JP5637223B2 - 街灯システム - Google Patents

Description

本発明は、公共照明システム、特に、電力グリッドに供給するエネルギーを集積するべく、一般的にソーラーパネル、風力発電源（ａｅｏｌｉａｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）、もしくは電圧源を備える公共照明システムに関する。
本発明は、特に、請求項１の前段に記載のシステムに関する。

複数の街灯に、単相もしくは三相の交流送電線を介して電力を供給される放電ランプが取り付けられた公共照明システムが知られている。この送電線の電圧は、送電線の上流に配置されて、送電グリッドから電圧を引き出す電圧レギュレータにより調整される。

環境負荷および運営経費の両方を減らすことを目的として、蓄電装置（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒｓ）によって地域ごとに利用されるエネルギー、またはインバータにより電力グリッドに供給されるエネルギーを分散形式で集積するためにソーラーパネルもしくは風力発電源を導入する様々な方法が提案されている。
これらの方法のうちいくつかでは、電力消費を削減するべくＬＥＤランプも使用されている。

特許出願第ＵＳ２００８／０１３７３２７Ａ１号では、街灯にＬＥＤランプおよびソーラーパネルを取り付けることが開示されている。エネルギーの集積については、第ＵＳ２００８／０１３７３２７号では異なる２つの方法が提案されており、一実施形態では、街灯１個につき１個のインバータを用いて、ソーラーパネルの直流電圧出力を交流に変換して電力グリッドに供給し、別の実施形態では、街灯を直流バスに接続してインバータにつなぎ、インバータは交流をグリッドに供給する。第ＵＳ２００８／０１３７３２７号に開示される方法では、前者の場合では、製品コストが非常に高額になり、後者の場合では、照明システムを複数の地域に分割し、地域ごとにインバータを１個設置し、各地域において街灯柱（ｐｏｓｔｓ）間に専用の直流電線を敷設する必要がある。

英国特許出願第ＧＢ２３８８９７４Ａ号では、各街灯にインバータを取り付け、インバータから交流グリッドに供給できるエネルギーがなくなるとインバータをディセーブルする切り替えシステムを各街灯に設けるシステムが開示されており、切り替えシステムは、ソーラーパネルに集積されたエネルギーが所定の閾値を下回ったときにだけ、自動的に街灯を点灯させる。第ＧＢ２３８８９７４号の方法では、インバータには、グリッドに供給するエネルギーの電力、インバータの内部温度、グリッドに供給する電流の実効値（ＲＭＳ ｖａｌｕｅ）、およびソーラーパネルのＤＣ電圧出力測定値をモニターシステムに通知するためのＲＳ４８５インターフェースが備え付けられている。このシステムの欠点は、街灯が点灯される時刻が変動することである。このシステムの更なる欠点は、インバータが１個街灯柱ごとに必要であり、専用の配線が必要なＲＳ４８５シリアル通信システムが必要であることである。

特許出願第ＧＢ２４４９１０２Ａ号では、既存の電線を活用して複数の街灯を接続し、低電圧ＤＣネットワーク（４８Ｖ）を形成することで、１個のインバータだけで低電圧ネットワークをＡＣ電力グリッドに接続する方法が開示されている。街灯には、低電圧ネットワークに電流を供給するソーラーパネルもしくは風力タービンが備え付けられており、かつＬＥＤランプが用いられる。また、街灯には、一方は低電圧ネットワークに接続され、他方はインターネットに接続されるモデムを介してデータを送信するＷｉＦｉアンテナを備え付けてもよい。このシステムは、低電圧ネットワークに接続される街灯の全てが１つのグループとして扱われる場合には、効率的であるように見えるが、街灯を複数のサブグループに分けて別々に制御しなければならない場合には非効率となり、後者の場合では、サブグループ１個につき、インバータを１個設ける必要がある。

第ＵＳ２００８／０１３７３２７号、第ＧＢ２４４９１０２号、および第ＧＢ２３８８９７４号の全てにおいて、電線が損傷した場合の安全対策が採られておらず、システムには火事の危険があり、責任を担う人員が電気で負傷するおそれがある。

