce qui signifie qu'aucun défaut autre que ceux pouvant mettre l'utilisateur en danger ne doivent faire déclencher le produit pour éviter soit des désagréments (non alimentation du congélateur) soit une perte financière (non exploitation d'une installation photovoltaïque).La fonction mesure est composée de :- Un tore pour la mesure du courant résiduel, il réalise naturellement la somme des courants entrant et sortant de l'installation- Une plaquette de mise en forme (filtrage)- Un actionneur, le relais polarisé qui fixe le seuil du dispositif (par sa puissance de déclenchement et fournit une énergie mécanique pour mettre l'installation hors tension.Ces déclenchements non désirés proviennent des défauts de la chaine de mesure. Nous pouvons en citer 3 principales causes :- Courant de fuite à la terre trop important (perturbation réseau mode commun)- Champs magnétiques rayonnés (courant passant dans le primaire du tore)- Equilibrage du tore (mode différentiel) (courant passant dans le primaire du tore)Les surtensions atmosphériques étant considérées comme étant les perturbations les plus critiques, les travaux faits durant cette thèse reposent sur ce phénomène. Toute la problématique est basée sur la manière avec laquelle le disjoncteur différentiel répond face à ces perturbations. Une bonne compréhension de sa réaction dans de tels cas s'avère nécessaire. Les objectifs visés par cette étude sont de :- Trouver un modèle temporel du phénomène de foudre- Mettre en évidence les différentes phases de fonctionnement engendré lors de la réponse d'un DDR à un coup de foudre- Etablir un modèle comportemental du DDR adapté à chaque phase- Mettre en évidence la cause des déclenchements intempestifs- Proposer des solutions permettant a nos produits de ne pas déclencher de façon intempestives et fiabiliser ainsi leur fonctionnement- Diminuer par conséquent les retours clients / The Residual Current Device (RCD) must ensure the continuity of service which means that no default other than those that can put the user at risk should make the product trigger, to avoid any inconvenience (freezer not supplied) or a financial loss (non-operation of a photovoltaic). The measurement function is made up of:- A torus for measuring the residual current, it naturally carries the sum of currents entering and exiting the installation- A plate shaping (filtering)- An actuator, the polarized relay which sets the threshold of the device (through its power of initiation) and provides mechanical energy to turn off power supply.These false triggering are caused by defaults initiated among the measurement chain. We can cite three main reasons:- Residual current too high (over-voltages on electrical network by common mode)- Radiated Magnetic Fields (current through the primary circuit of the torus)- Balancing the torus (differential mode) (current through the primary circuit of the torus)As the atmospheric over-voltages are considered to be the most critical disturbances, they will appear as the principal subject of this thesis. The main issue is the behavior of the RCD facing a lightning stroke. So, a well understanding of the manner that it will respond in such situations is necessary. The objectives of this study are to:- Establish a temporal model of lightning stroke- Highlight the different working phases in front of a lightning stroke- Establish a RCD's behavioral model adapted to every phase- Highlight the causes of unwanted triggers- Propose solutions enabling our products to not trigger by default and so improve the reliability of their functioning- Reduce customer returns

Cette thèse porte sur la surveillance des perturbations de la qualité de l’énergie d’un réseau électrique via des techniques paramétriques de traitement du signal. Pour élaborer nos algorithmes de traitement du signal, nous avons traité les problèmes d’estimation des différentes grandeurs du réseau électrique triphasé et de classification des perturbations de la qualité d'énergie. Pour ce qui est du problème d’estimation, nous avons développé une technique statistique basée sur le maximum de vraisemblance. La technique proposée exploite la nature multidimensionnelle des signaux électriques. Elle utilise un algorithme d’optimisation pour minimiser la fonction de vraisemblance. L’algorithme utilisé permet d’améliorer les performances d’estimation tout en étant d’une faible complexité calculatoire en comparaison aux algorithmes classiques. Une analyse plus poussée de l’estimateur proposé a été effectuée. Plus précisément, ses performances sont évaluées sous un environnement incluant entre autres la pollution harmonique et interharmonique et le bruit. Les performances sont également comparées aux exigences de la norme IEEE