Brevet FR2705186A1 — publié le 19941118

La présente invention concerne les réseaux d'éclairage électrique qui comportent des unités d'éclairage ou des luminaires branchés sur au moins un réseau de distribution d'énergie électrique comportant une tête de départ. L'invention concerne plus particulièrement les réseaux d'éclairage dans lesquels chaque luminaire comporte une lampe à décharge gazeuse munie d'un circuit d'amorçage à ballast compensé et alimentée par une ligne d'alimentation spécifique. I1 n'existe pas actuellement d'installation qui permette d'effectuer un diagnostic précis de l'état de chacun des luminaires d'un réseau d'éclairage. En effet actuellement, les agents de maintenance effectuent une tournée au cours de laquelle ils observent l'ensemble des luminaires du réseau. Ceci nécessite une opération longue qui doit se faire la nuit pendant que les luminaires sont allumes ; on peut effectuer une telle tournée de jour mais il faut alors allumer l'ensemble des luminaires, ce qui constitue une consommation inutile. On connaît par ailleurs des installations comportant, pour chaque luminaire, un module de surveillance qui est relié par un système de transmission à une unite de commande centralisée ; ce module comprend un capteur mesurant l'intensité du courant absorbé par la lampe et l'analyse de la valeur de ce courant permet d'établir un diagnostic sur l'état de fonctionnement de la lampe. Cependant, un tel système ne permet pas de faire un diagnostic complet, il ne permet pas en particulier de détecter le fait que le condensateur de compensation est hors d'usage. Par ailleurs, les seuils de courant fournissant les différentes alarmes doivent être définis en fonction de la puissance de la lampe, ce qui nécessite de changer ou de régler le module de surveillance lorsque l'on modifie la puissance de la lampe du luminaire. Or, il existe un besoin important de pouvoir disposer d'une installation de surveillance et de maintenance qui permette d'établir un diagnostic précis, par exemple de nuit, sans nécessiter de tournées des agents de maintenance, de manière à établir pour la journée qui suit une programme d'intervention pour réparer les défauts constatés par l'installation de surveillance et de maintenance. L'invention se propose donc de fournir une installation de surveillance, de maintenance et de commande d'un réseau d'éclairage électrique qui permet d'établir un diagnostic fiable et précis de chacun des luminaires, quelle que soit la puissance de sa lampe. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de surveillance et de maintenance d'un réseau d'éclairage électrique comportant des luminaires branchés sur au moins un réseau de distribution d'énergie électrique comportant une tête de départ, chaque luminaire comportant une lampe à décharge gazeuse munie d'un circuit d'amorçage à ballast compensé et alimentée par une ligne d'alimentation monophasée spécifique, caractérisée en ce qu'elle comporte - pour chaque luminaire, un module de surveillance comportant un dispositif de détection du passage d'un courant dans la ligne d'alimentation du luminaire, un dispositif de détection de la présence d'une tension sur la ligne d'alimentation du luminaire et un dispositif de mesure du déphasage du courant circulant dans ladite ligne d'alimentation monophasée spécifique - au niveau de la tête de départ des lignes d'alimentation des luminaires, une unité de surveillance qui comporte, pour chaque départ, un dispositif de détection de la tension et qui effectue une interrogation cyclique de chacun des modules de luminaire ; et - une unité de commande centralisée comportant un processeur et qui est reliee avec chaque unité de surveillance par une ligne de transmission de donnees. Le module de surveillance de chaque luminaire fournit des données qui permettent d'établir un diagnostic précis de l'état du luminaire. L'absence de courant dans la ligne d'alimentation monophasée du luminaire indique qu'au moins la lampe est défectueuse ; l'absence de tension sur la ligne d'alimentation monophasée du luminaire indique une panne, par exemple une coupure de ligne, en amont du luminaire. La mesure du déphasage du courant permet d'obtenir un diagnostic de l'état du luminaire. Si le déphasage est sensiblement nul, alors qu'un courant