Détails du sujet
Conception et simulation d’un système d’automatisme pour la gestion alternée des groupes turbo-alternateurs : Optimisation de la réponse à la demande réseau de la centrale hydroélectrique de Nyahanga à Rutshuru
Résumé
Auteur : ASIFIWE NZABANITA
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-02-18 22:20:10
Mots clés
Automatisme industriel, Centrale hydroélectrique, Groupe turbo-alternateur, Gestion alternée, Régulation de charge, Simulation, Optimisation
Intérêt
- Contribuer à l'étude des systèmes de commande numérique appliqués aux centrales hydroélectriques de taille moyenne.
- Offrir une solution technique concrète pour moderniser l'exploitation de la centrale de Nyahanga, améliorer la disponibilité de l'énergie et sécuriser le matériel.
- Ameliorer le rendement de la centrale hydroélectrique de Nyahanga en optimisant la mise en service des groupes en fonction de la demande
Problématique
La gestion de la centrale hydroélectrique de Nyahanga, comme tout autre centrale, doit répondre à deux défis majeurs : la variabilité de la demande énergétique du réseau local et la préservation de ses équipements électromécaniques. Actuellement, la répartition de la charge entre les groupes turbo-alternateurs de Nyahanga peut présenter des lacunes en termes d'optimisation, ce qui entraîne :
Une usure prématurée de certains groupes par rapport à d'autres (déséquilibre du temps de marche).
Une instabilité du réseau lors des pics de consommation.
Un rendement global de la centrale qui pourrait être amélioré par une coordination numérique.
Question centrale : Comment concevoir un système d'automatisme capable de piloter intelligemment l'alternance et le couplage des groupes turbo-alternateurs de Nyahanga afin de satisfaire la demande réseau en temps réel tout en optimisant la durée de vie des machines ? Plan provisoire
Introduction Générale (Contexte énergétique et présentation de la centrale de Nyahanga)
Chapitre I : État de l'art sur la production hydroélectrique et les turbo-alternateurs.
Chapitre II : Analyse technique de la centrale de Nyahanga et étude de la demande réseau.
Chapitre III : Conception de l'automatisme de gestion alternée (Programmation et Logique).
Chapitre IV : Présentation des résultats de simulation et interprétation.
Conclusion et Recommandations Hypothèses
H1 : L'implémentation des automates programmable industriel (API) à la centrale de Nyahanga permet une régulation plus précise et plus rapide que la gestion manuelle face aux fluctuations de la charge.
H2 : Un algorithme de "gestion alternée" basé sur le comptage des heures de fonctionnement permet d'équilibrer l'usure des groupes de Nyahanga et de réduire les coûts de maintenance à long terme.
H3 : La simulation numérique du système (via TIA Portal ou EcoStruxure) permet de valider la stabilité de la réponse électrique de la centrale avant toute implémentation physique sur le site. Méthodes
La démarche sera divisée en trois phases :
1. Phase de Recherche et Collecte : Analyse des caractéristiques techniques des turbines et alternateurs de la centrale de Nyahanga. Étude des profils de consommation historiques du réseau qu'elle dessert.
2. Phase de Conception : Élaboration des algorithmes de commande (logic de démarrage/arrêt et alternance) et programmation sur automate (TIA Portal/PLCSIM).
3. Phase de Validation : Simulation des différents scénarios (pics de demande, délestage, maintenance d'un groupe) et analyse de la réponse du système. Bibliographie
- M. I. Sanchez, "Développement d’une commande pour mini-centrales hydroélectriques," Projet de fin d'études, Haute École Spécialisée de Suisse Occidentale (HES-SO), sept. 2007.
- UNIDO (Organisation des Nations Unies pour le Développement Industriel), Machines hydrauliques et turbo-alternateurs, Manuel technique, 2019.
- C. Lako, "Développement d'une interface homme-machine pour micro-centrale hydroélectrique," Mémoire de maîtrise, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), fév. 2020.
- Schneider Electric, "Les alternateurs industriels," Cahier Technique n°164, éd. Direction de la Communication Technique, 1992.
- J. Chatelain, Machines électriques, vol. X, Lausanne, Suisse : Presses polytechniques et universitaires romandes (PPUR), 1983.
- F. Grevesse, Machines thermiques, hydrauliques et pneumatiques, [Édition utilisée en RDC], Kinshasa : Éditions de l'Enseignement Technique et Professionnel.
- Centrale hydroélectrique de Nyahanga, "Rapports techniques et données d’exploitation annuelle," Document interne non publié.