したがって、安全であり、かつエネルギー（ソーラーパネルもしくは風力タービン等の補助的発電装置により生成される）を効率的に電力グリッドに供給することができる公共照明システムが必要とされていることは明らかである。

本発明の目的は、従来技術に係る公共照明システムの欠点を克服することである。

特に、本発明の目的は、クリーンエネルギー、つまり、ソーラーパネルもしくは風力タービンにより生成されたエネルギーを集積して電力グリッドに供給することができる公共照明システムを提供することである。

本発明の別の目的は、既存の照明システムを簡易かつ経済的にアップグレードして、より高いエネルギー効率を保証することである。

本発明の別の目的は、電力の供給源である電力グリッドが損傷した場合でも、安全が維持される公共照明システムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、システムの多様な街灯を効率的に制御できる公共照明システムを提供することである。

本発明のこれらの目的、およびその他の目的は、本記載の不可欠の部分と意図される添付の特許請求の範囲に記載される特徴を組み込んだ公共照明システムにより達成される。

発明者は、公共照明システムの既存の配線を再利用可能にする効率的なシステムを考案した。

公共照明システムは、照明装置と、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する装置（以下、変換器とも呼ぶ）（たとえば、ソーラーパネルもしくは風力発電器）と、ランプおよび発生器を交互に電力線に接続する街灯柱スイッチとを有する種類の少なくとも１つの街灯を備える。この電力線は、たとえば、通常、変圧器室（グリッドから電圧を引き出して安定化させる）を街灯に接続する電力線である。

日中に街灯が消灯している間、街灯柱スイッチは、再生可能エネルギー変換器を電力線に接続可能にする位置に切り替わり、集積されたエネルギーをグリッドに供給できるようにする。反対に、夕刻においては、街灯柱スイッチは、ランプを電力線に接続して、電流を引き出し、ランプに電力を供給する。

照明システムは、電力線を電力グリッドに接続させる第１の位置と、電力線を、自己と電力グリッドとの間に設置されたインバータ（つまり、ＤＣ／ＡＣ変換器）に接続させる第２の位置との間で切り替わる電力線スイッチをさらに備える。

日中、電力線スイッチは、電力線をインバータに接続し、街灯に設けられた発生器が発生した直流が交流に変換されてグリッドに供給されるようにする。

夕刻においては、電力線スイッチは、電力線を直接的にグリッドに接続し、街灯に電力が供給されるようにする。

本技術分野において周知の方法の代替となる本方法によって、たとえば、ＧＢ２４４９１０２号またはＵＳ２００８／０１３７３２７号のように、街灯をＤＣバスに設置する等のコストの掛かる作業をせずに、既存の配線を効果的に再利用することができるようになる。

好適な実施形態では、室と街灯との間に敷設された１本の配線は、安全信号を送信するべく用いられるが、安全信号は、なくなったり、中断されたりすると、街灯柱スイッチによって、再生可能エネルギー変換器が切断され、火事もしくはその他の危険な状況が防止されるようになる。

この信号は、たとえば、単相配線の場合は搬送波（ｃｏｎｖｅｙｅｄ ｗａｖｅｓ）を介して、または三相配線の場合は専用線を介して、送信してよく、街灯を点灯する時刻を設定する同期信号として用いてよい。

一実施形態では、各街灯は、電流発生器およびＤＣ／ＤＣ安定装置を備え付けられており、街灯からグリッドに供給される電流を、再生可能エネルギー変換器からグリッドへの電力移送が最大化されるような方法で、調整できるようになっている。

電力線が単相電力線ではなく、したがって少なくとも３本の導線を有している場合、街灯柱スイッチを、任意の一対の相を用いてランプに電力を供給することで、適正な負荷バランスを達成できるように構成することができることが好ましい。この方法によって、グリッドから街灯へのエネルギー移送を改善することができる。これらの相は、システムを設置するときに、オペレータによって手動で選択されることが好ましいが、一実施形態では、街灯柱スイッチを遠隔から制御して、遠隔から選択された一対の相にランプを接続することができる。

