Brevet FR2836729A1 — publié le 20030905

DISPOSITIF DE VARIATION ET DE REGULATION POUR UN SYSTEME D'ECLAIRAGE PUBLIC DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention est relative à un dispositif de variation et de régulation de la tension et de l'intensité de l'alimentation d'un système d'éclairage public. ETAT DE LA TECHNIQUE [0002] Sur la Figure l-A est représenté schématiquement un système d'éclairage public selon l'art antérieur. Un mécanisme de comptage 1 est disposé en amont afin de mesurer la consommation totale d'énergie du système d'éclairage. Un contacteur général 2 sert à commander l'allumage et l'extinction générale du système. Le contacteur 2 peut par exemple être activé par une horloge, ou bien un dispositif d'interruption crépusculaire, ou bien encore par un relais recevant et décodant des signaux de télécommande, par exemple des signaux de type Pulsadis. Un circuit d'alimentation 3 permet de délivrer à une pluralité de départs 4 une tension d'alimentation adaptée. A chaque départ 4 correspond un groupe de luminaires 5, ainsi que le représente la Figure I-B. Des dispositifs de protection 6 et 7, de type fusible, sont prévus respectivement pour chaque départ 4 et pour chaque luminaire 5, afin de protéger le système en cas de court circuit. [0003] Les circuits d'alimentation 3 sont parfois munis de dispositifs de régulation, qui ont pour fonction de réguler la tension d'alimentation d'un groupe de luminaires 5. Certains dispositifs de régulation fonctionnent également selon un cycle de limitation de l'intensité lumineuse, en variant la tension d'alimentation, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie. [0004] Les Figures 2A à 2D représentent différents modes de fonctionnement d'un circuit d'alimentation 3 selon l'état de la technique. Dans le mode de fonctionnement dit permanent représenté à la Figure 2-A, le système d'éclairage dispose d'un seul circuit d'alimentation avec un allumage des luminaires à la tombée de la nuit (Tl) et une extinction au lever du jour (T2). Les autres modes de fonctionnement représentés sur les Figure 2-B à 2-D permettent de réaliser des économies d'énergie par rapport à ce mode permanent. Ainsi, c'est le cas du mode de fonctionnement d'éclairage dit interrompu représenté à la Figure 2-B, qui ne nécessite également qu'un seul circuit d'alimentation. Dans le mode de fonctionnement interrompu, il y a extinction des luminaires pendant une partie de la nuit, avec éventuellement un réallumage le matin. Sur la Figure 2-C est représenté un système d'éclairage à fonctionnement réduit qui comprend deux circuits d'alimentation : un circuit d'éclairage permanent et un circuit d'éclairage interrompu, ce qui permet de réduire l'intensité lumineuse pendant les heures creuses, et limite ainsi la consommation d'énergie, tout en maintenant un éclairage suffisant. Enfin, les systèmes d'éclairage public sont de plus en plus souvent munis d'un dispositif économiseur d'énergie qui permet de réguler et de faire varier la tension afin d'obtenir un fonctionnement réduit au moyen d'un seul circuit d'alimentation, comme représenté schématiquement sur la Figure 2-D. [0005] Les fusibles 6 et 7 sont dimensionnés en accord avec l'intensité du courant qui traverse les lignes lors d'un fonctionnement normal du système d'éclairage public. [0006] Néanmoins, lorsqu'un court circuit se produit dans le système d'éclairage, l'intensité du courant augmente très fortement pendant une courte durée avant que le fusible ne produise son effet. Cette brusque augmentation du courant risque d'endommager certains sous-ensembles du système, en particulier ceux qui permettent de réguler l'alimentation. De plus, il arrive fréquemment que des fusibles inadaptés soient installés par erreur ou bien par exemple lors d'une utilisation exceptionnelle du système d'éclairage, comme lors des fêtes de Noël, qui peut imposer de mettre des fusibles moins sensibles pendant une période de temps limitée. Dans ces cas, un court circuit risque d'endommager gravement le système, et d'être la cause de longues perturbations et interruptions du service d'éclairage public. EXPOSE DE L'INVENTION [0007] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif de variation et de régulation de l'alimentation électrique d'un système d'éclairage, qui assure une continuité de service maximale en cas de court circuit, tout en simplifiant la maintenance et en optimisant la consommation électrique. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de variation-régulation pour un système d'éclairage public, comprenant des moyens de variation-régulation de la tension aptes à faire varier et à réguler la tension d'alimentation fournie à un système d'éclairage public, et comprenant également des moyens de variation-régulation de l'intensité du courant d'alimentation, lesdits moyens de variation-régulation de l'intensité étant aptes à limiter l'intensité du courant à une valeur maximale Imax ; les moyens de variationrégulation de la tension et les moyens de variation-régulation de l'intensité du courant d'alimentation étant aptes à coopérer pour effectuer un cycle de protection du système d'éclairage lorsque l'intensité du courant d'alimentation a atteint la valeur Imax. [0009] Préférentiellement, les moyens de variation-régulation de l'intensité du courant d'alimentation comprennent une boucle de régulation en courant rapide apte à limiter l'intensité du courant d'alimentation à une valeur maximale Imax, et une boucle de variation-régulation du courant apte à coopérer avec les moyens de variation-régulation de la tension pour effectuer le cycle de protection du système lorsque l'intensité du courant d'alimentation à atteint la valeur Imax. [0010] Avantageusement, le cycle de protection du système comprend une phase de maintien de l'intensité du courant d'alimentation à la valeur Imax et une phase de diminution conjointe de la tension et de l'intensité du courant d'alimentation. L'invention concerne également un dispositif de contrôle d'un système d'éclairage public comprenant un dispositif de variation-régulation selon l'invention, et une platine de commande apte à recevoir des ordres d'allumage et/ou d'extinction de l'éclairage sous forme de commandes provenant d'un interrupteur crépusculaire et/ou de signaux de télécommande et/ou de commandes manuelles et/ou de commandes résultant de l'exécution d'un programme interne utilisant une horloge, et ladite platine de commande étant apte à envoyer des commandes au dispositif de variation-régulation. [0012] Préférentiellement, la platine de commande du dispositif de contrôle comprend des moyens de stockage aptes à conserver dans un journal de bord des données relatives au fonctionnement du système d'éclairage public. [0013} Avantageusement, la platine de commande du dispositif de contrôle comprend des moyens de communication aptes à transmettre des données vers des dispositifs d'analyse distants, et aptes à recevoir de nouvelles données de configuration et/ou de programmation. [0014] Optionnellement, le dispositif de contrôle comprend une pluralité d'indicateurs, la platine de commande étant apte à positionner lesdits indicateurs pour indiquer la nature des dysfonctionnements du système. [0015] Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de contrôle comprend des moyens d'alimentation directe, la platine de commande étant apte à désactiver les moyens de variation-régulation et à activer les moyens d'alimentation directe lorsque lesdits moyens de variation-régulations subissent un dysfonctionnement. [0016] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la platine de commande du dispositif de contrôle est apte à contrôler un ou plusieurs dispositifs esclaves et comprend des moyens de communication aptes à transmettre des commandes vers les dispositifs esclaves et à recevoir de ceux-ci des données relatives à leur fonctionnement. [0017] Enfin l'invention concerne également un dispositif esclave de contrôle d'un système d'éclairage public, comprenant un variateur-régulateur selon l'invention et des moyens de communication aptes à recevoir des commandes en provenance de la platine de commande d'un dispositif de contrôle selon mode de réalisation précédent, et aptes à transmettre à ladite platine de commande des données relatives au fonctionnement du système d'éclairage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0018] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels : - la figure l-A représente une partie d'un système d'éclairage public selon l'art antérieur ; - la figure I-B représente une autre partie d'un système d'éclairage public selon l'art antérieur ; - les figures 2-A à 2-D représentent différents modes de fonctionnement de l'alimentation des systèmes d'éclairage public selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente un dispositif de variation-régulation selon l'invention ; - la figure 4 représente un cycle de fonctionnement normal d'un dispositif de variation- régulation selon l'invention ; - la figure 5 représente un cycle de protection du système et de remise en route du dispositif de variation-régulation selon l'invention ; - la figure 6 représente un dispositif de contrôle d'un système d'éclairage public selon l'invention ; - la figure 7 représente un dispositif esclave d'un système d'éclairage public selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0019] L'invention concerne un dispositif de variation et de régulation pour un système d'éclairage public. Un dispositif selon l'invention, représenté schématiquement sur la Figure 3, comprend un régulateur de tension 8 qui permet de réguler la tension de sortie très précisément en fonction d'ordres de commande ou de signaux de consigne C issus d'une platine de commande, non représentée, et de la mesure de la tension d'alimentation, afin de contrôler l'intensité lumineuse produite par un groupe de luminaires. La régulation de la tension d'alimentation peut par exemple atteindre une précision de 1%, pour des variations de la charge de sortie allant de 0% jusqu'à la charge maximale prévue, lorsque la tension d'entrée est nominale et constante. [0020] Sur la Figure 4 est représenté un cycle de fonctionnement normal du système d'éclairage, avec les variations de la tension d'alimentation fournie aux luminaires en fonction du temps. Les instant TO à T6 correspondent soit à la réception d'ordres de commande C et à l'arrivée à un nouvel état stable de l'alimentation du système d'éclairage, soit aux débuts et aux fins des variations du signal de consigne de tension C. [0021] Ainsi, dans le cas où le régulateur de tension reçoit des ordres de commande, TO correspond à la réception d'un ordre de commande C de mise en marche du système d'éclairage public. Un démarrage progressif de l'éclairage se produit de TO à Tl où la tension d'alimentation atteint sa valeur nominale Un. A titre d'exemple non limitatif, la durée Tl-TO peut avoir une valeur d'environ cinq minutes, et la tension Un être réglée entre 220 et 230 VAC. [0022] L'instant T2 correspond à la réception d'un ordre de commande C de passage au mode d'économie. Une réduction de la tension d'alimentation en pente douce se produit alors de T2 à T3 où la tension d'économie Ue est atteinte. A titre d'exemple non limitatif, la durée T3-T2 peut être de 10 minutes et la tension d'économie Ue avoir une valeur de 180VAC. [0023] L'instant T4 correspond à la fin du mode d'économie, suivi d'un retour progressif à la tension nominale Un qui est atteinte à l'instant T5. [0024] Enfin, T6 correspond à la réception d'un ordre de commande C d'extinction et à la mise hors tension du système d'éclairage public. Dans le cas d'un système fonctionnant avec des consignes de tension, les instants TO à T6 correspondent aux débuts et fins des phases de variation de la consigne de tension C, laquelle est envoyée par la platine de commande au dispositif de variation-régulation selon l'invention. [0026] En référence à la Figure 3, le dispositif variateur-régulateur comporte également un régulateur de courant 9 auquel est fourni une mesure de l'intensité du courant d'alimentation. Ce régulateur 9 a pour fonction de limiter l'intensité du courant d'alimentation à une valeur maximale Imax. De plus, les variateurs-régulateurs de tension 8 et de courant 9 ont pour fonction d'effectuer conjointement un cycle de protection du système lorsque le courant d'alimentation atteint la valeur Imax. Un exemple de cycle de protection du système est représenté sur la Figure 5. En cas de court circuit, l'intensité du courant va brusquement augmenter jusqu'à ce que le régulateur de courant 9 la limite à la valeur maximale permise Imax. Ensuite, le régulateur de tension 8 fera progressivement diminuer la tension alors que l'intensité du courant sera toujours limitée à la valeur Imax par le régulateur de courant 9, puis le régulateur de courant 9 et le régulateur de tension 8 feront conjointement diminuer la tension et le courant d'alimentation jusqu'à respectivement une valeur nulle et Icc. Dans le cas où les fusibles sont correctement dimensionnés, l'un d'entre eux va fonctionner et isoler la partie du système d'éclairage dans laquelle le court-circuit s'est produit. A ce moment là, le dispositif de variation-régulation va sortir du cycle de protection du système et se remettre en service avec un fonctionnement normal, en reprenant la régulation de la tension en accord avec les derniers signaux de commande ou les derniers signaux de consigne C reçus. Dans le cas où aucun fusible ne se déclencherait, par exemple parce que les fusibles ont été mal dimensionnés, le dispositif de variation-régulation selon l'invention supportera sans dommage un mode dit de court-circuit permanent, avec l'intensité du courant qui restera limitée à la valeur Icc. [0029] De cette manière, si un court circuit se produit en aval du variateur-régulateur, par exemple dans un luminaire 5, le dispositif variateur-régulateur continuera de fonctionner et le disjoncteur du dispositif de contrôle d'éclairage ne va pas se déclencher ce qui permet d'assurer une continuité maximale du service d'éclairage public. Naturellement, différents cycles de protection du système peuvent être définis, et le cycle représenté à la Figure 5 n'est donné qu'à titre d'exemple non limitatif ; la seule condition étant que le courant maximum Icc ait une valeur suffisante et qu'il soit maintenu suffisamment longtemps pour que les fusibles puissent jouer leur rôle, afin d'isoler la partie du système d'éclairage public où s'est produit le court circuit. Compte tenu de la rapidité avec laquelle le variateur-régulateur de courant 9 doit réagir en cas de court-circuit, il est préférable de le décomposer en deux sous-ensembles : un sous-ensemble de régulation rapide 10 dont la fonction sera de limiter le courant d'alimentation à la valeur Imax en cas de court-circuit, et un sous ensemble de variationrégulation 11 dont la fonction sera d'opérer le cycle de protection du système conjointement avec le régulateur de tension 9. Un bloc de logique de commande 12 reçoit les consignes du variateur-régulateur de tension 8 et du variateur-régulateur d'intensité 9, et commande en conséquence moyens de régulation 13 de l'alimentation qui peuvent par exemple prendre la forme d'un pont à transistors bipolaires à grille isolée, appelés également IGBT pour Insulated Gate Bipolar Transistor en langue anglaise. [0032] La Figure 6 représente un dispositif 20 de contrôle d'un système éclairage public comprenant un dispositif de variation et de régulation 21 de l'alimentation selon l'invention. Le système comprend une platine de commande 22 qui pilote l'ensemble de l'éclairage public. La platine 22 reçoit des ordres d'allumage et d'extinction qui peuvent être des commandes provenant d'un interrupteur crépusculaire 31, d'un signal de télécommande 32, par exemple de type Pulsadis, ou bien d'une commande manuelle d'allumage forcé 33. Elle dispose d'une horloge interne mais peut éventuellement recevoir des signaux d'une horloge astronomique au moyen d'une antenne 23. Les horloges permettent de définir des heures d'allumage et d'extinction selon la localisation géographique du système d'éclairage, la saison et l'heure. Ainsi la platine de commande 22 du dispositif maître 20 dispose d'une palette complète de moyens de déclenchement de l'allumage et de l'extinction du système d'éclairage public, ce qui confère une grande souplesse d'utilisation au système. [0033] Les horloges permettent également de dater précisément toutes les informations que l'on souhaite conserver dans un journal de bord, et de faire des mesures à intervalles de temps réguliers. Par exemple la consommation quotidienne, hebdomadaire ou mensuelle peuvent être enregistrées, mais également l'intégralité des mesures de la tension et de l'intensité du courant d'alimentation, ainsi que les états des différents éléments du système. [0034] De façon préférentielle, la platine de commande 22 comprend ainsi des moyens de stockage et peut de cette manière conserver toutes les informations concernant le fonctionnement du système d'éclairage sur une longue durée. Optionnellement, elle peut également transmettre ces informations à des systèmes distants, grâce à des moyens de communication 34 utilisant un modem ou bien grâce à des moyens 35 lui permettant d'être directement reliée à un ordinateur, par exemple grâce à une connexion série, parallèle, USB ou toute autre connexion utilisée couramment dans le domaine de l'informatique. [0035] Les moyens de communication 34,35 permettent également de mettre à jour la partie logicielle de la platine de commande 22, et de la reprogrammer. Des outils distants d'analyse et de programmation disposant d'interfaces homme-machine conviviales peuvent ainsi être utilisés pour programmer le système d'éclairage public et contrôler son bon fonctionnement. Des analyses fines du fonctionnement du système d'éclairage peuvent également être effectuées afin, par exemple, de détecter le vieillissement des lampes des luminaires ce qui permet de les remplacer avant qu'elles ne soient hors service. De cette façon il est possible d'optimiser la maintenance et de réduire les risques de discontinuité du service d'éclairage public. De même, une analyse des données relatives à la tension et à l'intensité du courant d'alimentation permet de déduire l'état des lignes du réseau d'éclairage public. [0036] Dans un mode de réalisation amélioré, la platine de commande 22 dispose également de moyens de communication 36,37 qui lui permettent d'envoyer des commandes vers un ou plusieurs dispositifs esclaves 40. La figure représente 7 un tel dispositif esclave 40 qui comporte également un variateur-régulateur 41 selon l'invention et possède une structure équivalente à celle du dispositif de contrôle 20, mais simplifiée car dépourvue de tout organe de commande. Le variateur régulateur 41 du dispositif esclave 40 reçoit, de la part de la platine de commande 22 du dispositif maître 20, des signaux de commande ou de consigne C identiques respectivement aux signaux de commandes ou de consigne C envoyés au variateur régulateur 21 du dispositif maître 20. Ainsi les deux variateurs régulateurs 21 et 41 auront un comportement identique, bien qu'il soit naturellement également possible de concevoir une platine de commande 22 plus évoluée apte à piloter les différents variateurs régulateurs 21 et 41 indépendamment les uns des autres. Selon un autre mode de réalisation amélioré, dans le cas où une défaillance se produit dans le dispositif de variation-régulation 21 lui même, la platine de commande 22 va l'isoler et enclencher des moyens d'alimentation directe 25. Un indicateur 37 est alors positionné de façon à avertir qu'une défaillance s'est produite. De la même manière d'autres indicateurs 37 vont permettre de savoir si une défaillance s'est produite dans un dispositif de variation-régulation 41 d'un dispositif esclave et si des moyens d'alimentation directe 45 sont utilisés. De même, la platine de commande 22 déduit l'état des lignes, et positionne un indicateur 37 si nécessaire. L'intégralité de ces données peut naturellement être mémorisée dans le journal de bord. Enfin, un autre indicateur 37 est positionné dans le cas où la platine de commande 22 serait elle même hors service. Cet ensemble d'indicateurs 37, associé avec le journal de bord, permet une maintenance rapide et efficace. [0038] Afin d'améliorer encore la sécurité, il est préférable que le dispositif maître de contrôle 20 et le dispositif esclave 40 comprennent chacun des moyens de coupure de sécurité de type disjoncteur 24 et 44, placés entre le réseau électrique, les dispositifs de variation-régulation 21,41 et les moyens d'alimentation directe 25,45. REVENDICATIONS 1 Dispositif de variation-régulation pour un système d'éclairage public, comprenant des moyens de variation-régulation de la tension (8) aptes à faire varier et à réguler la tension d'alimentation fournie à un système d'éclairage public, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de variation-régulation de l'intensité du courant d'alimentation (9) ; en ce que lesdits moyens de variation- régulation de l'intensité (9) sont aptes à limiter l'intensité du courant à une valeur maximale Imax ; et en ce que les moyens de variation-régulation de la tension (8) et de l'intensité du courant d'alimentation (9) sont aptes à coopérer pour effectuer un cycle de protection du système lorsque l'intensité du courant d'alimentation a atteint la valeur Imax. 2 Dispositif de variation-régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de variation-régulation de l'intensité (9) du courant d'alimentation comprennent une boucle de régulation en courant rapide (10) apte à limiter l'intensité du courant d'alimentation à la valeur maximale Imax, et une boucle de variation- régulation du courant (11) apte à coopérer avec les moyens de variation-régulation de la tension (8) pour effectuer le cycle de protection du système lorsque l'intensité du courant d'alimentation à atteint la valeur Imax. 3 Dispositif de variation-régulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cycle de protection du système comprend une phase de maintien de l'intensité du courant d'alimentation à la valeur Imax et une phase de diminution conjointe de la tension et de l'intensité du courant d'alimentation. 4 Dispositif de contrôle d'un système d'éclairage public, caractérisé en ce qu'il comprend : - un dispositif de variation-régulation (21) selon l'une des revendications 1 à 3 ; - une platine de commande (22) apte à recevoir des ordres d'allumage et/ou d'extinction de l'éclairage sous forme de commandes provenant d'un interrupteur crépusculaire (31) et/ou de signaux de télécommande (32) et/ou de commandes manuelles (33) et/ou de commandes résultant de l'exécution d'un programme interne utilisant une horloge, et apte à envoyer des commandes au dispositif de variation-régulation (21) 5 Dispositif de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que la platine de commande (22) comprend des moyens de stockage aptes à conserver dans un journal de bord des données relatives au fonctionnement du système d'éclairage public. 6 Dispositif de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que la platine de commande (22) comprend des moyens de communication (33,34) aptes à transmettre des données vers des dispositifs d'analyse distants, et aptes à recevoir de nouvelles données de configuration et/ou de programmation. 7 Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'indicateurs (37), et en ce que la platine de commande (22) est apte à positionner les indicateurs (37) pour indiquer la nature des dysfonctionnements du système. 8 Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alimentation directe (25), et en ce que la platine de commande (22) est apte à désactiver les moyens de variation-régulation (21) et à activer les moyens d'alimentation directe (25) lorsque les moyens de variation- régulations (21) subissent un dysfonctionnement. 9 Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la platine de commande (22) est apte à contrôler un ou plusieurs dispositifs de contrôle esclaves (40) et comprend des moyens de communication (36,37) aptes à transmettre des commandes vers lesdits dispositifs de contrôle esclaves (40) et à recevoir de ceux-ci des données relatives à leur fonctionnement et à celui de la partie du système d'éclairage qu'ils contrôlent. 10 Dispositif esclave de contrôle d'un système d'éclairage public, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de variation-régulation (41) selon l'une des revendications 1 à 3 et des moyens de communication (46,47) aptes à recevoir des commandes en provenance de la platine de commande (22) d'un dispositif de contrôle selon la revendication 7 et aptes à transmettre à ladite platine de commande (22) des données relatives au fonctionnement du dispositif esclave et à celui du système d'éclairage qu'il contrôle.