circule, cela signifie que l'ensemble de la lampe et de son condensateur de compensation est en bon état. Si le déphasage est capacitif, cela signifie la lampe est éteinte et si le déphasage est inductif, cela signifie que le condensateur de compensation est hors d'usage. Ce diagnostic s'effectue donc sans avoir à mesurer la valeur du courant circulant dans la ligne d'alimentation monophasée du luminaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module de surveillance de luminaire comporte un dispositif de repérage de la phase de la ligne monophasée d'alimentation. Cette disposition permet de fournir directement une indication sur la phase sur laquelle est branché le luminaire considéré. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la transmission de données entre les modules de surveillance de luminaire et l'unité de surveillance est réalisée par courant porteur sur les lignes du réseau de distribution. Avantageusement, pour realiser cette liaison par courant porteur, on utilise, pour chaque luminaire, en vue de la liaison par courant porteur, un circuit separateur coupleur directif dont le sens de la directivité peut être inversé. Un tel circuit séparateur coupleur directif est décrit dans la demande de brevet français n" 91 12 821 de la demanderesse. I1 permet en particulier d'assurer un filtrage efficace des signaux parasites dans les deux sens de directivité. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité de commande centralisée comporte une mémoire dans laquelle est stockée la configuration complète du reseau d'éclairage, chaque unité de surveillance envoie de façon régulière à l'unité de commande centralisée les informations concernant l'état de son reseau d'éclairage et le processeur de l'unité de commande centralisée effectue une comparaison entre les informations reçues de toutes les unités de surveillance et la configuration stockée en mémoire afin d'établir un programme d'intervention sur les réseaux d'éclairage. Par ailleurs, la transmission des informations entre chacune des unités de surveillance et l'unité de commande centralisée est réalisée au moins une fois par nuit. Ceci permet à l'unité de commande centralisée de préparer, pendant la nuit, le programme des operations de maintenance et d'entretien pour la journée suivante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est le schéma général d'un réseau d'éclairage électrique ; et - la figure 2 est le schéma synoptique d'un luminaire du réseau d'éclairage de la figure 1. La figure 1 représente un réseau d'éclairage électrique qui est alimenté par une ligne à haute tension 1 par l'intermédiaire d'un transformateur 2. Le réseau comprend une tête de départ 3 à basse ou moyenne tension, par exemple 380 V, 3 ou 5 kV. Dans le cas où la tête de départ est à moyenne tension, 3 ou 5 kV, on prévoit des transformateurs pour l'alimentation des différentes unites d'éclairage en basse tension. On peut prevoir un transformateur mono phasé pour chaque unité d'éclairage ou un transformateur commun à plusieurs unités d'éclairage, comme par exemple dans le cas de réseaux d'éclairage d'autoroutes où un reseau de vingt kilomètres est alimenté en moyenne tension et comporte des sections alimentées en basse tension. La tête de départ 3 comporte, de manière connue, une armoire de commande qui commande l'alimentation de lignes de départ triphasées telles que les lignes 4 à 7; chaque ligne, comme cela est représenté pour la ligne 7, alimente des unites d'éclairage ou luminaires 8, chaque luminaire étant alimenté par une ligne d'alimentation monophasée spécifique 9. Ces luminaires peuvent être regroupés, par exemple dans un même lampadaire. Comme on peut le voir sur la figure 2, chaque luminaire comporte, comme éléments actifs, une lampe à décharge gazeuse 11 en série avec un ballast 12 pouvant comporter un dispositif d'amorçage ; un condensateur 13 est branché en série sur l'ensemble de la lampe à décharge Il et du ballast 12 de manière à obtenir, en régime permanent, une compensation de la ligne d'alimentation monophasée 9, son déphasage étant faible ou nul. Sur la ligne d'alimentation monophasée 9 de chaque luminaire est branché un module de surveillance qui fournit trois informations, à savoir la présence ou l'absence de tension sur la ligne d'alimentation 9, la