本発明のさらなる目的および利点は、非限定的例として提供される本発明のいくつかの実施形態についての以下の記載からより一層明らかになるであろう。

添付の図面を参照して、非限定的例として、好適かつ有利ないくつかの実施形態を記載する。
本発明の一実施形態に係る公共照明システムを示す。 本発明に係るシステムにおけるソーラーパネルの電力グリッドへの接続を示すブロック図である。 図１のシステムの変形例を示す。

図面は、本発明の多様な観点および実施形態を示し、適切である場合には、図面間において類似する構造、部品、材料、および／または要素は、類似の参照番号により示す。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る公共照明システムを概略的に示す。

図１のシステムは、ランプ３およびソーラーパネル４が取り付けられた街灯柱２をそれぞれが有する１群の街灯１を備える。

以下の記載では、「ランプ」という用語は、光束を生成することができる任意の照明装置を表す。本発明の目的においては、ランプは、たとえば、白熱灯、放電ランプ、アーク灯、ネオン放電灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプ、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）ランプ等であってよい。

図１の例では、ランプは、直流電力を必要とする低消費ＬＥＤランプである。図１の例では、ランプ３は、交流（ＡＣ）電力線５により電力を供給されるので、交流線に接続できるようにするＡＣ／ＤＣ整流器３０を取り付けられている。

図１のソーラーパネル４は、太陽光発電タイプであり、太陽放射光子を電気エネルギーに変換する複数のセルを有する。したがって、パネルは直流電圧を出力し、その値は集積したエネルギーの量により決まる。好ましくは、街灯１の街灯柱には、面積が約０．５ｍ^２であり、推定電力出力が約８０Ｗであるソーラーパネル４が取り付けられている。

ソーラーパネルおよびランプは、ソーラーパネル４およびランプ３を交互に電力線５につなぐ街灯柱スイッチ６を介して電力線５に接続される。

一実施形態では、街灯柱スイッチ６によって、電力線５のうちの選択的に組み合わされる２本の配線にランプをつなぐことで、電力線５上の負荷が分散され得る。

後者の場合、単相もしくは複相の電力線であってよい。

単相電力線の場合、街灯柱スイッチ６により、ランプ３は常に例外なく、単相電力線の相線および中性線に接続される。たとえば三相電力線等の複相電力線の場合、街灯柱スイッチにより、利用可能なもののうち任意の対の相が選択されて、電力線上の負荷が分散される。それを実現するべく、街灯柱間に通信システムが設けられ、負荷の不均衡が発生した場合に、スイッチの切り替えが選択されるようになっている。

より簡潔かつ廉価な好適実施形態では、街灯柱スイッチは、設置時に、ランプを常に同じ組み合わせの相に接続するように設定される。設置時または保守時において、設置担当者（または保守技術者）は、負荷が均衡するように各所の街灯柱スイッチを設定する。図１の実施形態では、電力線５は、三相電力線であり、したがって、３つの相（５０、５１、および５２）と、任意に１本の接地線（５３）とを有する。

本例では、３つの相を街灯柱の内部にまで配線して街灯柱スイッチ６に接続するが、ランプ３もしくはパネル４の接地は、ローカルに、たとえば、街灯柱の本体からとられる。代替例として、接地線を電力線５からとってもよい。

ランプ３には、単相電源が必要であり、したがって、上記したように、電力線５の相５０、５１、および５２のうちの１対にだけ接続される。

電力線５は、図１の非限定的例においては変圧器室７の中に配置されている電力線スイッチ７０に接続されている。

電力線スイッチ７０によって、電力線５は（単相であるか三相であるかを問わず）、送電グリッド８（通常、実効値が２２０から２３０ＶのＡＣグリッド）に直接に接続され、またはグリッド８にインバータ７１を介して接続される。

一実施形態では、変圧器室内には、関与する街灯群に対する一元管理方針の関数として変数である電圧を電力線５に供給する適切な変圧手段を設けてよい。たとえば、大気条件および光条件の測定値（たとえば、夜間センサ（ｎｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒ）により検出される）に基づいて、電力線５に供給される平均電圧（実効（ＲＭＳ）、二乗平均平方根（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ））を調整して、ランプ３の光束を調整することができる。

好ましくは、これらの変圧手段をグリッド８と変圧器室７の一方の入力との間に設置し、図１には示されないこの場合、電力線スイッチ７０およびインバータ７１は変圧手段に接続され、この変圧手段が送電グリッド８に接続される。