C37.118.2011. La problématique de classification dans les réseaux électriques triphasés a plus particulièrement concerné les perturbations que sont les creux de tension et les surtensions. La technique de classification proposée consiste globalement en deux étapes : 1) une pré-classification du signal dans l’une des 4 préclasses établis et en 2) une classification du type de perturbation à l’aide de l’estimation des composants symétriques.Les performances du classificateur proposé ont été évaluées, entre autres, pour différentes nombre de cycles, de SNR et de THD. L’estimateur et le classificateur proposés ont été validés en simulation et en utilisant les données d’un réseau électrique réel du DOE/EPRI National Database of Power System Events. Les résultats obtenus illustrent clairement l’efficacité des algorithmes proposés quand à leur utilisation comme outil de surveillance de la qualité d’énergie. / This thesis deals with electric grid monitoring of power quality (PQ) disturbances using parametric signal processing techniques. The first contribution is devoted to the parametric spectral estimation approach for signal parameter extraction. The proposed approach exploits the multidimensional nature of the electrical signals.For spectral estimation, it uses an optimization algorithm to minimize the likelihood function. In particular, this algorithm allows to improve the estimation accuracy and has lower computational complexity than classical algorithms. An in-depth analysis of the proposed estimator has been performed. Specifically, the estimator performances are evaluated under noisy, harmonic, interharmonic, and off-nominal frequency environment. These performances are also compared with the requirements of the IEEE Standard C37.118.2011. The achieved results have shown that the proposed approach is an attractive choice for PQ measurement devices such as phasor measurement units (PMUs). The second contribution deals with the classification of power quality disturbances in three-phase power systems. Specifically, this approach focuses on voltage sag and swell signatures. The proposed classification approach is based on two main steps: 1) the signal pre-classification into one of 4 pre-classes and 2) the signature type classification using the estimate of the symmetrical components. The classifier performances have been evaluated for different data length, signal to noise ratio, interharmonic, and total harmonic distortion. The proposed estimator and classifier are validated using real power system data obtained from the DOE/EPRI National Database of Power System Events. The achieved simulations and experimental results clearly illustrate the effectiveness of the proposed techniques for PQ monitoring purpose.

Lors de la réalimentation des auxiliaires d’une tranche nucléaire, l’étape la plus à risque est la remise sous tension brusque du transformateur à cause des surtensions. Dans un soucis perpétuel d’amélioration de la modélisation de ces transitoires, les modèles et techniques doivent évoluer. Le but de ces travaux de thèse est de proposer de nouvelles méthodologies permettant d’évaluer les paramètres mal connus de la modélisation. Lors des mises sous tension des lignes électriques, une méthodologie s’appuyant sur l’identification (optimisation ou techniques issues du traitement du signal) permet de déterminer les paramètres variables de la modélisation. Cependant, un des paramètres influents pour les surtensions est le flux rémanent. Face aux problèmes actuels rencontrés pour l’estimer (méthode non directe, dérive, …), une nouvelle méthode basée sur la mesure des flux de fuites du circuit magnétique est proposée. Des mesures réelles utilisant des capteurs de technologie « fluxgate » sont réalisées et permettent d’estimer le flux rémanent. / During the re-energization of the auxiliaries of a nuclear power plant, the more dangerous step is the re-energization of the power transformer, because of the temporary overvoltages. In order to improve the transient modeling, models and techniques may be improved. The purpose of this thesis is to suggest new methodologies to identify the uncertain parameters of the model. When the line re-energization occurs, an identification methodology (optimization or methods using signal processing) allows determining the model variable parameters. However, one of the most important parameters in the overvoltages is the residual flux. Given the actual problems found on estimation strategies (no direct method, derivation,…), a new method established for the leakage flux measurement of the magnetic circuit is proposed. Real measurements using « fluxgate » technology sensors were realized, permitting to estimate the residual flux.

