Soutenance de thèse d'Ali HAMDAN

Le jury sera composé de :       
        Monsieur Thomas STRASSER, PROFESSEUR ASSOCIE, AIT AUSTRIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY, Rapporteur
        Monsieur Christian CRISTOFARI, PROFESSEUR DES UNIVERSITES, Université de Corse, Rapporteur
        Madame Anne-Cécile ORGERIE, CHARGE DE RECHERCHE, CNRS, Examinatrice
        Monsieur Bertnard RAISON, PROFESSEUR DES UNIVERSITES, Université Grenoble Alpes, Examinateur

Membres invités:

        Monsieur Florent CADOUX, INGÉNIEUR DOCTEUR, Roseau Technologies, Membre invité
        Monsieur Christophe BOBINEAU, PROFESSEUR ASSOCIE, Université Grenoble Alpes, Membre invité
        Monsieur Cédric CHAUVENET, INGÉNIEUR DOCTEUR, Enedis, Membre invité

Résumé (français/anglais)

Dans l’esprit de ce que l’on appelle la transition énergétique, le système d’alimentation électrique
fait l’objet d’une évolution majeure visant à réduire ses incidences négatives sur l’environnement.
L’objectif est de minimiser la dépendance à l’égard des ressources à fortes émissions, d’intégrer
davantage de sources d’énergie renouvelables, d’utiliser des dispositifs plus efficaces sur le plan
énergétique, etc. Ces changements sont principalement rendus possibles par l’intégration des
technologies de l’information et de la communication (TIC) qui font du système électrique mo-
derne un système cyber-physique (CPS) souvent appelé réseau intelligent. Plusieurs défis doivent
être relevés afin de garantir un fonctionnement robuste et fiable du nouveau système. Cela si-
gnifie que de nouvelles stratégies doivent être développées pour l’exploitation, la supervision et
le contrôle du système électrique.
Dans le système de distribution basse tension (BT), les nouvelles stratégies sont motivées
par les nouvelles capacités de mesure et de communication fournies par les compteurs intelli-
gents et leur infrastructure de comptage avancée (AMI). Ces nouvelles stratégies nécessitent de
nouveaux outils de test et de validation, c’est à dire des outils de simulation logiciels et matériels
qui capturent l’interopérabilité des sous-systèmes du CPS. L’objectif de cette thèse est d’évaluer
les caractéristiques nécessaires des outils de test et de validation des réseaux intelligents et de
contribuer à leur développement. La thèse propose un nouvel outil constitué d’une plateforme
expérimentale de laboratoire représentant un réseau BT intelligent, qui consiste en des com-
posants électriques réels et une infrastructure de communication réelle. Cette configuration est
spécifiquement conçue pour capturer les caractéristiques du système électrique et des TIC. Notre
travail contribue ainsi aux étapes finales de test et de validation des stratégies dans le réseau
BT intelligent avant que ces stratégies puissent être testées dans le monde réel.
Dans cette thèse, nous donnons un aperçu des outils de test et de validation des réseaux
intelligents existants. Ensuite, nous discutons de la conception et de la mise en œuvre de confi-
gurations de laboratoire pour les réseaux intelligents et nous partageons les choix de conception
que nous avons faits pour réaliser notre plateforme. Nous discutons également de certains des
principes de développement de développement logiciel. Ensuite, nous présentons une discussion
des applications qui peuvent être testées sur la configuration dans le domaine du contrôle in-
telligent du réseau BT via l’AMI. Enfin, nous partageons quelques perspectives sur d’autres
applications possibles de la plateforme, et sur son développement futur.


In the spirit of the so-called energy transition, the electric power system is undergoing a major
development to reduce its negative environmental impacts. The goal is set to minimize the
dependence on resources with high emissions, integrate more renewables, use more energy ef-
ficient devices and so on. These changes are mainly enabled by the integration of information
and communication technologies (ICT) that makes the modern power system a cyber-physical
system (CPS) often referred to as the smart grid. Several challenges need to be addressed in
order to guarantee a robust and reliable operation of the new system. This means that new
strategies have to be developed for the operation, supervision, and control of the power system.
In the low-voltage (LV) distribution system, the new strategies are driven by the new sens-
ing and connectivity capabilities provided by the smart meters and their advanced metering
infrastructure (AMI). These new strategies eventually require new testing and validation tools
represented by software and hardware simulation tools that capture the interoperability of the
subsystems of the CPS. The aim of this thesis is to assess the requirements of smart grid testing
and validation tools and to contribute to their development. The thesis proposes a new tool
represented by a laboratory setup of a smart LV grid that consists of real power components and
real communication infrastructure. The setup is specifically designed to capture the features of
both the power system and the ICT. Our work thus contributes to the final steps of testing and
validating strategies in the smart LV grid before these strategies can be tried out in the real
world.
In this thesis we give an overview on existing smart grid testing and validation tools. Then
we discuss the design and implementation of smart-grid laboratory setups and share the choices
we made with our proposed platform. We also discuss some of the accompanying software
development principles. Next a discussion about some of the applications that can be tested on
the setup in the domain of smart LV grid control via the AMI is presented. Lastly we share some
perspectives on other possible target applications and future development of the platform.