図１には示されないが、本発明に係る公共照明システムには、図１の街灯群を参照して上記したように、それぞれが対応する電力線および変圧器室に関連付けられる更なる街灯群があってよい。

一実施形態では、ソーラーパネル４は、電力線５に直接的に（スイッチ６との接触を介して）接続される。

しかし、この方法では、ソーラーパネルからグリッドへのエネルギー移送が最適化されないので、好適な実施形態では、図２を参照して以下に記載される電流発生器および電圧安定装置を有するモジュール４００が、ソーラーパネルの出力に接続される。

電力線５上の電圧は、各所の街灯の電流寄与と、電力線に接続された負荷とにより決まり、街灯が電力線に電流を供給しているとき、負荷は実質的に、ソーラーパネル４に集積されたエネルギーを電力グリッド８に供給可能にするインバータ７１である。

インバータ７１は、電力線５から電力グリッド８へのエネルギー移送を最適化するべく自己の入力インピーダンスを調節する能動素子であり、たとえば、入力インピーダンスの調整は、入力インピーダンスを試験的に変更し、入力電力および出力電力を測定し、インピーダンス変更によって電力移送が改善されたかを検証することによって行う。インバータ７１は、入力直流電圧に対するグリッドへの電力移送を、所定の最適電圧範囲（Ｖ_１ｏｔｔ−Ｖ_２ｏｔｔ）、たとえば４００Ｖから６００Ｖ内で最適化する。本発明の目的においては、最適電圧は、インバータの移送効率（出力電力と入力電力の比である）が、インバータの最大効率の９０％以上となる電圧である。

発生器４０は、適切な電圧センサおよび電流センサ（総称として、分岐４２で表される）により、ソーラーパネル４の出力で得られる電力を検出し、それに従って発生する電流を調整する。

特に、始動過渡電流（ｓｔａｒｔ−ｕｐ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）の後、発生される電流は、Ｉ_ＯＵＴ＝Ｐ_ｄｉｓｐ／Ｖ_ｌｉｎｅであり、Ｉ_ＯＵＴは発生器４０により発生される電流、Ｐ_ｄｉｓｐはソーラーパネルから供給される電力、Ｖ_ｌｉｎｅは実際の電力線の電圧である。

各所の街灯１全ての発生器４０により出力された電流Ｉ_ｏｕｔは、電力線５に供給され、インバータ７１に到達し、インバータは、上記したように、自己の入力インピーダンスを調整して電力線電圧Ｖ_ｌｉｎｅを、グリッドへのエネルギー移送を最適化する電圧範囲（Ｖ_１ｏｔｔ−Ｖ_２ｏｔｔ）内の最適値Ｖ_{ｌｉｎｅ−ｏｔｔ}にする。

発生器４０が適切に動作するようにするべく、ＤＣ／ＤＣ安定装置４１は、自己の出力電圧を、電力線電圧の期待値、つまりインバータ７１が目標とする値Ｖ_{ｌｉｎｅ−ｏｔｔ}、に対応する電圧値に引き上げる。設計段階ではＶ_{ｌｉｎｅ−ｏｔｔ}を正確に規定することはできないので、一実施形態では、ＤＣ／ＤＣ安定装置は、Ｖ_１ｏｔｔからＶ_２ｏｔｔの間にある、好ましくはＶ_２ｏｔｔに等しい所定の直流電圧を、電流発生器４０の入力に供給する。または、安定装置４１は、電力線電圧を検出して、電力線電圧に自己の出力を調整してもよい。

ＤＣ／ＤＣ安定装置４１は、様々なタイプのものであってよく、たとえば、ブースタートランスまたは集積回路安定装置であってよい。ＤＣ／ＤＣ安定装置および電流発生器４０は、ソーラーパネルに集積してよく、またはソーラーパネルの出力に接続してよい。

図２に示す実施形態では、安定装置４１は、ソーラーパネル４から供給される電圧および電流を検出し、電流発生器４０への電力移送を最適化するべく自己の入力インピーダンスを調整する。特に、安定装置４１には、ソーラーパネルの出力電力を最大化するべく、ＭＰＰＴ（最大電力点追尾）アルゴリズムを実行することにより、安定装置の入力インピーダンスを変更する制御システムが備え付けられている。