présence ou l'absence d'un courant circulant dans la ligne d'alimentation 9 et la valeur du déphasage du courant circulant dans cette ligne 9. Tous les modules de surveillance sont en liaison par un système de transmission de données avec une unité de surveillance 15 qui est équipée d'un processeur informatique et d'une mémoire 18. Cette unité de surveillance 15 est avantageusement disposée au niveau de l'armoire de commande de la tête de départ 3 et elle est également en liaison par un système de transmission de données avec une unité de commande centralisée 16 qui est disposée à distance et qui peut commander d'autres réseaux d'éclairage électrique. Cette unité de commande centralisée 16 comporte un ordinateur et, en particulier, une mémoire 17 dans laquelle est stockée, en particulier, la configuration complète du ou des réseaux d'éclairage contrôlés par l'unité de commande centralisée. L'unité de surveillance 15 recueille directement une information sur la présence ou l'absence de tension sur les différents départs 4 à 7, comme cela est schématisé par les lignes 20. La transmission de données entre l'unité de surveillance 15 et l'unité de commande centralisée 16 s'effectue, par exemple, au moyen d'une ligne téléphonique par liaison à radiofréqence ou par un terminal de saisie portable. La liaison de transmission de données entre l'unité de surveillance 15 et chacun des modules de surveillance 14 s'effectue avantageusement par courant porteur. A cet effet, on prévoit sur la ligne 9 monophasée d'alimentation de chaque luminaire un circuit sépara teur-coupleur directif 19 dont le sens de la directivité peut être inverse. Un tel circuit séparateur-coupleur directif est décrit en particulier dans la demande de brevet français 91 12 821 du 17 octobre 1991 de la demanderesse. Ce circuit séparateur-coupleur est destiné à la liaison par courant porteur et il permet d'obtenir un filtrage efficace des signaux parasites entre les réseaux aval et amont. Le sens de la directivité peut être inversé et il est particulièrement adapté à la réalisation de systèmes de transmission d'informations par courant porteur à fréquence moyenne sur les réseaux d'alimentation en énergie électrique à basse tension. Selon une caractéristique de l'invention, le module de surveillance 14 comporte un processeur et une mémoire 10 et il est alimente par la ligne d'alimentation 9 du luminaire. En outre, chaque module de surveillance 14 comporte un dispositif permettant de repérer la phase de la ligne monophasée d'alimentation 9 sur laquelle il est branché. Avantageusement, le module de surveillance 14 et le circuit séparateur-coupleur directif 19 sont montés sur le poteau support du luminaire ou d'un lampadaire regroupant plusieurs luminaires. Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est le suivant. Chaque module de surveillance 14 peut fournir une information concernant la présence d'une tension sur la ligne 9, la présence d'un courant sur la ligne 9 et la valeur du déphasage du courant de cette ligne. L'absence de tension sur la ligne d'alimentation 9 se traduit par le fait que le module de surveillance 14 ne fournit plus aucune indication du fait qu'il est alimenté par la ligne d'alimentation et on peut en conclure la présence d'un défaut sur la ligne d'alimenta tion 9 en amont du module de surveillance, dans la mesure où l'unité de surveillance 15 a constaté la présence d'une tension sur le départ considéré. En fait, le module de surveillance 14 ne répond pas aux interrogations de l'unité de surveillance 15 et celle-ci en tire l'information d'absence de tension sur la ligne d'alimentation 9. L'absence de courant sur la ligne 9 indique qu'une défaillance est apparue dans les parties actives du luminaire ; généralement il s'agit d'une défaillance de la lampe à décharge gazeuse 11. La mesure de déphasage du courant de la ligne 9 par rapport à sa tension permet d'établir un diagnostic quant au fonctionnement des parties actives du luminaire. En effet, s > il existe un courant et que celui-ci présente un déphasage nul ou faible, cela signifie que les parties actives du luminaire sont en bon état, la compensation du courant réactif du ballast 12 étant réalisée par le condensateur 13. Si le déphasage est de type capacitif, cela signifie qu'aucun courant ne circule dans le ballast 12 et il y de grandes chances que la lampe 11 soit défectueuse. Enfin, si le déphasage est de type inductif, cela signifie que la lampe Il est en bon état mais que le condensateur de compensation 13 est hors d'usage. Avantageusement, le module de surveillance 14 comporte un microprocesseur qui effectue lui même le diagnostic et qui stocke les données dans sa mémoire intégrée 10. Les informations de défaut élaborées par les modules de surveillance 14 sont temporisées ou bloquées pendant une période correspondant à la mise en régime normal du luminaire, afin d'éviter de créer des alarmes de défaut injustifiées. L'unité de surveillance 15 comporte également un processeur et, en particulier, une mémoire 18. Ce proces seur obtient directement des informations concernant la présence ou non d'une tension sur les différentes lignes de départ 4 à 7 par les lignes 20. Par ailleurs, il interroge periodiquement chacun des modules de surveillance 14 qui lui fournit les informations de diagnostics stockées dans sa mémoire 10. Cette interrogation peut se faire par exemple de manière cyclique, la période d'interrogation étant par exemple de l'ordre quelques minutes. Comme indiqué plus haut, si un module de surveillance 14 ne repond pas lors d'une interrogation par l'unité de surveillance, celle-ci en conclut l'absence de tension sur la ligne d'alimentation 9 considérée et en déduit la présence d'un défaut du réseau d'éclairage en amont du module de surveillance 14 considéré. Les informations ainsi obtenues sont stockées et mises à jour dans la mémoire 18 de l'unité de surveillance 15. Ces informations mises à jour sur l'état de chaque luminaire sont transmises à l'unité de commande centralisée 16, par exemple une fois par nuit. Les informations obtenues sont mémorises et le processeur de l'unité de commande centralisée effectue une comparaison entre les informations reçues de chacun des réseaux d'éclairage électrique et effectue une comparaison avec des informations concernant la configuration complète du réseau d'éclairage considéré. Le processeur élabore ensuite un programme d'intervention sur le reseau considéré par les opérateurs de maintenance pour la journée suivante. Avantageusement, chaque module de surveillance fournit une indication indiquant la phase de la ligne de départ sur laquelle est branchée la ligne d'alimentation monophasée 9. En effet l'armoire de commande disposée au niveau du départ 3 peut réaliser une reconfiguration de la structure du réseau d'éclairage électrique pour tenir compte des défaillances des différentes lignes et également pour équilibrer la charge. Cette information de phase est fournie en même temps que les informations de diagnostic à l'unité de surveillance 15 qui la transmet ensuite à l'unité de commande centralisée 16. On voit que l'invention permet d'obtenir un diagnostic précis de l'état de tous les éléments d'un réseau d'éclairage électrique sans nécessiter de déplacement de personnel et ceci quelque soit les caractéristiques du luminaire, en particulier la puissance de sa lampe qui peut varier de 70 à 400 W. En particulier, l'avantage d'effectuer une mesure de déphasage est de permettre un diagnostic précis de l'état de tous les composants actifs du luminaire. La mesure du déphasage peut être constituée une détection de seuil, étant donne que le déphasage est sensiblement le même, quelque soit la puissance de la lampe. On a vu que l'unité de commande centralisée peut, sur la base des informations fournies l'unité de surveillance, connaître l'état exact de chaque luminaire et établir un programme d'intervention pour les opérateurs de maintenance pour la journée suivante en selectionnant en particulier les opérations les plus urgentes. On peut par exemple prévoir une unité de commande centralisée qui surveille 300 unités de surveillance ce qui correspond à environ 30 000 luminaires. L'installation selon l'invention permet également de commander les différents luminaires par l'interme- diaire d'appareils de commande associés chacun à un luminaire ; ces appareils de commande peuvent réaliser une commande en tout ou rien ou une commande par variation de courant, par exemple au moyen d'un dispositif hacheur. L'installation selon l'invention permet également, grâce aux modules de