Thèse Détection de Défauts Naissants pour la Maintenance Prédictive des Réseaux de Distribution Hta H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris Direction de la thèse : Demba DIALLO ORCID 0000000244216175 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59 Les réseaux électriques, en particulier les réseaux de distribution, sont au coeur de la transition énergétique : ils permettent de raccorder les sources de production d'énergie renouvelable, les moyens de stockage d'énergie et les nouveaux usages électriques (véhicules électriques, pompes à chaleur, etc.). Dans ce contexte, il est primordial d'améliorer continuellement la résilience, la fiabilité et la disponibilité de ces réseaux. L'essor de la digitalisation des réseaux de distribution moyenne tension (HTA), avec des données de mesure (tension, courant) de plus en plus disponibles et riches en contenu, offre une grande opportunité aux gestionnaires de réseaux pour faire de la maintenance prédictive en gérant de façon proactive les défauts sur ces réseaux.
En effet, les conducteurs aériens nus et les câbles souterrains sont exposés au risque de défauts d'isolement (contact avec la végétation, perturbations atmosphériques, agressions extérieures, rupture de l'isolant). À titre d'exemple, dans le cas des câbles souterrains, la rupture de l'isolant solide est souvent graduelle en commençant par des amorçages âme-écran métalliques de courte durée. Ces amorçages, non détectables par les protections, s'amplifient au fil du temps et deviennent finalement un défaut permanent. La protection met alors hors tension le départ en défaut et, par conséquent, les clients subissent une coupure de courant. Le temps de coupure dépend du temps de localisation du défaut et de la réparation de l'ouvrage défaillant. Ce temps peut être long car souvent il faut remplacer ce dernier comme son isolant est définitivement endommagé. Une détection d'un défaut dès ses premiers stades (i.-à-d. défauts naissants) permet d'éviter des coupures longues et non planifiées, tout en réduisant les dégâts potentiels qu'il peut engendrer.
Les réseaux électriques, en particulier les réseaux de distribution, sont au coeur de la transition énergétique : ils permettent de raccorder les sources de production d'énergie renouvelable, les moyens de stockage d'énergie et les nouveaux usages électriques (véhicules électriques, pompes à chaleur, etc.). Dans ce contexte, il est primordial d'améliorer continuellement la résilience, la fiabilité et la disponibilité de ces réseaux. L'essor de la digitalisation des réseaux de distribution moyenne tension (HTA), avec des données de mesure (tension, courant) de plus en plus disponibles et riches en contenu, offre une grande opportunité aux gestionnaires de réseaux pour mettre en oeuvre une maintenance prédictive et gérer de manière proactive les défauts de ces réseaux. Développer des méthodes de détection rapide et efficace des défauts naissants dans les nouveaux réseaux de distribution électrique L'objectif des travaux de thèse est de développer une méthode de détection des défauts naissants dans les réseaux de distribution HTA. La méthode doit présenter de bonnes propriétés. En particulier elle devra :
- Être précise et permettre la détection de défauts de très faible amplitude avec de bonnes performances en termes de taux de détection et de fausses alarmes.
- Être robuste aux nuisances dans le réseau, telles que les bruits de mesure, ainsi que les incertitudes liées aux impédances de ligne, la variabilité des productions et des consommations, et, en particulier, la présence de convertisseurs électroniques de puissance (courants de défaut réduits, injection d'harmoniques, flux bidirectionnels).
- Être simple, avec un coût calculatoire suffisamment faible et une fréquence d'échantillonnage abordable pour la moyenne tension.
Dans un premier temps, un état de l'art des méthodes de détection de défauts naissants sera dressé. Le cas des réseaux HTA sera particulièrement étudié. De ce qui ressortira de l'étude bibliographique, nous devrons proposer une méthode de traitement des signaux et de data science pour la détection des défauts. Les performances de la méthode seront ensuite évaluées en tenant compte des différents scénarios de production et de consommation d'énergie du réseau, ainsi que des paramètres du défaut (résistance, position, ...). Par ailleurs, les incertitudes liées aux impédances de ligne et de câble, aux bruits de mesure et à d'autres nuisances seront prises en compte dans cette étude de sensibilité et d'analyse de la robustesse.
Les travaux s'organiseront de la manière suivante :
- Étude bibliographique à réaliser sur les thèmes suivants :
o Défauts naissants : origine, nature et phénomène physique, modélisation,
o Méthodes de détection des défauts naissants dans un contexte des réseaux de distribution actifs intégrant des convertisseurs électroniques de puissance ;
- Modélisation d'un défaut naissant dans un logiciel de type EMTP-RV ou Matlab/Simulink (simulation des réseaux électriques en régime transitoire) ;
- Proposition et implémentation d'une méthode de détection ;
- Analyse des performances : Étude de la sensibilité de la méthode aux incertitudes (impédances de ligne, résistance et distance de défaut, production, consommation, bruits de mesure, fréquence d'échantillonnage).

- Master ou diplôme ingénieur en génie électrique ou traitement du signal/Data Science
- Intéressé par l'application des méthodes du traitement du signal/data science dans le domaine des réseaux électriques
- Bonne capacité de communication (à l'oral et à l'écrit)