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Access control is a crucial aspect of cybersecurity, and Role Based Access Control (RBAC) is a typical framework for controlling the access to specific resources. However, in the context of Smart Grids, the usual authentication solution of using a trusted identity provider might not be possible to provide authentication of a user, as systems cannot rely on external services. This, in addition to devices in a substation being usually strictly controlled, means that having an RBAC limited to a desktop application can be necessary. Moreover, the cost of adding additional layers of security needs to be considered too, as the cost of adding specific features can vary significantly. This thesis thus looks into the existing solutions for desktop applications in substations, explains their viability and implements an RBAC system using Group Nesting in Windows user management, in the context of a configuration loading application on a main computer in a substation. It is then used to evaluate the cost of this new solution, in terms of maintainability, usability and flexibility, compared to the gained security. This is done by using static analysis of both codebases, and evaluation of usability and security. It shows that security can be added for a reasonable cost using Group Nesting in Smart Grids if the focus is to delegate some tasks to the directory, improving on the security of the application and the system as a whole. / Åtkomstkontroll är en viktig aspekt av cybersäkerhet, och rollbaserad åtkomstkontroll (RBAC) är ett typiskt ramverk för att kontrollera åtkomsten till specifika resurser. I smarta nät kan det dock hända att den vanliga autentiseringslösningen med en betrodd identitetsleverantör inte är tillräcklig för att autentisera en användare, eftersom systemen inte kan förlita sig på externa tjänster. Detta, förutom att enheterna i en transformatorstation vanligtvis är strikt kontrollerade, innebär att det kan vara nödvändigt att ha en RBAC som är begränsad till en datorapplikation. Dessutom måste kostnaden för att lägga till ytterligare säkerhetslager också beaktas, eftersom kostnaden för att lägga till specifika funktioner kan variera avsevärt. Denna avhandling omfattar därför dels undersökning av de befintliga lösningarna för datorapplikation i transformatorstationer, dels redogörelse av genomförbarheten och dels implementeringen av ett RBAC-system. Implementationen använder funktionen Group Nesting i Windows-användarhantering och integrerades i en applikation för konfigurationsinläsning på en huvuddator i en transformatorstation. Därefter utvärderas kostnaden för denna nya lösning i fråga om underhållbarhet, användbarhet och flexibilitet i förhållande till den ökade säkerheten. Detta görs med hjälp av statisk analys av de båda mjukvarulösningarna och utvärdering av användbarhet och säkerhet. Det visar att säkerheten kan ökas till en rimlig kostnad med hjälp av Group Nesting i smarta nät, om fokus ligger på att delegera vissa uppgifter till en katalog, vilket förbättrar säkerheten i applikationen och systemet som helhet. / Le contrôle ’daccès est un aspect essentiel de la cybersécurité, et utiliser des rôles pour implémenter cela est souvent le modèle recommandé. Pour autant, dans le contexte des réseaux électriques intelligents, il ’nest pas toujours possible de posséder un parti tiers fiable qui puisse faire autorité car il ne faut pas dépendre de systèmes extérieurs. ’Cest particulièrement vrai dans une sous-station où les ordinateurs connectés ont un rôle strictement défini. Ainsi il peut être nécessaire ’davoir un système de contrôle ’daccès basé sur les rôles (RBAC, Role-Based Access Control) uniquement contenu sur un ordinateur. Il faut de plus pouvoir estimer le coût de cette sécurité supplémentaire. Ce rapport évalue les solutions existantes dans cette situation et leur viabilité, et implémente un RBAC grâce à ’limbrication de groupe ’dutilisateur Windows, pour une application desktop pour le chargement de configuration pour l´ordinateur central ’dune sous-station. Cette implémentation est ensuite utilisée pour estimer les coûts associés à ’lajout ’dun RBAC en termes de maintenabilité, ’dutilisabilité et de flexibilité par rapport aux gains de sécurité. Cela est fait à travers des outils ’danalyse statique sur le code avant et après implémentation et ’dautres techniques ’danalyse de la sécurité et de la maintenabilité. Cela permet de montrer que, avec ’limbrication de groupes, il est possible ’dobtenir un niveau de sécurité satisfaisant tout en limitant les coûts associés, grâce au fait de déléguer les fonctions de gestion ’dutilisateur à un système de directory (répertoire).