日中の稼働時おいては、ランプ３が消灯しているとき、照明システムは、ソーラーパネル４により分散的にエネルギーが集積されるようにする。

街灯柱スイッチ６は、ソーラーパネル４の電流発生器の出力を電力線５の配線に接続するように制御され、したがって電力線５はＤＣモードで使用される。特に、電力線５は、三相電力線である場合、直流電圧を移送するのに必要とされるより多くの配線を含む。全ての街灯１のソーラーパネル４が常に電力線５の同じ組み合わせの配線に接続され、したがって平行に接続されることが好ましい。

代替例としては、三相電力線の三線のすべてを用いることが可能であり、三線のうち１本を基準として用いて、ソーラーパネルの出力の負極の全てをこの線に接続し、反対極を残りの２本の線に交互に接続する。２つのインバータを用いて、集積されたエネルギーをグリッドに供給する代わりに、電力線スイッチ７０が電力線５をインバータ７１に接続する必要があるときに、２本の正極線を短絡することによってそれを行うように電力線スイッチを調整するのであるが、たとえば、ＳＣＲスイッチまたは継電器（ｒｅｌａｙｓ）を用いてこれを行ってよい。この方法は、同じ電力線５に電流を供給する街灯が多数ある場合には有利であるように思われる。

この場合、実際、電流は高い値に達する可能性があり、集積されたエネルギーを可能な限り多くの配線を介して送電することが適切かつ好適である。したがって、本実施形態では、街灯柱スイッチ６は、ＤＣ／ＤＣ安定装置の出力電圧を印加するべき電力線５の配線を、配線自体から取得した多くの測定値に基づいて選択する。本実施形態では、基準として用いられる配線は、その他の配線よりも高い電流用に、その大きさを決めてよい。

用いられる配線が２本であるか３本であるかに拘らず、このエネルギー集積段階では、電力線スイッチ７０は、電力線５をインバータ７１に接続する位置に切り替えられ、インバータは、街灯１により発生された直流を交流に変換し、グリッド８に存在する電流に位相同期させてから、グリッド８に供給する。

夕刻において、ランプ３が点灯して街路もしくはその他の公共の場を照明すると、街灯柱スイッチ６は、電力線５上の負荷の不均衡を減少させるべく特定的に選択された電力線５の相にランプ３を接続するよう制御される。上記したように、この選択は動的に行われてよく、または街灯を設置するときに予め設定されてもよい。

夕刻においては、電力線スイッチ７０は、グリッド８から電流が引き出されるようにする位置に切り替えられる。この位置では、ランプ３に向かう交流（ＡＣ）が電力線５に流れ、ランプには、必要であれば、図１の例を参照して以前に記載したように、適切なＡＣ／ＤＣ整流器を備え付けてよい。

本発明の利点は、上記の記載から明らかである。

システムは、各群の街灯に１つのインバータを用い、送電線は、必要とされる使用法（グリッドへのエネルギーの移送またはグリッドからのエネルギーの引き出し）に従って、ＤＣおよびＡＣで交互に稼働させることができる。したがって、変圧器室と街灯との間に通常は存在する配線を完全に再利用することができる。

さらに、本公共照明システムのアーキテクチャによって、電力線が損傷した場合に介入する安全システムを簡単な方法で実施することができる。

好適な実施形態では、このような安全システムは、電力線５の１本以上の配線を介して各街灯１に送信される安全信号を生成する安全装置（電力線スイッチ７０に内蔵または関連付けることが好ましい）により実施される。

したがって、各街灯１には、電力線５上における安全信号の存在を確認し、信号がなくなったり不全であったりする場合に、ソーラーパネル４を切断する制御システムが備え付けられている。このようにすると、日中において電力線になんらかの損傷が発生した場合、ソーラーパネルは切断され、電力線から電圧が除去され、損傷した電力線に接触した人物もしくは物体の安全が守られる。