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGE
Encadreur: MUMBERE GLOIRE MWEDERWA
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Conception et simulation d’un système d’automatisme pour la gestion alternée des groupes turbo-alternateurs : Optimisation de la réponse à la demande réseau de la centrale hydroélectrique de Nyahanga à Rutshuru
Résumé
Auteur : ASIFIWE NZABANITA
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-02-18 22:20:10
Mots clés
Automatisme industriel, Centrale hydroélectrique, Groupe turbo-alternateur, Gestion alternée, Régulation de charge, Simulation, OptimisationIntérêt
- Contribuer à l'étude des systèmes de commande numérique appliqués aux centrales hydroélectriques de taille moyenne.- Offrir une solution technique concrète pour moderniser l'exploitation de la centrale de Nyahanga, améliorer la disponibilité de l'énergie et sécuriser le matériel.
- Ameliorer le rendement de la centrale hydroélectrique de Nyahanga en optimisant la mise en service des groupes en fonction de la demande
Problématique
La gestion de la centrale hydroélectrique de Nyahanga, comme tout autre centrale, doit répondre à deux défis majeurs : la variabilité de la demande énergétique du réseau local et la préservation de ses équipements électromécaniques. Actuellement, la répartition de la charge entre les groupes turbo-alternateurs de Nyahanga peut présenter des lacunes en termes d'optimisation, ce qui entraîne :Une usure prématurée de certains groupes par rapport à d'autres (déséquilibre du temps de marche).
Une instabilité du réseau lors des pics de consommation.
Un rendement global de la centrale qui pourrait être amélioré par une coordination numérique.
Question centrale : Comment concevoir un système d'automatisme capable de piloter intelligemment l'alternance et le couplage des groupes turbo-alternateurs de Nyahanga afin de satisfaire la demande réseau en temps réel tout en optimisant la durée de vie des machines ?
Plan provisoire
Introduction Générale (Contexte énergétique et présentation de la centrale de Nyahanga)Chapitre I : État de l'art sur la production hydroélectrique et les turbo-alternateurs.
Chapitre II : Analyse technique de la centrale de Nyahanga et étude de la demande réseau.
Chapitre III : Conception de l'automatisme de gestion alternée (Programmation et Logique).
Chapitre IV : Présentation des résultats de simulation et interprétation.
Conclusion et Recommandations
Hypothèses
H1 : L'implémentation des automates programmable industriel (API) à la centrale de Nyahanga permet une régulation plus précise et plus rapide que la gestion manuelle face aux fluctuations de la charge.H2 : Un algorithme de "gestion alternée" basé sur le comptage des heures de fonctionnement permet d'équilibrer l'usure des groupes de Nyahanga et de réduire les coûts de maintenance à long terme.
H3 : La simulation numérique du système (via TIA Portal ou EcoStruxure) permet de valider la stabilité de la réponse électrique de la centrale avant toute implémentation physique sur le site.
Méthodes
La démarche sera divisée en trois phases :1. Phase de Recherche et Collecte : Analyse des caractéristiques techniques des turbines et alternateurs de la centrale de Nyahanga. Étude des profils de consommation historiques du réseau qu'elle dessert.
2. Phase de Conception : Élaboration des algorithmes de commande (logic de démarrage/arrêt et alternance) et programmation sur automate (TIA Portal/PLCSIM).
3. Phase de Validation : Simulation des différents scénarios (pics de demande, délestage, maintenance d'un groupe) et analyse de la réponse du système.
Bibliographie
- M. I. Sanchez, "Développement d’une commande pour mini-centrales hydroélectriques," Projet de fin d'études, Haute École Spécialisée de Suisse Occidentale (HES-SO), sept. 2007.- UNIDO (Organisation des Nations Unies pour le Développement Industriel), Machines hydrauliques et turbo-alternateurs, Manuel technique, 2019.
- C. Lako, "Développement d'une interface homme-machine pour micro-centrale hydroélectrique," Mémoire de maîtrise, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), fév. 2020.
- Schneider Electric, "Les alternateurs industriels," Cahier Technique n°164, éd. Direction de la Communication Technique, 1992.
- J. Chatelain, Machines électriques, vol. X, Lausanne, Suisse : Presses polytechniques et universitaires romandes (PPUR), 1983.
- F. Grevesse, Machines thermiques, hydrauliques et pneumatiques, [Édition utilisée en RDC], Kinshasa : Éditions de l'Enseignement Technique et Professionnel.
- Centrale hydroélectrique de Nyahanga, "Rapports techniques et données d’exploitation annuelle," Document interne non publié.
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGEEncadreur: MUMBERE GLOIRE MWEDERWA
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON