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PROJET DE FIN D’ETUDES

1er Février 2012 – 31 Juillet 2012

Tuteur entreprise : M. Carlos Rodrigues

Tuteur école : M. Damien Flieller

Rénovation des installations d’Auxiliaires Alternatifs

Centrale hydroélectrique de Châteauneuf-du-Rhône

MARION ODOUARD

GE5-E 2011/2012

2 RUE ANDRÉ BONIN

69004 LYON

Projet de fin d’étude – Marion Odouard 1 1

er février 2012 - 31 juillet 2012

FICHE D’OBJECTIFS

Les objectifs du stage consistent à réaliser les documents de référence en automatisme dans

le cadre de la rénovation des installations d’Auxiliaires Alternatifs de Châteauneuf du Rhône.

Pour l’écriture de ces documents, le stagiaire devra notamment :

Prendre connaissance de l’installation actuelle de celle envisagée, au travers des

dossiers de marché, de leurs annexes et des réunions de chantier.

Participer aux essais plateforme « automatisme de permutation » en cours pour

l’aménagement d’Avignon.

Ces documents considérés comme référentiels techniques à CNR concernent

essentiellement :

Le dossier intitulé « Référentiel des Automates de permutation des sources

alternatives ».

Le Dossier des Spécifications Systèmes (D.S.S).

Ces documents seront appliqués dans le cadre du marché de rénovation en cours sur

l’aménagement de Montélimar, et lors de futures rénovations du même type, sur l’ensemble des

aménagements de la vallée du Rhône.

Ils seront transmis aux contractants, soit en cours d’étude soit intégré dans les dossiers de

consultations pour réalisation :

Du Dossier des Conceptions Détaillées (D.C.D).

Du développement logiciel de l’application de permutation, pour automate, sous

l’atelier Unity de Schneider.



RESUME

La rénovation des installations d’auxiliaires alternatifs s’inscrit dans le cadre de l’opération de

rénovation de l’aménagement hydroélectrique de Châteauneuf-du-Rhône. Elle consiste à moderniser

l’installation vieillissante des sources d’alimentation des auxiliaires alternatifs. Cette modernisation

comprend non seulement la rénovation de la structure de l’installation mais également l’ensemble

du contrôle commande de celle-ci

Le travail qui m’a été confié concerne la réalisation du Dossier des Spécifications Système

ainsi que du référentiel associé au nouveau système automatisé de permutation des sources

d’alimentation des auxiliaires alternatifs.

J’ai également participé aux tests en plateforme et aux réunions de chantiers pour le suivi

des travaux avec les entreprises contractantes du marché de rénovation.

The renovation of the alternatives auxiliaries’ installation is part of the renovation of the

hydroelectric power plant of Châteauneuf-du-Rhône. It consists of modernizing the ageing

installation of alternatives auxiliaries power supply. This modernization includes not only the

renovation of the installation structure, but also its entire control-command system.

My work consisted of redacting the system specifications document and the reference

document associated to the new permutation system of the alternatives auxiliaries supply sources.

I also participated in the tests on platform and in the project meetings to follow-up the works

of contractive companies of the renovation contract.



REMERCIEMENTS

Je tiens tout d’abord à remercier la Compagnie Nationale du Rhône et particulièrement la

direction déléguée maintenance pour m’avoir chaleureusement accueillie dans le cadre de mon

projet de fin d’étude à l’INSA de Strasbourg durant une période de 6 mois.

Je remercie particulièrement M. Daniel MOUGE, directeur de la direction déléguée

maintenance, sans qui ce stage n’aurait pu être possible.

Un grand merci à M. Gilles MARCONNET, responsable du pôle Electricité Contrôle

Commande, qui m’a intégré dans son équipe projet et m’a accordé confiance et autonomie.

Un merci tout particulier à mon tuteur d’entreprise M. Carlos RODRIGUES, ingénieur chargé

d’affaire, qui m’a accompagnée tout au long de mon stage et m’a appris et apporté énormément lors

de ces 6 mois.

Un remerciement à l’ensemble du pôle CEM –MII comprenant l’ensemble des automaticiens,

en particulier M. Jérôme ORHON avec qui j’ai beaucoup travaillé, pour sa disponibilité, son aide

technique et son savoir-faire professionnel qu’il m’a fait partager. Son support m’a été essentiel à la

réussite de ce projet.

Je souhaite également remercier l’ensemble des collaborateurs de la Direction Déléguée

Maintenance pour l’accueil qu’ils m’ont réservé et leur sympathie, ce qui m’a permis d’effectuer mon

stage dans d’agréables conditions.

Je remercie enfin à toutes les personnes qui ont, de près ou de loin, contribué au bon

déroulement de mon stage.



SOMMAIRE

FICHE D’OBJECTIFS ................................................................................... 1

RESUME ................................................................................................... 2

REMERCIEMENTS ..................................................................................... 3

SOMMAIRE .............................................................................................. 4

TABLE DES FIGURES .................................................................................. 6

1. LA COMPAGNIE NATIONALE DU RHONE ............................................... 7

1.1. HISTORIQUE DE LA CNR ....................................................................................... 7

1.2. PRESENTATION DE LA CNR .................................................................................. 7

1.3. DOMAINES D’ACTIVITES .....................................................................................10

1.3.1. Production d’énergie ....................................................................................................... 10

1.3.2. Ingénierie ........................................................................................................................ 12

1.3.3. Navigation ...................................................................................................................... 12

1.3.4. Domaine et ancrage local ............................................................................................... 13

1.3.5. Missions d’Intérêt Général .............................................................................................. 13

1.3.6. Certification de l’activité ................................................................................................. 13

1.4. FINANCES ...........................................................................................................14

1.5. GOUVERNANCE ..................................................................................................15

1.5.1. Conseil de surveillance .................................................................................................... 15

1.5.2. Directoire ........................................................................................................................ 15

1.6. ORGANISATION OPERATIONNELLE DE LA CNR ....................................................16

1.6.1. Les directions techniques ................................................................................................ 16

1.6.2. Les directions administratives ......................................................................................... 16

1.6.3. Les directions régionales ................................................................................................. 17

1.7. ORGANISATION DU SERVICE INTEGRE ................................................................17



2. CONTEXTE DU PROJET ....................................................................... 19

2.1. PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT DE MONTELIMAR .....................................19

2.1.1. Le barrage de Rochemaure ............................................................................................. 19

2.1.2. L’écluse ............................................................................................................................ 20

2.1.3. L’usine hydroélectrique de Châteauneuf du Rhône ........................................................ 21

2.2. PRESENTATION DU PROJET DE RENOVATION DES AUXILIAIRES ALTERNATIFS ......22

2.2.1. Présentation de l’installation existante .......................................................................... 23

2.2.2. Présentation de l’installation future ............................................................................... 24

2.2.3. Présentation du fonctionnement de l’installation .......................................................... 25

3. TRAVAIL REALISE ............................................................................... 35

3.1.1. Travail préliminaire ......................................................................................................... 35

3.1.2. Travail sur le Dossier des Spécifications Systèmes .......................................................... 35

3.1.3. Travail sur le document de référence ............................................................................. 40

3.1.4. Réunion et visite de chantier........................................................................................... 44

3.1.5. Travail annexe ................................................................................................................. 44

4. CONCLUSION .................................................................................... 48



TABLE DES FIGURES

Figure 1 - Aménagements de la CNR en vallée du Rhône et en France .................................................. 9

Figure 2 - Aménagement type d’une centrale hydraulique .................................................................. 10

Figure 3 - Crue du Rhône à Avignon ...................................................................................................... 13

Figure 4 - Actionnariat de la CNR .......................................................................................................... 14

Figure 5 - Organigramme du Directoire ................................................................................................ 16

Figure 6 - Organigramme Direction Du Patrimoine Fluvial Et Industriel - Etat-Major .......................... 17

Figure 7 - Organigramme Direction Déléguée Maintenance ................................................................ 17

Figure 8 -Organigramme Pôle Electricité Contrôle Commande ............................................................ 18

Figure 9 - Usine hydroélectrique Henri Poincaré de Châteauneuf du Rhône ....................................... 19

Figure 10 - Barrage de Rochemaure ...................................................................................................... 20

Figure 11 - Coupe du barrage ................................................................................................................ 20

Figure 12 - Ecluse de Châteauneuf du Rhône ....................................................................................... 21

Figure 13 - Coupe de l’usine hydroélectrique ...................................................................................... 21

Figure 14 - Vue extérieur de l’installation des transformateurs ........................................................... 22

Figure 15 - Schéma électrique de l’installation existante ..................................................................... 23

Figure 16 - Schéma électrique de l’installation future .......................................................................... 24

Figure 17 - Automate Schneider Prémium ............................................................................................ 38

Figure 18 –Intégration de l’APAU dans les installations de conduite existantes .................................. 39

Figure 19 - Vue globale de supervision de l’installation électrique du barrage d’Avignon ................... 45

Figure 20 - Grafcet de supervision du fonctionnement du barrage d’Avignon .................................... 46



1. LA COMPAGNIE NATIONALE DU RHONE

Créée en 1933, la Compagnie Nationale du Rhône a reçu de l'Etat en 1934 la concession du

plus puissant fleuve français pour l'aménager et l'exploiter.

1.1. HISTORIQUE DE LA CNR

Le 27 mai 1921, le vote de la « Loi Rhône » a approuvé un programme d'aménagement du

fleuve de la frontière suisse à la mer, au triple point de vue de l’utilisation de la force motrice, de la

navigation et des autres utilisations agricoles.

La Compagnie Nationale du Rhône (CNR), créée en 1933, est une société d’économie mixte

associant des intérêts publics et privés, une première en France à l’époque.

En 1934, l’Etat confie à la CNR la concession unique du fleuve pendant 99 ans pour en

réaliser l’aménagement avec 3 missions : production d’électricité, navigation, irrigation et autres

usages agricoles.

En 2003, de nouveaux statuts accompagnent l’ouverture de son capital. GDF SUEZ, via

Electrabel (société d’électricité belge), devient son nouveau partenaire industriel et son actionnaire

de référence. Parallèlement, la redéfinition de ses droits et obligations donne lieu à la rédaction d'un

nouveau cahier des charges de la concession qui confirme ses missions historiques et solidaires ; elle

décide d'y annexer un schéma directeur de missions d'intérêt général, pour affirmer son engagement

en faveur de l'environnement et du développement durable.

1.2. PRESENTATION DE LA CNR

Entre 1935 et 1986, la CNR a construit 19 aménagements sur le Rhône, de l’amont à l’aval :

Génissiat-Seyssel,

Chautagne, Belley,

Brégnier-Cordon,

Sault-Brénaz,

Pierre-Bénite (dont le port Edouard Herriot à Lyon),

Vaugris,

Péage de Roussillon,

Saint-Vallier,

Bourg-lès-Valence,

Beauchastel,

Baix-Le Logis Neuf,

Montélimar,

Donzère-Mondragon,

Caderousse,

Avignon,

Vallabrègues,

Le Palier d’Arles,

L’ensemble du patrimoine industriel et fluvial comprend :



19 barrages,

19 centrales hydroélectriques,

7 petites Centrales Hydrauliques,

8 Mini-centrales,

17 écluses dont 14 à grand gabarit,

18 parcs éoliens,

3 centrales photovoltaïques,

400 km de digues,

32 stations de pompage,

330 km de voies navigables à grand gabarit,

27 000 ha de domaine concédé (14 000 ha de fleuve et 13 000 ha terrestre dont 836

amodiés),

27 sites industriels et portuaires parmi lesquels le port de Lyon Edouard Herriot.

En 2011, les chiffres clés s’établissaient à :

Chiffre d’affaires : 1,1 MDS €,

Résultat net : 150,4 M€,

Redevance de 24 % : 140 M€,

Impôt et taxes : 122 M€,

impôt sur les sociétés : 67M€,

taxe professionnelle : 22M€,

taxe foncière : 28 M€,

autres Impôts : 5 M€.

Les effectifs de l’entreprise sont de 1369 collaborateurs à fin 2011.



Figure 1 - Aménagements de la CNR en vallée du Rhône et en France



1.3. DOMAINES D’ACTIVITES

1.3.1. Production d’énergie

La Compagnie Nationale du Rhône est le deuxième producteur français d’électricité, avec

environ 3 % de la production électrique française et 25 % de la production hydroélectrique. Elle est

également le premier producteur d’énergie exclusivement renouvelable.

La CNR mène une politique de diversification de ses sources de production dans la petite

hydraulique, l'éolien et le photovoltaïque afin de disposer d'un mix d'énergie 100 % renouvelable.

Sa production est issue de 19 centrales hydroélectriques, de 7 Petites Centrales Hydrauliques

(PCH) et de 8 Mini Centrales Hydrauliques, de 18 parcs éoliens et de 3 centrales photovoltaïques. Elle

produit en moyenne 14,9 milliards de kWh par an. L'ensemble de sa production hydroélectrique sur

le Rhône est certifié 100 % renouvelable.

Acteur reconnu du marché de l’électricité, la CNR commercialise sa production

essentiellement sur le marché de gros et les bourses d'électricité européennes.

L'hydroélectricité

Une équipe dédiée au développement de projets hydroélectriques a été mise en place et a

analysé des projets de petites centrales hydrauliques dans les Alpes. Les études ont été conduites

pour 10 dossiers de demande d’autorisation ou de concession, représentant chacun des puissances

comprises entre 2 et 6 MW. Deux projets de concession de 6 MW chacun sur la Romanche ont été

déposés début 2009.

Figure 2 - Aménagement type d’une centrale hydraulique

D’autres projets de développement hydroélectrique sont à l’étude : la construction d’une

nouvelle centrale en Suisse, le rachat de centrales existantes en France ou encore le rachat d’énergie

hydroélectrique aux producteurs désirant sortir de l’obligation d‘achat.



Dans une optique de développement durable, la CNR étudie aussi en priorité le

développement de la production de sites déjà aménagés, en optimisant la production des centrales

hydroélectriques installées et en réalisant des petites centrales hydroélectriques pour valoriser les

débits réservés.

L'énergie éolienne

L’énergie éolienne est indispensable pour atteindre les objectifs fixés par l’Union Européenne

et le Grenelle Environnement à l’horizon 2020. Selon les projections, elle entrera jusqu’à 10 % dans la

consommation électrique française.

La Compagnie Nationale du Rhône s'est fixée comme objectif de disposer à l’horizon 2015

d’une puissance minimum installée de 500 MW. Le parc éolien de la CNR se compose de 18 parcs

pour 182 MW de puissance installée.

Comme pour ses missions historiques et ses missions d'intérêt général, la CNR poursuit son

développement dans les énergies renouvelables avec la volonté de nouer des partenariats de qualité

avec les collectivités locales dans une optique de réussir le développement durable de leurs

territoires.

La CNR poursuit une stratégie d'implantation large sur le territoire lui permettant d'anticiper

les écarts de prévision grâce à la mise en jeu de vents dominants différents.

2006 : la CNR, via sa filiale CN’AIR, construit et met en service ses deux premiers

parcs éoliens à Fos-sur-Mer et à Beaucaire sur son domaine concédé. Comme pour

tous ses projets, la Compagnie montre sa volonté de dialogue et de transparence au

cours d’une concertation locale exemplaire. La dimension paysagère et les enjeux de

protection du patrimoine sont intégrés dans la conception du projet.

2007 : acquisition du parc de Maisnières & Frettemeule.

2008 : la CNR accélère son développement et devient un acteur majeur dans l'éolien

sur le marché français, elle acquiert les parcs de Soudan, Erbray, Freigné et Beaufou

portant à 100 MW sa puissance installée.

2009 : la CNR met en service quatre nouveaux parcs : Bollène, Le Pouzin, la Motte de

Galaure et Le Horps.

2010 : la CNR met en service quatre nouveaux parcs : Rambures, Cruguel, Saint-

Quentin-en-Mauges et Mesanger

L'énergie photovoltaïque

Chaque jour, le Soleil offre à la Terre une énergie abondante et renouvelable. Grâce aux

technologies solaires photovoltaïques, cette énergie peut être captée et transformée en énergie

électrique. Les avantages de ce système de production énergétique sont sa fiabilité, son autonomie

et sa faible influence sur l’environnement.

Actrice sur le développement des énergies renouvelables, la CNR s’est fixée l’objectif de

disposer à l’horizon 2015 d’une puissance installée minimum de 100 MW. Aussi, la CNR étudie-t-elle

des projets en toiture intégrés au bâti et des projets au sol situés sur des terres en friches.



En juin 2008, la CNR met en service une centrale photovoltaïque pilote sur le toit terrasse de

l’usine hydroélectrique de Bollène. L’installation se compose de 480 modules en silicium polycristallin

(786 m²), représentant 110 kWc de puissance installée.

En mai 2009, la CNR met en service sa première centrale photovoltaïque au sol à Saulce-sur-

Rhône dans la Drôme. D'une superficie de 10 ha, elle est composée de 19 008 panneaux pour une

puissance installée de 4,1 MWc et un productible annuel de 5100 MWh, ce qui en fait la centrale la

plus puissante de Rhône-Alpes.

Enfin en 2010, elle inaugure à Bollène une centrale photovoltaïque au sol d'une puissance

installée de 4 MWc.

D'autres projets sont en cours d'instruction à Le Pouzin et Beaucaire/Tarascon.

Parallèlement, elle développe des projets en toiture avec des partenaires locaux de la vallée du

Rhône.

Commercialisation d'énergie

La CNR commercialise en direct sa production, elle dispose d'un front office où elle réalise

ses opérations sur les marchés de gros et les bourses européennes d'électricité.

La commercialisation aux clients finaux est réalisée via Energie du Rhône, sa filiale, créée

avec son partenaire GDF SUEZ, et bénéficie du label "Made in pure, powered by CNR".

Une offre d’énergie variée.

La CNR commercialise son énergie selon plusieurs types de produits :

Les produits à court terme (infra-journaliers, spot, hebdomadaires, voire mensuels)

essentiellement livrés sous forme de bandes à puissance constante ou de blocs

d'énergie. Ils concernent surtout les marchés de gros de l’électricité.

Les produits à long terme (mensuels, annuels ou pluriannuels) à destination des

clients, du RTE ou des marchés de gros. L'énergie livrée dépend généralement du

profil de consommation donné par le client (puissance variable).

1.3.2. Ingénierie

Une expérience inégalée dans l'ingénierie fluviale.

Bureau d’ingénieurs conseil de référence, en France et à l’international, la Compagnie

Nationale du Rhône (CNR) s’appuie sur son expérience de concepteur et d’exploitant du Rhône pour

conduire des projets fluviaux et hydroélectriques d’envergure grâce à la pluridisciplinarité de ses

équipes.

CNR Ingénierie dispose d’un laboratoire d’hydraulique et mesures à Lyon. Ce laboratoire

conçoit et exploite des modèles réduits physiques dans les domaines de l’hydraulique fluviale,

torrentielle et urbaine.

1.3.3. Navigation

Concessionnaire du Rhône, la Compagnie Nationale du Rhône gère la navigation sur le fleuve

et agit quotidiennement en faveur de son développement comme mode de transport alternatif, outil



de développement des territoires. Grâce aux aménagements réalisés sur le fleuve, la CNR a créé une

voie navigable à grand gabarit de Lyon à la mer Méditerranée.

De la modernisation du réseau fluvial aux importants travaux de restauration des ouvrages,

la CNR s’implique depuis de nombreuses années en faveur du développement de la voie d’eau.

Figure 3 - Crue du Rhône à Avignon

1.3.4. Domaine et ancrage local

Concessionnaire du fleuve, la Compagnie Nationale du Rhône agit pour le développement

économique de la vallée. Le long du Rhône, une trentaine de sites industriels et portuaires ont été

créés et aménagés sur près d’un millier d’hectares.

La Compagnie y loue aux entreprises désireuses de s’implanter au bord du Rhône des

parcelles viabilisées et trimodales, selon les cas : embranchements direct au fleuve (quai privé), au

réseau ferré et au réseau autoroutier.

1.3.5. Missions d’Intérêt Général

Un programme de Missions d'Intérêt Général.

En 2004, la Compagnie Nationale du Rhône, s'est engagée dans un programme ambitieux de

Missions d'Intérêt Général, concrétisé par l'élaboration et la mise en place d'un plan d'action tous les

cinq ans jusqu'au renouvellement de la concession en 2023.

Elles s'intéressent à 4 grands domaines : la navigation, la production d'énergie renouvelable,

l'environnement et l'ancrage local; avec pour ligne directrice le Développement durable, principe

fondateur de la CNR.

1.3.6. Certification de l’activité

Depuis juin 2002, la totalité de l’énergie produite par la CNR est certifiée 100 % d’origine

renouvelable par l’organisme de certification « climat et énergie » de TÜV SÜD Industrie Service

GmbH (www.tuev-sued.de). Cette certification distingue la CNR comme un des rares électriciens

français dont la totalité de la production soit certifiée 100 % renouvelable.

Valable 1 an, la certification fait l’objet d’un nouvel audit chaque année. En 2012, le label vert

a de nouveau été obtenu par la CNR pour l’ensemble de sa production en vallée du Rhône.



Cette certification permet à la CNR d’émettre des certificats verts labelisés "Made in pure" à

hauteur de sa production : ce sont des justificatifs d’énergie électrique de source 100 %

renouvelable. Chaque certificat correspond à 1 MWh d’Energie certifiée.

La Compagnie Nationale du Rhône travaille sur divers marchés de certificats verts en Europe.

Elle est également membre fondateur d'Observ'ER, l'observatoire français des énergies

renouvelables.

La Compagnie Nationale du Rhône fait de la santé et de la sécurité de ses prestataires une

priorité absolue. La sûreté des ouvrages et de leur exploitation afin de garantir la sécurité des tiers

constitue un enjeu majeur pour la CNR. Pour satisfaire à ses exigences et les inscrire dans une

démarche de progrès permanent, elle s'appuie sur le système de management par la qualité.

L'engagement de la CNR est formalisé dans ses politiques sûretés, santé et sécurité au travail. Elles

reposent sur une démarche rigoureuse de prévention des risques, l'engagement managérial et la

mobilisation des collaborateurs dans ces domaines. La CNR est certifiée ISO 9001, version 2000, pour

son activité « maîtrise de la sûreté hydraulique ».

1.4. FINANCES

Le capital de la Compagnie Nationale du Rhône est majoritairement public :

Groupe GDF SUEZ 49,97 %

Caisse des Dépôts et Consignations 33,20 %

Collectivités locales 16,83 % (dont 5,38 % détenus par le Conseil Général des

Bouches du Rhône).

Figure 4 - Actionnariat de la CNR

Le chiffre d'affaires 2009 s'établit à 1,270 milliard d'euros, en baisse de 21,1 % par rapport à

2008. Les ventes nettes d'électricité ont enregistré une baisse de 27 % entre 2008 et 2009, liée à une

faible hydraulicité et à des prix bas.

Deuxième meilleur exercice de la CNR depuis son origine, 2009 est à apprécier au regard des

performances financières réalisées dans un contexte particulièrement dégradé en termes

d'hydraulicité et de prix de l'électricité. En recul sous l'effet 2008, année exceptionnelle ne souffrant

pas la comparaison, le résultat net affiche une progression de 13 % en deux ans.



1.5. GOUVERNANCE

La Compagnie Nationale du Rhône est une société anonyme d'intérêt général administrée

par un Directoire et un Conseil de Surveillance.

1.5.1. Conseil de surveillance

Organe de contrôle, il examine les comptes et veille à la bonne gestion de la Compagnie. Le

Conseil de Surveillance est composé de 18 membres :

13 représentants des actionnaires,

3 représentants du personnel salarié de la Compagnie et de ses filiales majoritaires,

2 représentants de l'Etat.

Un Commissaire du gouvernement veillant au respect de la mission de la concession, un

Contrôleur d’Etat en tant qu'évaluateur des risques et performances de la Compagnie et le Secrétaire

du Comité Central d'Entreprise assistent aux réunions du Conseil de Surveillance.

1.5.2. Directoire

Organe de management collégial, il dirige la Compagnie dans le respect des dispositions

statutaires et légales. Il décide et met en œuvre les grandes orientations stratégiques, commerciales

et techniques de la CNR dont il assure la gestion. Il est composé de trois membres :

un Président nommé par décret par le Président de la République pour un mandat de

5 ans, sur proposition du Conseil de Surveillance,

un Directeur Général et un Directeur Général délégué nommés par le Conseil de

Surveillance pour un mandat de 5 ans.



Figure 5 - Organigramme du Directoire

1.6. ORGANISATION OPERATIONNELLE DE LA CNR

1.6.1. Les directions techniques

La Direction Technique comprend :

la direction du patrimoine fluvial et industriel qui a en charge la maintenance des

ouvrages et leur renouvellement,

La direction de l’énergie qui établit les programmes de production d’énergie et sa

commercialisation,

la direction de l’ingénierie,

la recherche, le développement et l’innovation,

1.6.2. Les directions administratives

La Direction Administrative comprend :

les ressources humaines,

les services financiers,

L’audit interne et la gestion,

Président du Directoire – Président Directeur Général

Directeur Général

Directeur Général

Délégué

Délégué Général Directeur de

Cabinet

Direction de l’énergie

Direction du

Patrimoine Fluvial et Industriel

Direction des Ressources Humaines

Direction de la Communication

Direction des

Dervices Financiers

Direction de l’Ingénierie

Direction Déléguée

du Service Juridique

Direction du

Développement Economique et

Portuaire

Direction Déléguée au Développement Nouvelles Energies

Renouvelables

Recherche,

Innovation et Développement

Pôle Immobilier et

Logistique

Développement Durable

Audit Interne,

Gestion des Risques et Qualité

Directions Régionales :

- Belley, - Vienne, - Valence, - Avignon.

Direction des

Systèmes d’informations

Missions d’Intérêt

Général



Les systèmes d’information,

Les services support et de logistique.

1.6.3. Les directions régionales

Les directions régionales assurent les missions directement opérationnelles de terrain de la

compagnie dans les domaines de l’exploitation et de la maintenance des ouvrages, de la

représentation au plan local de la direction de la compagnie et de conduite des équipes.

1.7. ORGANISATION DU SERVICE INTEGRE

Le service, auquel j’ai été intégré durant mon stage, est rattaché à la Direction du Patrimoine

Fluvial et Industrielle (DPFI) qui est une des plus importantes en termes de moyens financiers et

humains.

Figure 6 - Organigramme Direction Du Patrimoine Fluvial Et Industriel - Etat-Major

Les services de cette direction rassemblent des techniciens et ingénieurs qui ont pour

mission principale la maîtrise d’œuvre et la maîtrise d’ouvrage des projets de maintenance du

patrimoine de la compagnie (travaux de rénovation ou neuf).

Ces travaux sont établis dans un plan de maintenance pluriannuel gérés par une maîtrise

d’ouvrage interne. Ces travaux plus ou moins complexes nécessitent parfois des compétences multi

domaines (électrique, mécanique, hydraulique…).

C’est au sein de la Direction Déléguée Maintenance que j’ai effectué mon stage.

Figure 7 - Organigramme Direction Déléguée Maintenance

Les pôles rattachés à la sous direction déléguée maintenance sont répartis suivant les

domaines de compétence suivants :



Les pôles électricité courant fort (10 personnes), électricité courant faible (13

personnes) et mécanique (10 personnes) rassemblent des chargés d’affaire, ayant

en responsabilité les affaires de maintenance de la phase étude à la réception sur

site. Ils s’appuient, si besoin, sur les compétences des autres pôles et entreprises

extérieures ou en prestation de service pour les études de détail et l’installation des

nouveaux équipements sur site.

Pôle CEM MII (50 personnes), qui rassemble les automaticiens de la compagnie

situés au siège, et les techniciens et ingénieurs chargés des mises en service des

équipements nécessitant entres autres, des paramétrages informatiques.

Pôle planification-coordination méthode (4 personnes), service nouvellement créé

qui reprendra entres autres la coordination entre les services sur les opérations

lourdes et l’élaboration des référentiels techniques.

Figure 8 -Organigramme Pôle Electricité Contrôle Commande



2. CONTEXTE DU PROJET

Mon projet de fin d’étude s’est déroulé au siège de la CNR à Lyon. Il a porté sur la rénovation

des Auxiliaires Alternatifs de l’usine hydroélectrique de Châteauneuf du Rhône de l’aménagement

Montélimar.

2.1. PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT DE MONTELIMAR

L’aménagement de Montélimar est l’un des 19 aménagements hydroélectriques situés sur le

Rhône. Cet aménagement est sous la responsabilité de la Direction régionale de Valence.

L’aménagement de Montélimar a été construit entre 1953 et 1957 et est entré en

exploitation en 1957. Il est situé entre celui de Baix-Logis Neuf et celui de Donzère-Mondragon, dans

le tiers central du Bas-Rhône. Il s’étend sur une quinzaine de kilomètres. L’aménagement de

Montélimar comprend deux ouvrages, le barrage de Rochemaure et l’usine – écluse de Châteauneuf

du Rhône. Il assure environ 10% de la production hydroélectrique annuelle de la CNR soit environ 1,6

milliard de kWh.

Figure 9 - Usine hydroélectrique Henri Poincaré de Châteauneuf du Rhône

Le fonctionnement de l’aménagement de Montélimar est comparable à la plupart des

aménagements réalisés par la CNR sur le Rhône. Il consiste à concentrer en un point la pente du

fleuve (assez importante dans cette partie du Rhône, de l’ordre de 0,70 m/km) pour créer une chute

sur laquelle sont installées l’usine qui convertit la puissance motrice du fleuve en électricité, et

l’écluse qui permet aux bateaux de franchir la chute sans perturbation. En amont, un barrage –

évacuateur de crues à vannes mobiles, implantés sur le cours naturel du Rhône, permet de créer une

retenue endiguée dont les eaux sont dirigées par un canal de dérivation, appelé « canal d’amenée »

en amont de l’usine et « canal de fuite » en aval, vers l’usine et ses turbines.

Le canal de dérivation reçoit sur sa rive gauche les eaux du Roubion et accueille sur ses

berges le port fluvial de Montélimar.

2.1.1. Le barrage de Rochemaure

D’une longueur de 186m, le barrage de Rochemaure a pour fonction de détourner une partie

du débit du fleuve vers le canal de dérivation et d’évacuer le supplément de débit lors des crues ou

lors d’incidents à l’usine.



Figure 10 - Barrage de Rochemaure

Le barrage comprend six passes de 26m de largeur chacune, séparées par des piles et

équipées de vannes mobiles à deux corps de 12m de hauteur totale qui permettent de réguler le

débit dérivé et d’effectuer les déversements supérieurs. Lorsque que l’ensemble des vannes est

ouvert, le barrage peut évacuer les crues de 8000 m3/seconde sans surélévation du niveau de la

retenue. En situation de fermeture complète, il relève le niveau de la retenue jusqu’à 9m au-dessus

de l’étiage et le remous provoqué se fait sentir jusqu’à Baix, soit 13 km en amont. La retenue est

bordée de digues qui protègent les espaces riverains des inondations directes.

Figure 11 - Coupe du barrage

2.1.2. L’écluse

L’écluse, située dans le prolongement de l’usine, est séparée d’elle par un déchargeur dont la

fonction est d’évacuer rapidement de l’eau pour amortir la formation de vagues préjudiciables à la

navigation lors des arrêts brusques de l’usine.

D’une longueur de 195m sur 12m de large, l’écluse permet aux bateaux de franchir en une

dizaine de minutes la chute de 19m entre les canaux d’amenée et de fuite.

Les portes, en voutes minces, se baissent à l’aval et se lèvent à l’amont. L’eau alimentant

l’écluse est prélevée dans le canal d’amenée et acheminée par un système d’aqueducs. Des



emplacements sont prévus en amont et en aval de l’écluse pour l’accostage et le stationnement des

bateaux. Une digue aménagée sur le canal d’amenée et un mur divisoir sur le canal de fuite

permettent de protéger la navigation des remous crées par l’usine.

Figure 12 - Ecluse de Châteauneuf du Rhône

2.1.3. L’usine hydroélectrique de Châteauneuf du Rhône

Située sur la rive gauche du canal, l’usine, baptisée « Henri Poincaré », est constituée de 6

groupes de production. Le débit du fleuve est transmis aux turbines par trois pertuis, situés dans le

mur amont de l’usine.

Figure 13 - Coupe de l’usine hydroélectrique

Chacune des six turbines de type Kaplan, roue à hélices équipées de 5 pales mobiles, dégage

une puissance de 45 MW et entraine, par un arbre central, un alternateur. Le courant électrique est

élevé à la tension de 220 000 volts par des transformateurs et transmis à un poste EDF d’évacuation

d’énergie relié au réseau électrique français.



Figure 14 - Vue extérieur de l’installation des transformateurs

2.2. PRESENTATION DU PROJET DE RENOVATION DES AUXILIAIRES ALTERNATIFS

Mon projet de fin d’étude s’est déroulé dans le cadre du projet de rénovation des Auxiliaires

Alternatifs de l’usine de Châteauneuf du Rhône. Ce projet consiste à moderniser l’installation

vieillissante des sources d’alimentation des Auxiliaires Alternatifs. Cette modernisation comprend

non seulement la rénovation de la structure de l’installation mais également l’ensemble du contrôle

commande de celle-ci.

Au sein de l’usine hydroélectrique, sous l’appellation « Auxiliaires Alternatifs » se trouvent

l’ensemble des équipements électromécaniques situés dans ou aux abords de l’ouvrage, hors

groupes de production. Ces matériels sont nécessaires au fonctionnement général de l’installation.

On trouve notamment :

Les matériels indispensables à la sécurité de l’aménagement tels que :

La sécurité de l’aménagement comme la/les vannes(s) de sécurité (amont ou

aval),

Les déchargeurs,

Les pompes incendies,

Etc…

Les matériels nécessaires à la conduite de l’aménagement tels que :

Les dégrilleurs en plage amont,

Les ponts roulants en salle des machines,

Les redresseurs (en atelier d’énergie 127Vcc et 48Vcc),

Les onduleurs,



Les pompes de drainages implantées en fond d’usine permettant la récupération

des eaux d’infiltration,

Etc…

2.2.1. Présentation de l’installation existante

Comme l’installation électrique actuelle des Auxiliaires Alternatifs est d’origine et

vieillissante, le projet de rénovation de celle-ci a été décidé. Le principe de l’alimentation des

Auxiliaires Alternatifs reste inchangé puisqu’ il s’agit seulement d’une modernisation.

L’alimentation des auxiliaires Alternatifs est présentée sur le schéma ci-dessous.

Figure 15 - Schéma électrique de l’installation existante

Sur ce schéma on peut distinguer deux parties, une partie Haute Tension (HT) en orange et

bleu et une partie Basse Tension (BT) en noir.

Actuellement, au niveau de la partie HT, trois sources d’alimentation indépendantes

permettent de créer une tension de 5 kV servant, après abaissement de la tension, à l’alimentation

de l’ensemble des auxiliaires. La tension HT est prise :

Sur le réseau ERDF de 20 kV,

En soutirage de deux groupes de production, en amont de transformateurs

évacuateurs d’énergie.

Cette tension HTA permet de générer une tension de 5 KV que l’on retrouve dans le poste

aval et le bâtiment d’appareillage. Des transformateurs de puissance permettent de convertir cette

tension de 5kV en une tension de 400V qui alimente l’ensemble des Auxiliaires Alternatifs de l’usine.



2.2.2. Présentation de l’installation future

La nouvelle installation des sources d’alimentation des Auxiliaires Alternatifs est basée sur le

même principe que l’ancienne. Trois sources indépendantes d’alimentation HT, issues du réseau

ERDF et de deux soutirages de groupes de production, permettent la création d’une tension de 5kV

qui est également convertie en tension de 400V pour permettre l’alimentation de l’ensemble des

Auxiliaires Alternatifs.

La nouvelle architecture électrique est présentée sur la figure ci-dessous où l’on retrouve la

configuration précédente.

Figure 16 - Schéma électrique de l’installation future

A travers cette nouvelle implantation, on remarque qu’en dehors de la partie HTA de

l’installation, l‘ensemble sera ré agencée. La répartition et l’alimentation des différents Tableaux

Généraux Basse Tension (TGBT) sera modifiée puisqu’une suppression de 8 transformateurs HT/BT

sera effectuée.

De plus, la disposition de l’installation dans l’usine hydroélectrique sera également modifiée.

Par soucis de facilité l’exploitation de celle-ci, et de cohérence dans la disposition, il a été choisi de

regrouper l’ensemble de l’installation des Auxiliaires Alternatifs. Contrairement à l’installation

actuelle qui est disséminée dans l’ensemble de l’usine, elle sera située dans la partie aval de celle-ci.

Pour pouvoir ré agencer l’installation, des modifications de locaux devront être apportées. De

nombreux travaux de génie civil vont être réalisés pour pouvoir installer les nouveaux matériels.

L’ensemble du matériel de l’installation sera changé a l’exception des transformateurs HT/BT

alimentant l’ensemble des auxiliaires des groupes de production et du transformateur HT permettant

l’alimentation de l’installation depuis le réseau ERDF.



2.2.3. Présentation du fonctionnement de l’installation

Le principe de fonctionnement de l’installation consiste à alimenter en continu les Auxiliaires

Alternatifs de l’usine. Pour cela on dispose de deux barres de tensions : une barre de tension 5 kV HT

et une barre de 400V BT. Ces deux jeux de barres doivent être continuellement alimentés pour que

les Auxiliaires Alternatifs le soient également. Pour cette raison, une permutation des sources

d’alimentation doit être effectuée au besoin.

Cette permutation consiste à changer de source d’alimentation lorsque celle utilisée ne peut

plus assurer sa fonction. Elle est réalisée aux deux niveaux de tension à savoir HT et BT et gérée à

partir d’un automate. La description de la composition de l’installation est basée sur le schéma de la

figure 16.

Composition de l’installation

Composition de l’alimentation au niveau HT

L’alimentation HT est composée à minima d’une alimentation « Normale » et d’une

alimentation « Secours ». Généralement, l’alimentation secours HTA est issue d’une alimentation

ERDF, quant à l’alimentation normale, elle est prise en soutirage de l’aménagement via un ou

plusieurs postes indépendants.

Des répartiteurs HTA sont alors créés. Ils permettent en fonctionnement normal

l’alimentation de l’ensemble des auxiliaires alternatifs de l’aménagement. Ils sont généralement

appelés « Répartiteur Xa (X1, X2, …) », sont alimenté à partir des postes de transformation HT/HT

ayant pour dénomination :

Poste « R » pour celui alimenté depuis le réseau ERDF,

Poste « A » pour celui alimenté directement en soutirage des groupes de production

d’énergie.

Les répartiteurs HT alimentant les auxiliaires HT, ainsi que les postes HT/BT des auxiliaires

alternatifs de l’aménagement, sont composés à minima par :

Combinés interrupteurs/fusibles motorisés, pour la protection des équipements HT

(Transformateurs des postes, pompes, …) et ses sectionneurs de terre associés. Les

appellations associées sont notamment :

o I_Nom_Poste_P pour les interrupteurs fusibles, (ex : IVP, IWP, IEP, IMP, …),

o ST_Nom_Poste_P pour les sectionneurs de terre associés, (ex : STVP, STWP,

STEP, STMP, …).

Disjoncteur motorisés pour la protection des équipements HT (Transformateurs des

postes, pompes, couplage des répartiteurs,…) et ses sectionneurs et sectionneurs de

terre associés. Les appellations associées sont notamment :

o J_Nom_Poste_P pour les Disjoncteurs, (ex : IVP, IWP, IEP, IMP, …),

o S_Nom_Poste_P pour les sectionneurs associés, (ex : SVP, SWP, SEP, SMP, …),

o ST_Nom_Poste_P pour les sectionneurs de terre associés, (ex : STVP, STWP,

STEP, STMP, …),

Réducteurs de mesure (Transformateurs de Tension (TT), Transformateurs de

Courant (TC).



Les transformateurs HT/BT ainsi que les protections électriques BT nécessaires, sont situés

dans les locaux du poste concerné.

A partir des différents répartiteurs sont à minima, créés et répartis, les différents postes

d’alimentation BT suivants :

Poste « aVal » Usine appelé poste V,

Poste « aMont » Usine appelé poste M,

Poste W alimentant en BT les sécurités générales de l’aménagement,

Poste E alimentant essentiellement l’écluse de l’aménagement.

Certains de ces postes peuvent être décomposés en deux et répartis en RD et RG de l’usine,

(Ex : VRD & VRG pour un poste aval, en Rive Droite et en Rive Gauche).

A partir des différents répartiteurs sont à minima, créés et répartis, les différents départs

d’alimentation HT suivants :

Pompes de Vidange,

Poste appelé poste BR alimentant les auxiliaires barrage de l’aménagement,

Etc…,

Des départs en réserve sont également créés sur ces répartiteurs HT.

Composition de l’alimentation au niveau BT

La partie alimentation BT est composée à minima de deux sources d’alimentation, une

alimentation « Normale » et une alimentation « Secours ». Généralement, l’alimentation secours BT

est issue d’un Groupe électrogène (GE) Fixe ou Mobile, quant à l’alimentation normale, elle est

réalisée à partir de postes de transformation MT/BT indépendants, alimentés depuis les répartiteurs

HTA.

Dans le cas d’une alimentation normale, des répartiteurs BT (TGBT) sont créés

individuellement par poste à partir des répartiteurs HT.

Dans le cas d’une alimentation secours, un répartiteur BT commun à l’ensemble de

l’aménagement, communément appelé « Barre Z » est créé. Ce dernier peut être alimenté :

A partir du poste W en alimentation Normale,

A partir de l’un des Groupes électrogènes, Fixe ou Mobile.

Dans le cas d’une alimentation depuis un GE, des délestages doivent être réalisés.

Chaque TGBT a son alimentation Normale connectée à son transformateur HTA/BT dédié, et

son alimentation Secours provenant du répartiteur secours dénommé « Barre Z » toujours sous

tension.

Les TGBT sont constitués de différentes colonnes, à savoir :

De colonnes Arrivées Normal / Secours,

De colonnes Couplage avec :

o Une partie Mesures / Protections,

o Un Module de comptage sur la branche normal de l’alimentation,



De colonnes Essentiels avec :

o Des départs distribution,

o De Modules de recherche de défauts d’isolement et de tores sur chaque

départ Moteurs & Distribution.

Les récepteurs sont maintenus sous tension pour la sécurité des personnes et de

l’aménagement.

De colonnes Non-Essentiels avec :

o Des départs distribution,

o Un ou des Modules de recherche de défauts d’isolement et ses tores sur

chaque départ Distribution.

Les récepteurs sont « délestés» par le dispositif de « couplage », non essentiel à la sécurité

des personnes et de l’aménagement.

Description du fonctionnement de la permutation

La permutation des sources des auxiliaires alternatifs consiste à passer d’une source

d’alimentation à une autre source en cas de besoin ou de défaillance de la source en service.

Suivant les conditions d’alimentation, la permutation des sources est réalisée soit :

Au niveau des répartiteurs HT,

Au niveau des répartiteurs BT, avec Délestage et Relestage des départs Essentiels des

différents postes de distributions.

L’automate assure la permutation des sources automatiquement. Le basculement

d’alimentation peut également être réalisé manuellement.

Les permutations HT et BT disposent de deux modes de fonctionnement. Ce choix est

déterminé à l’aide d’un commutateur « Auto/Manu » centralisé, commun aux deux niveaux de

tension. On distingue par conséquent :

Mode automatique :

Le mode « automatique », permet à l’automate de gérer tous les organes manœuvrant

nécessaires à la gestion des permutations HT, BT et à la séquence de délestage/relestage.

Mode manuel :

Le mode « manuel », permet d’avoir la main sur tous les organes commandables à partir du

synoptique ou des armoires de tranche tout en inhibant les ordres issus de l’automate. Dans ce mode

de fonctionnement, il est possible d’intervenir directement sur les organes en cas de situation

dégradée.

La sélection du mode de fonctionnement est réalisée depuis le synoptique des auxiliaires

alternatifs généralement situé en salle de commande de l’aménagement.





Description de la permutation au niveau HT

Au niveau HT, la permutation a pour but d’assurer continuellement une tension de 5kV sur la

barre de tension HT.

La permutation HT se fait sur 3 sources d’alimentation. Le passage vers la source disponible

est automatique, le retour vers la source prioritaire est quant à lui soumis à un ordre de validation

par l’exploitant depuis le synoptique général en salle de commande.

Différents cas d’alimentation peuvent se présenter en fonction de l’état de fonctionnement

ainsi que des défauts et alarmes constatés sur les répartiteurs :

Absence de défaut sur les jeux de barre

En règle générale, en fonctionnement normal et en absence de défaut sur les jeux de barre,

les organes de couplage des jeux de barres HT sont en position fermée. L’ensemble des répartiteurs

est alors alimenté uniquement depuis une source, la source prioritaire.

Présence de Défaut sur les jeux de barre

En cas de perte d’un jeu de barre, suite à un défaut ou action volontaire, la permutation

automatique n’est plus opérationnelle, seules les commandes manuelles sont disponibles.

L’automate ne gère que la position des organes de couplage.

Le principe fonctionnement de la permutation HT est commun à l’ensemble des

aménagements hydroélectriques de la CNR. Pour que la description du processus soit utilisable,

quelque soit la configuration de l’aménagement hydroélectrique, elle est réalisée selon les différents

niveaux de tension. Elle considère l’état de la tension au niveau des différents répartiteurs HT.

Pour l’aménagement de Châteauneuf du Rhône, la description du fonctionnement de la

permutation est basée sur le grafcet suivant :



GRAFCET REPARTITEUR X1 / POSTE A2

2

0

1

3

4

5

7 8

Vers étape 1

Défaut regroupé JA2S ou (pas

mode auto et pas JA2S fermé)

(Source prioritaire A2 validée et pas défaut regroupé JA2S et (JA5S et IRS)

ouvert ) ou JA2S fermé

Présence tension A5 et JA5S fermé et pas défaut jeu de barre HT et (JA2S et IRS) ouvert et ( JX2X3 et IX2X3 et JX1X2 et IX1X2) fermé

Présence tension poste R et IRS fermé et pas défaut jeu barre HT

et (JA2S et JA5S) ouvert et ( JX2X3 et IX2X3 et JX1X2 et IX1X2) fermé

Présence tension barre HT

JA2S ouvert ou défaut non ouverture JA2S ou JA2S déclenché

[(Manque tension temporisé A2 ou défaut bloquant poste A2 ou JA2S ouvert ou ( source prioritaire A5 et bouton

poussoir validation source prioritaire) ou défaut répartiteur

X1) et mode auto] ou (pas JA2S fermé et mode manuel)

Défaut répartiteur X3 ou JA5S ouvert ou défaut bloquant poste A5 ou JX2X3

ouvert ou IX2X3 ouvert ou JX1X2 ouvert ou IX1X2 ouvert ou manque

tension répartiteur X3

Défaut répartiteur X2 ou IRS ouvert ou défaut bloquant poste R ou

JX2X3 ouvert ou IX2X3 ouvert ou JX1X2 ouvert ou IX1X2 ouvert ou manque tension répartiteur X2

[Pas défaut bloquant permutation HT et [(présence tension A2 et pas défaut regroupé JA2S) ou (présence tension A5 et pas défaut regroupé JA5S) ou (présence tension R et pas défaut regroupé IRS) et mode auto] ou mode manu

ARRET PERMUTATION

INITIALISATION

PERMUTATION EN COURS

DEMANDE DE FERMETURE JA2S

SOURCE A2 ACTIVE

DEMANDE D’OUVRETURE JA2S

SOURCE A5 ACTIVE SOURCE R ACTIVE

Premier cycle automate ok

Défaut ; alarme après un temps à définir tant que pas bouton poussoir validation source prioritaire

Défaut bloquant permutation HT : pas de présence tension temporisée( A2 et A5 et R ) ou non ouverture de (JA2S ou JA5S ou IRS) ou forçage perte (A2 et A5 et R) ou défaut bloquant (poste A2 et poste A5 et poste R)

Source prioritaire A2 validée : [Commutateur sur A2 ou ( commutateur sur A5 et pas présence tension A5)] et présence tension temporisée A2 et pas défaut bloquant poste A2

Défaut regroupé JA2S : défaut de non ouverture ou défaut de non fermeture ou discordance entre ouverture et fermeture ou défaut déclenché

Défaut bloquant poste A2 : défaut du transformateur ou défaut en amont ou aval du transformateur

Source prioritaire A5 : Commutateur sur A5 et présence tension temporisée A5 et pas défaut bloquant poste A5

Bouton poussoir source prioritaire allumé : (Commutateur sur A2 et pas source active A2 et présence tension A2) ou ( commutateur sur A5 et pas source active A5 et présence tension A5)

Bouton poussoir validation source prioritaire : bouton poussoir source prioritaire allumé et action sur bouton poussoir source prioritaire sur synoptique

Source prioritaire

Mode manu Mode auto

Action

Bouton poussoir

LEGENDE

Mode

Sortie permutation en

cours

Vers étape 1

Sortie de permutation en cours : Défaut bloquant permutation ou [ (pas présence tension A2 ou défaut regroupé JA2S ) et ( pas présence tension A5 ou défaut regroupé JA5S ) et ( pas présence tension R ou défaut regroupé IRS )]



D’après ce grafcet, la permutation est réalisée entre trois sources d’alimentation distinctes :

Une provenant du réseau ERDF de 20 kV, source R,

Deux en soutirage de deux groupes de production différents, source A2 et A5.

A partir du ce grafcet, on constate qu’il existe une priorité entre les sources d’alimentation.

L’alimentation des auxiliaires alternatifs se fait en priorité à partir des sources issues du soutirage des

groupes de production. Cette priorité est réalisée pour des raisons économiques.

Ce grafcet est réalisé en considérant le fonctionnement de la permutation d’un point de vue

de la source A2 et du répartiteur X1 de l’installation. La source A2 est utilisée lorsque le choix de

priorité de la source est effectuée ou lors d’une permutation lorsque la priorité de la source A5 ne

peut plus être assurée suite à un dysfonctionnement de cette dernière.

Dans le cas d’un fonctionnement normal, l’alimentation est réalisée à partir de la source A2.

Après une vérification de l’état de l’ensemble de l’installation (étapes 1 et 2), l’automate peut

actionner la fermeture du disjoncteur permettant l’alimentation du répartiteur à partir de la source

A2 (étape 3). Ainsi l’installation des auxiliaires est alimentée à partir de la source A2 (étape 4). Cette

étape reste active tant qu’un dysfonctionnement de la source A2, un défaut sur un équipement ou

un retour de la source prioritaire A5 n’apparait pas. Sinon l’automate peut actionner l’ouverture du

disjoncteur permettant l’alimentation du répartiteur (étape 5). Le système retourne alors à un état

stable (étape 2) pour pouvoir effectuer un état des lieux de l’installation.

Dans le cas où l’alimentation ne peut pas être réalisée à partir de la source A2, suite à une

vérification de l’ensemble de l’installation par l’automate (étapes 1 et 2), l’alimentation peut se faire

à partir de la source A5 ou de la source R (étape 6 ou étape 7). Dans ces deux cas, ce sont les grafcets

associées à ces deux sources qui assurent le fonctionnement de l’alimentation des auxiliaires tant

que la source A2 est indisponible. Cependant, ces grafcets sont réalisés sur le même schéma que

celui présenté ci-dessus. Ainsi le principe de fonctionnement reste identique et seul le point de vue

de considération est modifié.

Description de la permutation au niveau BT

La permutation BT se fait généralement en totale autonomie au niveau de chaque poste

d’alimentation des auxiliaires, (M, VRD, E, U1, …, U6, etc…..). Le passage vers la source secours est

automatique, le retour vers la source normale est quant à lui soumis à un ordre de validation par

l’exploitant depuis le synoptique général en salle de commande ou en face avant de l’armoire

associée.

Différents cas d’alimentation peuvent se présenter en fonction de l’état de fonctionnement

ainsi que des défauts et alarmes constatés sur les répartiteurs HT.

Absence de défaut sur les jeux de barre HT,

En règle générale, en fonctionnement normal et en absence de défaut sur les jeux de barre,

chaque poste est autonome, le passage vers la source secours est automatique, hors automate. Le

retour vers la source normale est quant à lui soumis à un ordre de validation par l’exploitant depuis

le synoptique général en salle de commande ou en face avant de l’armoire associée.

Absence tension sur les jeux de barre HT,



En cas de manque tension constatée sur les jeux de barre HT, nécessitant l’alimentation des

auxiliaires alternatifs à partir d’une source autonome BT de type groupe électrogène, l’automate

prend la main et gère les différentes séquences de délestage et de relestage des auxiliaires essentiels

de l’aménagement.

Le principe fonctionnement de la permutation BT est commun à l’ensemble des

aménagements hydroélectriques de la CNR. Pour que la description du processus soit utilisable

quelque soit la configuration de l’aménagement hydroélectrique, elle est réalisée selon les différents

niveaux de tension. Elle considère l’état de la tension au niveau du répartiteur BT dans le cas où il a

une absence de tension sur les jeux de barre HT.

Pour l’aménagement de Châteauneuf du Rhône, la description du fonctionnement de la

permutation est basée sur le grafcet suivant :



GRAFCET BARRE Z

2

0

1

3

4

5

Vers étape 5

Défaut regroupé JWS ou (pas mode auto et

pas JWS fermé)

(Priorité Source W validée ou Priorité Source M validée) et JGE ouvert

Présence tension TGBT barre Z et JWS fermé

JWS ouvert ou défaut non ouverture JWS ou JWS déclenché

[(Manque tension tempo W ou défaut bloquant poste W ou manque tension

répartiteur X2) et mode auto] ou (pas JWS

fermé et mode manuel) ou ( clé GE active et

présence tension GE)

[Pas défaut bloquant permutation BT et [(présence tension W et pas défaut regroupé JWS) ou (présence tension M et pas défaut regroupé JXMZ) ou (présence tension GE et pas défaut regroupé JGE) et mode auto] ou mode manu

ARRET PERMUTATION

INITIALISATION

PERMUTATION EN COURS

DEMANDE DE FERMETURE JWS/JXMZ

SOURCE W ACTIVE

DEMANDE D’OUVERTURE JWS

Premier cycle automate ok

Défaut ; alarme après un certain temps tant que pas bouton poussoir validation retour situation normale

Défaut bloquant permutation BT: Pas de présence tension (W et M et GE) ou non ouverture de (JWS et JXMZ)

Priorité Source W validée: présence tension W tempo et pas défaut poste W et pas défaut regroupé JWS ou JWS fermé

Bouton poussoir validation retour situation normale : bouton poussoir retour situation normale allumé et action sur bouton poussoir retour situation normale sur synoptique

Retour en situation normale

Mode manu Mode auto

Action

Bouton poussoir

LEGENDE

Mode

Sortie permutation en

cours

Vers étape 1

Sortie de permutation en cours : Défaut bloquant permutation ou [ pas présence tension W et défaut regroupé JMS ] ou [ pas présence tension M et défaut regroupé JXMZ ] ou [ pas présence tension GE et défaut regroupé JGE ]

6

7

Vers étape 7

Défaut regroupé JXMZ ou (pas mode auto et

pas JXMZ fermé)

Présence tension TGBT barre Z et JXMZ fermé

JXMZ ouvert ou défaut non ouverture JXMZ ou JXMZ déclenché

SOURCE M ACTIVE

DEMANDE D’OUVERTURE JXMZ

8

9

10

Vers étape 10

Défaut regroupé JGE ou (pas mode auto et

pas JGE fermé)

(Présence tension GE validée et pas défaut regroupé JGE et pas défaut bloquant GE et pas Priorité Source W et pas Priorité Source M et (JWS ou JXMZ) ouvert ) ou JGE fermé

Présence tension TGBT barre Z et JGE fermé

JGE ouvert ou défaut non ouverture JGE ou JGE déclenché

DEMANDE DE FERMETURE JGE

SOURCE GE ACTIVE avec temps mini de fonctionnement

DEMANDE D’OUVERTURE JGE

[(Manque tension tempo M ou défaut bloquant poste M ou manque tension

répartiteur X1) et mode auto] ou (pas JXMZ

fermé et mode manuel) ou ( clé GE active et

présence tension GE)

Priorité Source M validée : présence tension M tempo et pas défaut poste M et pas défaut regroupé JXMZ ou JXMZ fermé

[(Manque tension tempo GE ou défaut bloquant GE ou ((Priorité Source W et fin du temps mini

fonctionnement GE) ou (Priorité Source M et fin du temps mini fonctionnement GE) et bouton

poussoir retour situation normale)) et mode auto]

ou (pas JGE fermé et mode manuel)

Bouton poussoir retour situation normale allumé : (Priorité Source W validée ou Priorité Source M validée) et source active GE



D’après ce grafcet, la permutation est réalisée entre deux sources d’alimentation distinctes :

Une provenant de l’installation, source W ou source M,

Une source autonome de type groupe électrogène, source GE.

A partir du ce grafcet, on constate que les sources W et M sont liées. Lorsque l’alimentation

du répartiteur BT est réalisée à partir de la source W, elle ne peut pas réaliser suite à une

permutation par la source M. Les disjoncteurs permettant l’alimentation du répartiteur depuis l’une

de ces deux sources sont inter-verrouillés électriquement et mécaniquement.

Ce grafcet est réalisé en considérant le fonctionnement de la permutation lors du maintien

d’une tension sur le répartiteur BT ou barre Z. Le fonctionnement de la permutation au niveau de

chaque poste BT n’est pas pris en compte puisque celui-ci se fait de manière automatique et sans

action de la part de l’automate.

Dans le cas d’un fonctionnement normal, l’alimentation de la barre Z est réalisée soit à partir

de la source W soit à partir de la source M. Après une vérification de l’état de l’ensemble de

l’installation (étapes 1 et 2), l’automate peut actionner la fermeture du disjoncteur permettant

l’alimentation du répartiteur à partir de la source W ou de la source M (étape 3). Ainsi la partie BT de

l’installation des auxiliaires est alimentée à partir de l’une de ces deux sources (étape 4 ou étape6).

Cette étape reste active tant qu’un dysfonctionnement de la source W ou de la source M, un défaut

sur un équipement, un défaut au niveau du répartiteur HT ou une mise en marche du groupe

électrogène n’apparait pas. Sinon l’automate peut actionner l’ouverture du disjoncteur permettant

l’alimentation du répartiteur (étape 5 ou étape 7). Le système retourne alors à un état stable (étape

2) pour pouvoir effectuer un état des lieux de l’installation.

Dans le cas où l’alimentation ne peut pas être réalisée à partir de la source W ou de la source

M suite à une vérification de l’ensemble de l’installation par l’automate (étapes 1 et 2), l’alimentation

peut se faire à partir de du groupe électrogène. Dans ce cas, après le démarrage du groupe

électrogène, l’automate peut actionner la fermeture du disjoncteur permettant l’alimentation du

répartiteur à partir de la source GE (étape 8). Ainsi la partie BT de l’installation des auxiliaires est

alimentée à partir de la source GE (étape 9). Cette étape reste active durant un temps minimum pour

pouvoir préserver le groupe électrogène. A l’issue de ce temps, si un dysfonctionnement de la source

GE, un défaut sur un équipement, un retour de la source W ou de la source M est apparu, l’automate

peut actionner l’ouverture du disjoncteur permettant l’alimentation du répartiteur (étape 10). Le

système retourne alors à un état stable (étape 2) pour pouvoir effectuer un état des lieux de

l’installation.

En parallèle de ce fonctionnement, lors de la mise en marche du groupe électrogène les

séquences de délestage et de relestage doivent être considérées. La séquence de délestage consiste

à supprimer l’ensemble des départs des tableaux basse tension du répartiteur BT. Ainsi le groupe

électrogène alimente le répartiteur BT sans qu’il y ait départs de tableaux basse tension connectés.

La séquence de relestage peut alors être effectuée. Elle consiste à réalimenter chaque départ

« essentiel » de chaque tableau basse tension un à un tout en vérifiant constamment que la capacité

du groupe électrogène n’est pas dépassée. Dans ce cas, le dernier poste relesté est délesté.



3. TRAVAIL REALISE

Durant les six mois de mon projet de fin d’étude, j’ai été amenée à réaliser un document de

référence sur la partie logiciel de la rénovation des auxiliaires ainsi qu’à constituer le dossier

permettant à l’entreprise détentrice du marché de la rénovation au niveau logiciel d’effectuer son

travail sur l’aménagement de Montélimar.

3.1.1. Travail préliminaire

Pour réaliser ces deux documents, un travail préliminaire de compréhension du système

global et d’étude des dossiers de consultations fut effectué. Ce travail fut réalisé sur l’aménagement

de Montélimar. L’étude des documents réalisés pour la consultation d’entreprises pour la réalisation

permit d’avoir une vision globale de l’ensemble du projet de rénovation des auxiliaires alternatifs et

du fonctionnement de l’alimentation des auxiliaires. Cette étude permis d’identifier l’ensemble des

équipements qui pourront être commandés à partir de l’automate gérant l’alimentation des

auxiliaires.

3.1.2. Travail sur le Dossier des Spécifications Systèmes

Tous les éléments d’études sont établis en fonction de la doctrine définie par la Compagnie

nationale du Rhône pour ses besoins propres :

Règle de programmation des automates,

Dossier de conception détaillé des boîtes fonctionnelles standards,

Dossier des spécifications interfaces,

Dossier des spécifications des alarmes,

Traitement générique automate.

Suite à ce travail préliminaire, une première description par grafcet du fonctionnement de

l’alimentation des auxiliaires fut réalisée. Cette première description a permis de mettre en place le

principe de fonctionnement de la permutation des sources d’alimentations des auxiliaires.

L’alimentation des auxiliaires comprend non seulement l’alimentation « classique » de l’installation

depuis un groupe de production mais également le basculement automatique d’une source à une

autre source d’alimentation. Ce basculement est important pour assurer la continuité de service au

niveau de l’alimentation des auxiliaires suite à un défaut ou tout autre cause susceptible de rendre

indisponible une source d’alimentation.

Cette description fut une première étape qui permit de vérifier, que l’ensemble des souhaits

de fonctionnement émis par les personnes travaillant sur l’aménagement avait été pris en compte, et

que le fonctionnement décrit par le grafcet correspondait aux attentes. Suite à un examen de ce

fonctionnement avec différents acteurs du projet (chargé d’affaire, automaticien) au sein de la CNR,

un changement de description du fonctionnement fut adopté. En effet pour une facilité de

maintenance informatique et dans l’objectif de mettre en place une homogénéité au niveau logiciel,

il a été choisi de réaliser une description par répartiteur de tension. Ainsi on raisonne non seulement

par niveau de tension mais également par répartiteur de tension. Cette description permet de

réaliser un grafcet type pouvant être adapté à différents niveaux de tension et à différents

aménagements. Avec cette configuration, suivant l’architecture de l’alimentation des auxiliaires



alternatifs, on est amené à réaliser plusieurs par niveau de tension puisque, une ou plusieurs sources

d’alimentation sont généralement associées à un répartiteur de tension.

La description par grafcet mise en place permit de confronter le fonctionnement et

l’architecture de l’alimentation des auxiliaires. En effet, cette description réalisée sur la base de

l’aménagement de Montélimar fut adaptée pour répondre aux attentes des exploitants de

l’aménagement d’Avignon. Il sera testé en plateforme informatique lorsque les essais et

configurations de logiciel seront réalisés.

Après la description et la finalisation de la description du fonctionnement par grafcet, le

Dossier des Spécifications Systèmes (DSS) de l’aménagement de Montélimar a été effectué. Ce

document permet à l’entreprise détentrice du marché de rénovation au niveau logiciel de réaliser le

programme de gestion globale de la permutation des sources d’alimentation des auxiliaires

alternatifs. Ce document comprend non seulement le fonctionnement global de la permutation des

sources d’alimentation des auxiliaires alternatifs, mais également une description matérielle. En

effet, la description matérielle présente le matériel utilisé, l’organisation des entrées et sorties de

l’automate (description générale des racks) et donne également une description générale de

l’ensemble du réseau informatique de l’aménagement. Cette description montre l’interconnexion

des différents automates présents.

Au niveau du fonctionnement, le document ne présente pas uniquement le fonctionnement

à partir de grafcet mais également l’ensemble du fonctionnement de l’installation associée à la

permutation des sources d’alimentation comme de la gestion de l’ensemble des défauts, la

supervision. Les défauts sont décrits à partir de combinaisons logiques des variables du système pour

chaque équipement de l’installation. La supervision de l’installation permet de visualiser sur un écran

tactile le fonctionnement en temps réel de celle-ci. Le choix des écrans de supervision est réalisé à

partir de bouton tactile. L’exploitant peut visualiser l’évolution des grafcets, l’animation de

l’installation ainsi qu’accéder à des informations générales comme l’ensemble des actions survenues

en cours de fonctionnement (journal des évènements) ou les alarmes apparues.

Ce document est très détaillé, il donne pour chaque fonction et chaque sous-fonction tous

les éléments nécessaires pour que le fonctionnement final réponde aux attentes du maître

d’ouvrage, en terme de succession des séquences comme en terme de sécurité de fonctionnement

des installations et de chaque matériel.

Par exemple, il possible d’illustrer par cet extrait la nature du travail réalisé :

3.9.2.4 Défaut d’état de position fermée du disjoncteur JVRGS

Variable d’entrée : Mot image des Entrées TOR

« Disjoncteur JVRGS fermé » E_disj_JVRGS_ferm

« Présence tension 400 V non essentiel poste VRG » E_Tr_400v_non_essentiel_VRG

« Demande de fermeture JVRGS » E_dde_ferm_JVRGS

« Acquittement défaut » E_AcqDf_PosteVRG



Traitement : La variable interne « Défaut état position fermée JVRGS » est activée à

l’échéance d’une temporisation (Ton = 3s) conditionnée par :

« Demande de fermeture JVRGS »

ET PAS « Disjoncteur JVRGS ouvert »

ET « Présence tension 400 V non essentiel poste VRG »

La variable interne « Défaut état position fermée JVRGS » est désactivée lorsque les

conditions d’activation ne sont plus vraies et qu’il y a un acquittement « Acquittement défaut ».

Variable de sortie :

« Défaut état position fermée JVRGS » B_df_non_pos_ferm_JVRGS

3.9.2.5 Défaut de discordance entre la position ouverte et la position fermée du disjoncteur

JVRGS

Variable d’entrée : Mot image des entrées TOR

« Disjoncteur JVRGS ouvert » E_disj_JVRGS_ouv

« Disjoncteur JVRGS fermé » E_disj_JVRGS_ferm

« Disjoncteur JVRGS déclenché » E_disj_JVRGS_decl

« Disjoncteur JVRGS débroché » E_disj_JVRGS_debr

« Demande d’ouverture JVRGS » E_dde_ouv_JVRGS

« Demande de fermeture JVRGS » E_dde_ferm_JVRGS

« Acquittement défaut » E_AcqDf_PosteVRG

Traitement : La variable interne « Défaut Discordance Ouverture Fermeture JVRGS »

est activée à l’échéance d’une temporisation (Ton = 3s) conditionnée par :

[« Disjoncteur JVRGS fermé »

XNOR « Disjoncteur JVRGS ouvert »]

ET PAS [« Disjoncteur JVRGS déclenché »

OU « Disjoncteur JVRGS débroché »

OU « Demande d’ouverture JVRGS »

OU « Demande de fermeture JVRGS »]

La variable interne « Défaut Discordance Ouverture Fermeture JVRGS » est désactivée

lorsque les conditions d’activation ne sont plus vraies et qu’il y a un acquittement « Acquittement

défaut ».

Variable de sortie :



« Défaut Discordance Ouverture Fermeture JVRGS »

B_df_disc_ouv_ferm_JVRGS

Sur la base de l’ensemble de ces analyses pour toutes les fonctions et matériels à prendre en

compte, la configuration de l’automate programmable pourra être définie en déterminant

notamment le nombre et la nature des entrées et des sorties nécessaires.

Les différents éléments intégrés au dossier des spécifications techniques portent sur les

points suivants :

LES SPECIFICATIONS MATERIELLES :

Les automates utilisés au sein de la Compagnie Nationale du Rhône sont des automates

programmables industriels SCHNEIDER de type PREMIUM dont la programmation s’effectue pour

l’essentiel en Grafcet.

Figure 17 - Automate Schneider Prémium

Mise à jour de la configuration de l’automate APAU (Automate de Permutation des

Auxiliaires Alternatifs),



AEG1 AEG2 AEG3 AEG4

AESGRG

PA Base SCADA

SCADA

+ Base alarme

IEC 104

LAC

Rang

hiérarchique

+ Elevé

Rang

hiérarchique

- Elevé

AESGRD

AEG5 AEG6

APAU_MO

AIU

PASSERELLE

ETHERLAC

Ethernet

Réseau de service

FIPWAY

APD RG APD RD

Ethernet

Réseau de service

FIPWAY

LAC

PC

BECHKOFF

Modbus TCP

ACE

Figure 18 –Intégration de l’APAU dans les installations de conduite existantes

LES SPECIFICATIONS FONCTIONNELLES :

Les modes de fonctionnement dont le mode automatique et le mode manuel,

Les défauts de permutation bloquants pour la partie HT et la partie BT, le défaut de couplage

des barres HT, les défauts de discordance entre la position ouverte et la position fermée des

différents disjoncteurs, ainsi que l’ensemble des défauts regroupés pour les différents

matériels.

Les spécifications fonctionnelles des répartiteurs en HT et en BT, notamment celles de la

logique de permutation, des différentes variables, des défauts de non ouverture et de non

fermeture des disjoncteurs, des défauts de position et de discordance des disjoncteurs et des

sectionneurs ainsi que l’ensemble des différents défauts regroupés et bloquants.

Les défauts propres au groupe électrogène.

L’es spécifications fonctionnelles des postes de transformation.

Les différents défauts propres aux postes de transformation.

Les acquisitions des mesures dans les différents postes de transformation et les dispositifs de

délestage.

Les principes retenus pour la commande à l’ouverture d’un interrupteur ou disjoncteur en

mode automatique.

La finalisation de ce document après relecture des personnes en charge du projet au sein de

CNR, permet d’atteindre l’objectif fixé au début du projet de fin d’étude et fait l’objet d’une

approbation comme on peut le voir ci-dessous :



REDACTION APPROBATION

Rédacteur Vérificateur Approbateur

Nom Visa/date Nom Visa/date Nom Visa/date

ODOUARD_M

RODRIGUES_C

ORHON_J

MARCONNET_G

Ce document conserve un caractère confidentiel lié à un appel d’offres, il comprend 263

pages.

3.1.3. Travail sur le document de référence

Généralité

Suite au travail réalisé sur le DSS, le document de référence concernant le fonctionnement de

la permutation des sources d’alimentation a été élaboré. Ce document a pour finalité de présenter le

principe de la permutation des sources d’alimentation des auxiliaires alternatifs ainsi l’ensemble des

équipements constituant l’installation. Il sera utilisé comme référence lors des futurs travaux de

rénovation d’Auxiliaire Alternatifs.

Le référentiel présente non seulement le fonctionnement global de la permutation des

sources d’alimentation des auxiliaires alternatifs mais également l’architecture et la constitution des

l’installation électrique. La présentation de l’architecture de l’installation électrique des auxiliaires

alternatifs est réalisée à partir d’un exemple. Cette présentation indicative permet de montrer une

structure possible de l’installation associée à l’alimentation des auxiliaires alternatifs.

Au niveau de la constitution de l’installation de l’alimentation électrique, la présentation

décrit l’ensemble des équipements utilisés. Cette description comprend non seulement une

explication technique succincte du matériel ainsi que son utilisation. Ainsi par équipement, on

dispose d’une présentation technique du matériel et de son utilisation. Elle incluse également la

dénomination en vigueur pour chaque équipement.

La description du fonctionnement dans le référentiel est basée sur celle mise en place dans le

DSS. Contrairement à celle effectuée dans le DSS, celle-ci comprend non seulement une description

par grafcet mais également une description littérale. Ces deux descriptions associées permettent non

seulement d’avoir une présentation visuelle du fonctionnement de la permutation des sources des

auxiliaires alternatifs mais également d’avoir une description détaillée et explicative. Associé au

fonctionnement de la permutation des sources d’alimentation, une description des séquences de

délestage et relestage des TGBT est réalisée. Ces séquences interviennent suite à une permutation

au niveau de la Basse Tension et une mise en marche du groupe électrogène comme précisé

précédemment dans la présentation du projet. Tout comme le Dossier des Spécifications Systèmes,

le référentiel présente l’ensemble des défauts associés au fonctionnement de la permutation.



La fonction de délestage

Le délestage est mis en œuvre que lorsque le groupe électrogène est sollicité car sa

puissance ne permet pas d’alimenter l’ensemble des auxiliaires alternatifs, il n’assure l’alimentation

que des auxiliaires prioritaires, notamment ceux qui concernent la sécurité de fonctionnement des

installations. Cette séquence de délestage et relestage est gérée par l’automate de permutation. Elle

est lancée soit, suite à une permutation BT survenu après l’absence de tension au niveau du

répartiteur BT ; soit, suite à une action volontaire sur un organe de commande (clé, commutateur,

etc.…) du groupe électrogène.

Lors de la séquence de délestage, l’automate doit :

Ouvrir l’ensemble des organes de protection et des interrupteurs des TGBT.

Fermer le disjoncteur du groupe électrogène permettant l’alimentation du

répartiteur BT.

Attendre le retour de présence tension sur le répartiteur BT.

Relester un à un l’ensemble des TGBT sur le répartiteur BT.

Lors du relestage des TGBT, l’automate releste en premier le TGBT dédié aux sécurités

générales puis les TGBT associés aux groupes de production puis les départs Essentiels des TGBT

restant suivant un ordre défini. Lors de cette séquence, l’automate acquiert les informations (U, I, F)

à chaque relestage de poste. Si les informations sont incompatibles avec la capacité du GE, le dernier

poste relesté devra être délesté.

Dans le cas contraire, la séquence se déroule normalement.

Quelques définitions sont nécessaires au préalable à la bonne compréhension des différentes fonctions de sécurité :

Description des défauts associés à la permutation des sources auxiliaires alternatifs :

o Les défauts liés aux équipements :

Un défaut de non ouverture,

Un défaut de non fermeture,

Un défaut d’état de position ouverte,

Un défaut d’état de position fermée,

Un défaut de discordance entre la position ouverte et la position

fermée,

Un défaut regroupé.

Les défauts liés aux sources d’alimentation, ce sont les défauts liés aux équipements

de type poste de puissance ou poste de transformation de puissance qui sont

considérés. Cependant, les défauts sont liés au niveau de tension considéré. Les

défauts peuvent être classés en trois groupes :

o Le défaut bloquant pour un poste de transformation haute tension – haute

tension

o Le défaut bloquant pour un poste de transformation haute tension – basse

tension

o Le défaut lié à un groupe électrogène



Suite à l’apparition d’un défaut, une action manuelle sera nécessaire. Tant que l’opérateur

n’aura pas solutionné les causes de défauts, et qu’il n’aura pas validé sur le synoptique ou

directement sur l’équipement, l’automate ne sera plus actif.

Pour un retour en fonctionnement automatique de l’automate, l’opérateur doit agir sur un

bouton, situé sur le synoptique, en salle de commande.

Les défauts liés à la permutation :

Dans cette partie, ce sont les défauts liés au fonctionnement de la permutation des sources

d’alimentation. Ces défauts possèdent une description similaire pour la basse tension et la haute

tension.

Il n’existe qu’un seul défaut que l’on peut détecter, à savoir le défaut bloquant de la

permutation. Ce défaut empêche la réalisation de la permutation des sources d’alimentation des

Auxiliaires Alternatifs.

Le défaut bloquant de la permutation est caractérisé par :

Un défaut de non ouverture de l’organe de protection situé au niveau du secondaire

d’au moins un des transformateurs de puissance alimentant les répartiteurs HT ou

BT.

Une absence de tension au niveau de l’ensemble des sources d’alimentation du

répartiteur de tension HT ou BT.

Si l’une des ces conditions est valide, le défaut bloquant de la permutation est constaté. Pour

que celui-ci soit acquitté, l’opérateur doit agir manuellement sur l’installation et valider le retour en

situation normale sur le synoptique, en salle de commande.

Contenu du document de référence

Les différents éléments contenus dans le document de référence portent sur les points

suivants :

La présentation générale avec la définition des auxiliaires alternatifs, les

sources d’alimentation, les schémas types des sources d’alimentation, les

descriptions des sources d’alimentation HT et BT.

Les équipements composant les sources d’alimentation HTA avec l’alimentation des

répartiteurs HTA, les schémas type poste HT, l’alimentation depuis le réseau ERDF,

l’alimentation en soutirage des groupes, le couplage des répartiteurs HT, les

caractéristiques principales des cellules HT, les sectionneurs et sectionneurs de mise

a la terre, les disjoncteurs de soutirage et protection jeu de barres et l’interrupteur

de couplage.

L’alimentation des Auxiliaires de l’aménagement, l’alimentation HT et HT/BT avec les

répartiteurs HT, les postes HT / BT, les auxiliaires HT, les caractéristiques principales

des cellules HT, les disjoncteurs de protection des postes HT/BT, les combinés

interrupteurs-fusibles de protection des postes HT/BT, les réducteurs de mesures.



Les équipements composant les sources d’alimentation BT avec l’alimentation des

répartiteurs BT et les caractéristiques principales des répartiteurs BT (TGBT).

Le synoptique des auxiliaires alternatifs.

Le synoptique général,

Le synoptique par poste.

Le synoptique des armoires de permutation.

La permutation des sources des auxiliaires alternatifs.

Les modes de fonctionnement : automatique, permutation HT, permutation BT.

La description de la permutation avec le schéma type d’alimentation HT, le principe

de fonctionnement de l’alimentation à partir de la source 1 y compris le grafcet de

permutation et le descriptif de ses variables, l’alimentation à partir de la source 2

avec les mêmes éléments.