一実施形態では、電力線が三相電力線である場合、街灯柱スイッチ６は、所定の２本の電力線相、たとえば図１の相５０および５１に、ソーラーパネル４を接続する。したがって、この２相の間には、電力線抵抗と、電力線５に接続される各所の街灯に備え付けられた電流発生器４０により発生される電流とに基づいて、電位差が発生する。

三相電力線の第３の相（上記の例では、相５２）は、安全信号の送信に専用される。この信号は、交流信号であってよく、より好ましくは、それがなくなった場合、ソーラーパネル４を切断する動作で補償されるべき電力線の故障が発生したと街灯柱スイッチ６に解される直流電圧信号であってよい。

一実施形態では、安全信号は、ランプ３を点灯させるための同期信号としても用いられる。ランプを点灯する時刻になると、電力線通信システムは安全信号の送信を中断し、それにより街灯柱スイッチ６は、ソーラーパネルを切断し、ランプを電力線に接続する位置に切り替わる。

電力線スイッチは、安全信号の中断が、故障によるものか、予め設定した事象（たとえば、ランプの点灯時刻）によるものかの判断により、挙動を変化させる。

故障の場合、スイッチは電力線をインバータ７１に接続する位置に留まり、したがって電力線上から電圧がなくなる。

予め設定した事象の場合、電力線スイッチ７０は、街灯に電力を供給することができるように、グリッド８から電流を引き出すことが可能となる位置に切り替えられる。電力線上の故障を検出するべく、電力線スイッチ７０には、電流検出器等の適切な測定装置が備え付けられ、それにより電力線スイッチは、無効な電流（ｎｕｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ）もしくは短絡等の異常を検出することができる。

一実施形態では、配線５２（ソーラーパネルが発生したＤＣ電流の送信には関与していない）は、データバスとして用いられ、したがって、街灯柱スイッチ６と電力線スイッチ７０との間で双方向通信が行われる。より一般的には、双方向通信は、電力線通信システム（電力線スイッチ７０に関連付けもしくは一体化される）と、各街灯１に設けられ、好ましくは街灯柱スイッチに一体化された街灯柱通信システムとの間で行われる。

双方向通信によって、街灯１は、街灯の構成要素、たとえば、ランプ３、ソーラーパネル４、および街灯柱スイッチ６の状態を、電力線スイッチ７０（もしくは、それに関連付けられた電力線通信システム）に通知することができるようになる。逆もまた同様に、電力線スイッチ７０は、同期信号を街灯に送信して、街灯柱スイッチが、街灯１から電力線５にエネルギーを供給させる位置から、街灯にエネルギーを吸収させる別の位置に切り替えられるようにすることができる。

電力線通信システムは、街灯１のネットワークが外部ネットワークとインターフェースをとって、たとえば、スイッチ７０または街灯１が遠隔サービスセンタ（不図示）と通信して、公共照明システムの（予防的）保守を行えるようになっていることが好ましい。この通信システムは、たとえば、インターネットを介して遠隔サービスセンタに接続するための装置を備えてよい。この装置は、モデムまたはルータ（または、一般的な任意のゲートウェイ）であってよく、無線または有線の接続を提供してよく、たとえば、ＷｉＦｉアクセスポイント、または送電グリッド８を介して遠隔サーバと通信する搬送波モデム（ｃｏｎｖｅｙｅｄ−ｗａｖｅ ｍｏｄｅｍ）であってよい。

一実施形態では、街灯と変圧器室との間の通信バスは、公共照明以外の用途にも用いられる。たとえば、街灯には、ビデオカメラ、アンテナ（たとえば、データネットワークもしくは電話ネットワークのラジオカバレッジ）、ディスプレイ（広告もしくは交通情報を表示するため）、気象検知システム（ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）等の複数の装置を備え付けてよく、これらの装置は、上記の通信システムを介して適切に接続された遠隔サービスセンタと情報の送受を行う。

図３の例では、遠隔サービスセンタは、全体を参照番号９で示されており、データベース９０と、ゲートウェイ９１と、データベース９０およびゲートウェイ９１と通信してデータベース９０に含まれるデータを処理して街灯に送信し、もしくは街灯から受信したデータを処理してデータベース９０に記録する適切な処理／制御手段９２（たとえば、パーソナルコンピュータ）とを備える。

