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THESE DE DOCTORAT SPÉCIALITÉ : PHYSIQUE ÉCOLE DOCTORALE « SCIENCES ET TECHNOLOG

THESE DE DOCTORAT SPÉCIALITÉ : PHYSIQUE ÉCOLE DOCTORALE « SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L’INFORMATION, DES TÉLÉCOMMUNICATIONS ET DES SYSTÈMES » Présentée par : MABROUKA EL GUEDRI Caractérisation aveugle de la courbe de charge électrique : Détection, classiﬁcation et estimation des usages dans les secteurs résidentiel et tertiaire Soutenance prévue le 9 novembre 2009 devant les membres du jury Monsieur BÉNIDIR MESSAOUD Examinateur Monsieur D’URSO GUY Encadrant EDF Monsieur FLEURY GILLES Directeur de thèse Monsieur HEBRAIL GEORGES Rapporteur Monsieur IDIER JÉRÔME Examinateur Monsieur LAJAUNIE CHRISTIAN Co-directeur de thèse Madame MARTIN NADINE Examinatrice Monsieur TOURNERET JEAN-YVES Rapporteur À Toi le Très-Constant, À toi le guide, le modèle, À ma famille, mes amis et mes collègues, À mes grands-parents paix à leurs âmes, A nous. Table des matières Table des matières i Table des ﬁgures vi Liste des tableaux x Introduction générale 1 1 Problématique et état de l’art 7 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 Problématique industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.1 Contexte et motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1.2 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1.3 Contraintes industrielles et stratégie envisagée . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1.4 Données d’entrée et connaissances annexes . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.5 Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 Formalisation du problème de la caractérisation de la CdC . . . . . . . . . . . 13 1.2.1 Notations et déﬁnitions utiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2.2 Une déﬁnition de la « caractérisation de la CdC » revisitée . . . . . . . 14 1.2.3 Les problèmes sous-jacents à la caractérisation de la CdC . . . . . . . . 15 1.3 État de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.1 Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.2 Critères de classiﬁcation des études antérieures . . . . . . . . . . . . . 20 1.3.3 Méthodes et modèles proposés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Synthèse : avantages et limites . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Conclusions et discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2 Analyse des signaux en vue de l’extraction de connaissances sur les usages 25 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.1 Démarche expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.1.1 Description des données : cas du secteur résidentiel . . . . . . . . . . . 26 2.1.2 Description des données : cas du secteur tertiaire (hypermarché) . . . . 27 2.2 Analyse des signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.1 Déﬁnitions et notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2.2 Le chauffage par convecteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.2.1 Généralités sur le chauffage par convecteurs . . . . . . . . . 31 i 2.2.2.2 Analyse des signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.3 L’eau chaude sanitaire (ECS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.3.1 Loi de l’amplitude moyenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.3.2 Lois des durées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.4 Le froid alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.2.4.1 Premier cas : le secteur résidentiel . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.2.4.2 Deuxième cas : le secteur tertiaire - froid alimentaire dans un hypermarché . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.2.5 Les « gros » appareils électroménagers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.2.5.1 Présentation des appareils électriques ciblés . . . . . . . . . . 52 2.2.5.2 Analyse de signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.2.6 Les appareils de cuisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.2.7 Analyse d’exemples de CdC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2.7.1 Cartographie des principaux usages chez deux clients particu- liers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2.7.2 Propriétés de la CdC générale et représentations adaptées . . 60 2.2.7.3 Analyse événementielle pour la reconnaissance du chauffage 64 2.2.7.4 Foisonnement du chauffage et du chauffe-eau . . . . . . . . . 66 Synthèse de l’analyse des signaux d’usages électriques . . . . . . . . . . . . . 67 Orientations méthodologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3 Segmentation automatique de la courbe de charge 69 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1 Méthodologie de segmentation de la CdC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1.1 Position du problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.1.2 Approche envisagée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2 Segmentation « chauffage / autre » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Management/ these-el-guedri.pdf