La description de la permutation avec son schéma d’alimentation, son principe de

fonctionnement, l’alimentation du répartiteur BT et tous les éléments du grafcet

comme ci-dessus.

La description du délestage et du relestage des postes BT.

La description des défauts associés à la permutation des sources des auxiliaires

alternatifs.

Les défauts liés aux équipements comme le défaut de non ouverture ou de non

fermeture, les défauts de position ouvert ou fermé.

Le défaut de discordance entre la position ouverte et la position fermée

Le défaut regroupé.

Les défauts liés aux sources d’alimentation comme le défaut bloquant pour un poste

de transformation HT/HT, le défaut bloquant pour un poste de transformation

HT/BT, le défaut lié au groupe électrogène, les défauts liés au groupe électrogène de

l’usine, le défaut bloquant du groupe électrogène, le défaut de non démarrage du

groupe électrogène et les défauts liés au groupe électrogène externe.

Les défauts liés à la permutation.

L’élaboration du référentiel sur le fonctionnement de la permutation des sources

d’alimentation des Auxiliaires Alternatifs a été effectuée dans le but qu’une personne étrangère à

l’activité de l’entreprise ou d’un autre domaine de compétence puisse comprendre l’ensemble du

document. Ce document a été réalisé, également dans ce sens, pour que les entreprises prestataires

puissent saisir les attentes de CNR lors ces rénovations. Ainsi ce document permettra d’avoir une

certaine homogénéité dans le traitement informatique du fonctionnement de la permutation des

sources des Auxiliaires Alternatifs.

La finalisation de ce document sera effective après la relecture des personnes en charge du

projet de rénovation des Auxiliaires Alternatifs de l’aménagement de Montélimar et de

l’aménagement d’Avignon au sein de CNR. Actuellement, l’objectif fixé au début du projet de fin

d’étude, à savoir, la réalisation de document de référence du le fonctionnement de la permutation

des sources d’alimentation des Auxiliaires Alternatifs, a été atteint. Ce document d’étude a fait



l’objet d’une approbation qui s’inscrit dans la démarche qualité de l’entreprise, comme on peut le

voir ci-dessous :

REDACTION APPROBATION

Rédacteur Vérificateur Approbateur

Nom Visa/date Nom Visa/date Nom Visa/date

ODOUARD_M

RODRIGUES_C

MARCONNET_G

HISTORIQUE DU DOCUMENT

Indice Date Désignation de la révision

0 29/03/2012 Version initiale

Ce document conserve un caractère confidentiel lié à un appel d’offres, il comprend 42

pages.

3.1.4. Réunion et visite de chantier

Dans le cadre du projet de rénovation des Auxiliaires Alternatifs de nombreuses réunions et

visites de chantier ont été effectuées et auxquelles j’ai pris part tout au long de mon stage.

Elles sont périodiques et systématiques, elles servent à faire des points d’étapes sur

l’avancement des travaux sur la base des plannings associés aux marchés. Elles font l’objet d’un

compte rendu approuvé par les participants.

Elles permettent également de vérifier la qualité des prestations des entreprises, le respect

des règles de sécurité et des clauses du contrat.

Elles peuvent également permettre, après validation par le responsable d’apporter quelque

ajustement de détail à ce qui était prévu à l’origine en fonction de l’apparition de nouvelles

contraintes.

3.1.5. Travail annexe

En parallèle de ces deux travaux principaux, j’ai participé à différentes actions entreprises par

l’équipe en charge de la rénovation de l’aménagement d’Avignon. Ce projet est de grande ampleur

puisque non seulement l’installation des Auxiliaires alternatifs de l’usine est rénovée mais également

celle du barrage entre autre. D’autres actions sont également menées au niveau du barrage et de

l’usine.

Dans ce contexte et compte tenu de l’avancement de l’ensemble du projet, j’ai participé aux

tests plateforme concernant les Auxiliaires Alternatifs du barrage de l’aménagement d’Avignon. Ces



tests ont pour but de présenter aux exploitants de l’aménagement le travail effectué. Cette

présentation permet non seulement de présenter le travail effectué correspondant au

fonctionnement de l’installation mais également aux attentes de l’exploitant. Ainsi lors de ces tests

des ajustements peuvent intervenir pour répondre parfaitement aux exigences de tous.

Ces tests ont été menés au siège de la CNR, à Lyon. Ainsi l’ensemble des fonctions et actions

ne nécessitant pas l’utilisation de l’installation et du système réel peuvent être vérifiées et testées.

Durant ces tests, la partie supervision est également vérifiée et commentée. La supervision

correspond à l’ensemble des écrans dont disposeront les exploitants pour vérifier l’état du système

en temps réel. Ces écrans seront affichés sur des pupitres en salle de commande, ainsi lors d’une

manœuvre d’un équipement depuis l’automate ou manuellement, l’exploitant pourra voir l’action en

temps réel.

Ci-dessous, deux vues de supervision sont présentées :

Figure 19 - Vue globale de supervision de l’installation électrique du barrage d’Avignon

Cette vue correspond à la vue global de l’installation des Auxiliaires du barrage de

l’aménagement d’Avignon. Elle comprend l’ensemble des éléments principaux de l’installation

intervenant dans la permutation. Cette vue sera animée lors du fonctionnement de l’installation.

Ainsi l’exploitant disposera en temps réel de l’état du système. En pied de page de l’écran, un

bandeau permettra à l’exploitant de naviguer dans les différentes vues de supervisions.



Figure 20 - Grafcet de supervision du fonctionnement du barrage d’Avignon

Cette seconde vue présente le fonctionnement de la permutation de l’installation. Ainsi à

partir de ce grafcet, l’exploitant pourra suivre le fonctionnement de l’installation et de la

permutation. Il pourra connaitre en temps réel de quelle manière est alimentée l’installation.

L’ensemble des écrans de supervision permettent non seulement d’informer en temps réel

l’exploitant sur l’état mais également de pouvoir intervenir de manière efficace en cas d’anomalie en

cours de fonctionnement. Grâce à l’ensemble des informations délivrées par la supervision,

l’exploitant peut investiguer en cas de défaut de fonctionnement de manière précise. Ainsi cela lui

donne un gain de temps en cas d’apparition d’une panne.

Suite à ces tests et aux ajustements réalisés pour satisfaire l’ensemble des acteurs du projet,

le déploiement sur site a été effectué. Dans ce cadre, j’ai également participé aux essais sur site. Ces

essais permettent non seulement de vérifier rapidement les points testés en plateforme pour valider

à nouveau leur fonctionnement mais également de réaliser ceux nécessitant le système réel.

L’ensemble du fonctionnement automatique est vérifié. Ces tests peuvent permettre de vérifier les

câblages des armoires électriques. Lors de la recherche de solutions suite à une non exécution du

programme automate, des erreurs de câblage peuvent être soulevées ce qui peut entrainer une

mauvaise prise d’information pour le fonctionnement du système. Ainsi l’ensemble des tests menés

permettent de valider le fonctionnement global de l’installation.

La participation aux tests réalisés sur l’installation de l’aménagement d’Avignon m’a permis

d’observer toutes la phase développement que je ne pourrais pas suivre pour le projet confié suite

au planning établi. Cette phase a permis également de fiabiliser la philosophie adoptée pour la

description de la permutation. En effet, le fonctionnement définit sur le projet d’Avignon est

identique à celui du projet de Montélimar aux ajustements près souhaités par les exploitants de

chaque aménagement. Ainsi, les tests ont permis de soulever des points potentiellement épineux



lors du fonctionnement de la permutation. En effet, même si lors de l’élaboration papier tout parait

clair et logique, lors de la phase test en plateforme ou sur site quelques incohérences de

fonctionnement peuvent apparaitre. Toute la phase test sur l’aménagement d’Avignon a permis de

soulever l’ensemble de ces points et de trouver des solutions pour y remédier.



4. CONCLUSION

Le déroulement de mon projet de fin d’étude a parfaitement répondu à mes attentes

puisqu’il m’a conforté dans mon choix professionnel et mon souhait de travailler dans le secteur de

l’énergie.

J’ai pu découvrir plusieurs facettes du métier d’ingénieur chargé d’affaire : étude, chiffrage,

planification, relation humaine, suivi de chantier, mise en service, et ceci pour le projet de rénovation

de l’alimentation des auxiliaires alternatifs de l’usine hydroélectrique de Châteauneuf du Rhône de

l’aménagement de Montélimar.

La Compagnie Nationale du Rhône m’ayant confié la réalisation du Dossier des Spécifications

Système ainsi que du référentiel associé à la permutation des sources d’alimentation des auxiliaires

alternatifs, j’ai pu approfondir et mettre en application mes connaissances en électrotechnique et en

automatisme.

La rédaction de ces documents m’a également permis d’acquérir des connaissances sur le

fonctionnement d’une usine hydroélectrique et sur le principe de l’alimentation de celle-ci, ainsi que

d’enrichir ma culture personnelle. J’ai pu réaliser l’importance d’une bonne définition du besoin et

du fonctionnement dès le démarrage du projet. Cela permet d’éviter des interrogations sur ces

points de la part du concepteur lors de la mise en forme et de la réalisation des grafcets de

fonctionnement du système, ainsi que d’éviter les corrections importantes par la suite.

La participation à des réunions de suivi de chantier m’a permis de réaliser l’importance d’un

travail préparatoire, aussi bien du côté client que de l’entreprise détentrice du marché. Ceci permet

d’avoir un échange constructif et de parfois faire avancer le projet de manière significative. De plus,

ces réunions permettent de faire un point sur le chantier discuter des problèmes en cours.

La participation à la mise en service d’une partie de l’alimentation Haute Tension de la

nouvelle installation m’a permis de voir l’importance du travail préparatoire associé. Ainsi il est

important de disposer d’une bonne organisation et de rigueur lors de la réalisation des essais de mise

en service. En effet, le contrôle de câblage et le test préalable des équipements facilitent le

déroulement de la mise en service et sont un réel gain de temps. La négligence de ces contrôles peut

impliquer des retards lors des tests sur site, notamment lorsque des modifications de câblages

importantes sont alors à effectuer.

Quoiqu’il en soit, j’ai observé que ce métier, aussi exigeant soit-il, est très intéressant,

épanouissant et enrichissant à plusieurs niveaux. Les échanges d’expériences et de connaissances

avec les différents métiers de l’entreprise, ainsi que les personnes rencontrées lors des déplacements

sur le chantier, apportent aussi une grande contribution à la formation d’un ingénieur.

J’ai particulièrement apprécié la dimension humaine qui se dégage d’une telle affaire. Une

bonne communication entre le chargé d’affaire « pilote du projet », les exploitants de

l’aménagement, les personnes supervisant le projet au niveau des Directions Régionales et les

différents interlocuteurs externes (fournisseurs, etc.) est indispensable à la bonne réalisation de

celui-ci.

Aujourd’hui je me sens capable d’occuper un poste d’ingénieur bien qu’il me reste encore

beaucoup à apprendre tant au niveau technique qu’humain.

Documents

PROJET DE FIN D ETUDES - Catalogue des mémoires de ...eprints2.insa-strasbourg.fr/1262/1/GE5E-ODOUARD-2012-rapport.pdf · Les objectifs du stage consistent à réaliser les documents