図３の例では、ゲートウェイ９１によって、サービスセンタのプライベートネットワーク（たとえば、ＬＡＮ）と、公衆ネットワーク１０（たとえば、ＵＭＴＳ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、もしくはＬＴＥ携帯電話ネットワーク）とが接続される。このゲートウェイを介して、サービスセンタは、街灯１のネットワークに接続されたルータ１１により受信もしくは送信される上記のデータを送信もしくは受信することができる。

ルータ１１は、その設置に必要な配線の数を減らすべく、図３に示すように、街頭柱スイッチ６に接続もしくは一体化されていることが好ましい。

ルータ１１は、サービスセンタ９からデータを受信し、電力線スイッチと街灯柱スイッチとの間の通信に関して上記した搬送波（ｃｏｎｖｅｙｅｄ ｗａｖｅ）もしくはその他の手段を介して、受信データを街灯１に送信する。図３の例では、ルータ１１は街灯に取り付けられているが、上記したように、電力線スイッチレベルに設置することもできる。

添付の特許請求の範囲に記載される本発明の教示にしたがって、照明システムを構築することを望む当業者であれば、多くの変更を行うことが可能であることが、上記の記載から明らかである。

特に、システムは、電力線スイッチ、中央のインバータ、および複数の街灯柱スイッチから構成されていることは理解されているが、ソーラーパネル４に加えて、またはその代替として、各街灯には、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換可能な様々な種類の装置を取り付けてよい。たとえば、パネルを、風力タービン、集光型太陽熱発電システム（ＣＳＰ）、もしくは、再生可能エネルギーを、電力グリッドに供給可能な電気エネルギーに変換する別のシステムに置き換えてよい。

本発明の目的においては、「再生可能エネルギー」という用語は、太陽エネルギー、風力エネルギー、潮力エネルギー、自然熱、降雨エネルギー等の自然に再生可能なソースから取得される種類のエネルギーを表す。

同様に、電流を街灯に運ぶ電力線は、必ずしも図１の例に示すもののような三相電力線でなくてもよく、単相電力線であってもよい。この場合、電力線スイッチ７０は、たとえば、安全信号が、各街灯柱スイッチによってフィルタリングされ復号されるように、電源よりも高い周波数で送信される搬送波システム（ｃｏｎｖｅｙｅｄ−ｗａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、相線上で安全信号を送信してよい。

また、たとえば、上記の公共照明システムの装置および電気／電子機器の機能は、互いに一体化され、もしくは互いに操作上接続された１つ以上の装置によって提供してよい。たとえば、電力線スイッチ７０、安全システム、および電力線通信システムは、単一の装置として設けてよい。

同様に、街灯柱スイッチ６は、街灯を後々アップグレードできるように、ランプと一体化してよい。このようにすると、街灯は、街灯柱スイッチが一体化された状態で、初めに設置されるので、後に、特定のランプ入力に接続すべきソーラーパネルもしくはその他の電圧発生器を付加するのは簡単である。

したがって、本発明の範囲は、たとえば、街灯、変圧器室、並びに、街灯柱スイッチおよび電力線スイッチの機能を果たす任意の装置等の、個々の構成要素も含むので、全体としての公共照明装置に限定されないことは、明らかである。

特に、本発明は、街灯に使用される装置であって、
電力グリッドに接続する第１の手段と、
電流を引き出す第１のユニットおよび電位差を発生させる第２のユニットの２つの外部ユニットに接続する第２の手段と、
第１のユニットを電力線に接続して、電力線から電流を引き出させる第１の位置と、第２のユニットを電力線に接続して、電力線の配線に電位差を印加させる第２の位置との間で切り替わるスイッチと、
電力線上の安全信号の存在を検出し、安全信号がなくなったか不全である場合に、スイッチを第１の位置に切り替える通信システムと
を備える装置に関する。

上記したように、このシステムは、ランプに一体化してよい。

Claims (17)

