Contributions to the methodologies and technologies for the intelligent control-maintenance -technical management systems (ICMMS) in Hydropower Plants

par Yongqian Liu

Thèse de doctorat en Production automatisée

Sous la direction de Gérard Morel et de Luqing Ye.


  • Résumé

    Les travaux présentés contribuent à un des enjeux majeurs de l'Entreprise Etendue liée au domaine de la production d'énergie électrique. L'objectif est de maintenir en dynamique la qualité des services rendus par les processus de production. Ces travaux ont ainsi pour objet, en se référant au cadre de modélisation d'Entreprise GERAM, de proposer une méthodologie réutilisable pour l'automatisation intégrée des centrales hydroélectriques. Le point central de cette méthodologie consiste en la définition d'un modèle de référence ICMMS (Intelligent Control-Maintenance-technical Management Systems) formalisant la connaissance générique, de niveau terrain, applicable à l'automatisation de toute centrale hydroélectrique. La mise en œuvre de ce modèle de référence conduit à la proposition d'une architecture HSAS (Hybrid Smart Automation System) qui intègre en un tout cohérent sur les points de vue Contrôle, Maintenance et Gestion Technique, les différents composants d'automatisation distribués de niveau terrain. Par rapport à cette architecture, les concepts innovants de "Surveillance Conditionnelle" pour l'îlot Maintenance et d' "Atténuation de Perturbations" pour l'îlot Contrôle sont définis et étudiés afin d'être intégrés au système ICMMS. De plus, nous proposons, pour la Gestion Technique, des concepts, critères et outils pour l'évaluation de performances des HGUs (Hydroelectric Generating Units). Cette contribution est basée sur la définition d'un système d'évaluation des performances économiques utilisant des descripteurs quantitatifs mesurant l'état d'efficacité, le niveau de gestion de l'exploitation et l'état de maintenance de ces unités. Une nouvelle stratégie en lien avec la maintenance, intitulée EBM (Economic performance Based Maintenance), est ainsi formalisée. L'ensemble de nos propositions est validée sur une étude de cas.

  • Titre traduit

    Contribution à l'automatisation des systèmes intégrés et à intelligence distribuée de contrôle, maintenance et gestion technique (ICMMS) pour les centrales hydroélectriques


  • Résumé

    Based on the system thought and GERAM, a methodology and ICMMS (Intelligent Control-Maintenance-technical Management Systems) reference model for hydropower plants are proposed. Because the structures of the hydropower generating process are unchanging, the methodology employs the process-oriented approaches to model the hydropower plants, and the models constructed through this methodology are stable and reusable. The proposed Reference Model grasps the similarities and unchangeabilities of the hydropower plants, therefore the redistributing of the function modules inside the system can be done in a natural and easy way, while the synergies among the components of the system are guaranteed. To implement the ICMMS in hydropower plants, HSAS (Hybrid Smart Automation System) is proposed in which integrates the conventional controllers and fieldbus based components under fully distributed system architecture. In the maintenance domain, the concept of Condition Monitoring is clearly defined, and related technologies for hydropower plants are summarized and analyzed. The condition monitoring system is integrated into the ICMMS under the Reference Model proposed above. In the technical management domain, the performance evaluation methods and implement system is a lacuna item to the HGUs (Hydroelectric Generating Units), however it is indispensable for ICMMS. Some important concepts, indexes, criterions and methodologies for the performance evaluation on HGUs are proposed. An economic performances evaluation system for HGUs is proposed, with which the efficiency state, the level of operation management, and the maintenance state of an HGU can be measured through qualitative indexes. A real test case illustrated effectiveness of the method. Based on this method, a new maintenance strategy, EBM (Economic performance Based Maintenance) is proposed and illustrated through a case study. As a contribution to the control domain, a new method, DAA (Disturbance Attenuation Approach), is proposed to design hydraulic turbine governors. Finally, some philosophical thoughtlets of the author for the system integration are presented.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol.(118 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Lorraine (Villers-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle). Direction de la Documentation et de l'Edition - BU Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SC N2002 21
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.