surveillance, d'effectuer un contrôle des commandes envoyées sur chaque luminaire. L'unité de surveillance étant une unité intelligente, elle peut également être utilisée pour des fonctions supplémentaires telles que des fonctions de comptage d'énergie dont les résultats sont envoyés à l'unité de commande centralisée en vue d'une facturation. REVENDICATIONS 1. Installation de surveillance, de maintenance et de commande d'un réseau d'éclairage électrique comportant des lampadaires (8) branches sur au moins un réseau de distribution d'énergie électrique (3-7,9) comportant une tête de départ (3), chaque luminaire (8) comportant une lampe à décharge gazeuse (11) munie d'un circuit d'amorçage à ballast (12) compensé et alimentée par une ligne d'alimentation monophasée spécifique (9), caractérisée en ce qu'elle comporte - pour chaque luminaire (8), un module de surveillance (14) comportant un dispositif de détection du passage d'un courant dans la ligne d'alimentation (9) du luminaire, un dispositif de détection de la présence d'une tension sur la ligne d'alimentation du luminaire et un dispositif de mesure du déphasage du courant circulant dans ladite ligne d'alimentation monophasée spécifique - au niveau de la tête de départ (3) des lignes d'alimentation des luminaires, une unite de surveillance (15) qui comporte, pour chaque départ (4-7), un dispositif de détection de la tension, qui est reliée à chaque module de surveillance (14) par un système de transmission de données et qui effectue une interrogation cyclique de chacun des modules de surveillance de luminaire (14) ; et - une unité de commande centralisée (16) comportant un processeur et qui est reliee avec chaque unité de surveillance (15) par un système de transmission de données. 2. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module de surveillance de luminaire (14) comporte un dispositif de repérage de la phase de la ligne d'alimentation (9) monophasée spécifique. 3. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission de données entre les modules de surveillance de luminaire (14) et l'unité de surveillance (15) est réalisée par courant porteur sur les lignes du réseau de distribution (3-7,9). 4. Installation de surveillance selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour chaque luminaire, en vue de la liaison par courant porteur, un circuit séparateur-coupleur directif (19) dont le sens de la directivité peut être inversé. 5. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que 1 'unité de commande centralisée (16) comporte une mémoire (17) dans laquelle est stockée la configuration complète du réseau d'eclairage (3-7,9), en ce que chaque unité de surveillance (15) envoie de façon régulière à l'unité de commande centralisée (16) les informations concernant l'état de son réseau d'éclairage et en ce que le processeur de l'unité de commande centralisée (16) effectue une comparaison entre les informations reçues de toutes les unités de surveillance (15) et la configuration stockée en mémoire afin d'établir un programme d'intervention sur les réseaux d'éclairage (3-7,9). 6. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque module de surveillance de luminaire (14) effectue un diagnostic de l'état du luminaire (8). 7. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les informations de défaut de chaque module de surveillance de luminaire (14) sont temporisées pendant une période correspondant à la mise en régime normal de chaque luminaire. 8. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module de surveil lance (14) de chaque luminaire est alimenté par la ligne d'alimentation (9) du luminaire considéré (8). 9. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la période d'interrogation cyclique de chacun des modules de surveillance de luminaire (14) par l'unité de surveillance (15) dont ils dépendent est de l'ordre de quelques minutes. 10. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la transmission des informations entre chacune des unites de surveillance (15) et l'unité de commande centralisée (16) est réalisée au moins une fois par nuit. 11. Installation de surveillance selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de surveillance (15) est disposée au niveau de l'armoire de commande du réseau de distribution (3-7,9).