1. 照明装置と、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する装置と、前記照明装置および再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する前記装置を交互に電力線に接続する街灯柱スイッチとを有する種類の少なくとも１つの街灯を備える公共照明システムであって、
   電力線スイッチをさらに備え、
   前記電力線スイッチは、前記電力線を電力グリッドに接続させる第１の位置と、前記電力線を、前記電力線スイッチと前記電力グリッドとの間に設置されたインバータに接続させる第２の位置との間で切り替わる公共照明システム。
2. 再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する前記装置は、ソーラーパネルまたは風力発電器（ａｅｏｌｉａｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である請求項１に記載の公共照明システム。
3. 再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する前記装置の電力出力と、前記電力線の電圧とによって決まる電流を出力する電流発生器をさらに備える請求項１または２に記載の公共照明システム。
4. 再生可能エネルギーを変換する前記装置と、前記電流発生器との間に、再生可能エネルギーを変換する前記装置が発生した電圧を自己の入力において受け取り、所定の直流電圧を前記電流発生器に供給するように接続された安定装置回路をさらに備え、前記所定の直流電圧は、前記インバータの移送効率が、前記インバータの最大効率の９０％以上となる電圧値に対応する請求項３に記載の公共照明システム。
5. 再生可能エネルギーを変換する前記装置と、前記電流発生器との間に、再生可能エネルギーを変換する前記装置が発生した電圧を自己の入力において受け取り、電力線電圧に等しい直流電圧を前記電流発生器に供給するように接続された安定装置回路をさらに備える請求項３に記載の公共照明システム。
6. 安全信号を生成し、前記電力線の配線のうち少なくとも１本を介して前記安全信号を送信する安全装置をさらに備え、前記少なくとも１つの街灯には、前記電力線上における前記安全信号の存在を確認し、前記安全信号がなくなったか不全である場合に、再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する前記装置を切断する制御システムが設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の公共照明システム。
7. 前記安全信号は、前記電力線スイッチが前記第２の位置にあるときに送信され、前記安全信号は、前記電力線のうちの専用配線を介して送信される請求項６に記載の公共照明システム。
8. 前記安全信号は、直流電圧信号である請求項７に記載の公共照明システム。
9. 前記安全信号は、前記電力線スイッチが前記第２の位置にあるとき送信され、前記安全信号は、前記電力線のうち、再生可能エネルギーを変換する前記装置が発生した電圧を搬送する配線上を送信される請求項６に記載の公共照明システム。
10. 前記街灯柱スイッチは、前記安全信号が不在又は不全である場合に、前記照明装置を前記電力線に接続する請求項６から９のいずれか１項に記載の公共照明システム。
11. 前記電力線スイッチは、前記電力線上の故障を検出する測定手段を有し、前記電力線スイッチは、前記電力線が故障した場合、前記第２の位置に切り替わる請求項１０に記載の公共照明システム。
12. 前記電力線スイッチは、前記電力線上で故障が検出されず、前記安全信号がなくなっている場合、前記第１の位置に切り替わる請求項１１に記載の公共照明システム。
13. 前記公共照明システムは、それぞれが街灯柱通信システムを有する複数の街灯を備え、前記公共照明システムは、前記少なくとも１つの街灯と遠隔サービスセンタとの間の双方向通信を可能にする電力線通信システムをさらに備え、前記通信システムは、前記電力線に接続され、かつ前記電力線に接続された前記複数の街灯から情報を受信する少なくとも１つの装置を有する請求項１から１２のいずれか１項に記載の公共照明システム。
14. 前記複数の街灯のうち少なくとも１つの街灯は、遠隔のサービスおよび／または制御センタと情報を送受する装置を有し、前記装置は、ビデオカメラ、アンテナ、ディスプレイ、および気象検知システム（ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）からなる装置の群に含まれる請求項１３に記載の公共照明システム。
15. 街灯に使用される装置であって、
    電力グリッドに接続する第１の手段と、
    電流を引き出す第１のユニットおよび電位差を発生させる第２のユニットの少なくとも２つの外部ユニットに接続する第２の手段と
    を備え、
    前記第１のユニットを電力線に接続して、前記電力線から電流を引き出させる第１の位置と、前記第２のユニットを前記電力線に接続して、前記電力線の配線に電位差を印加させる第２の位置との間で切り替わるスイッチと、
    前記電力線上の安全信号の存在を検出し、前記安全信号がなくなったか不全である場合に、前記スイッチを前記第１の位置に切り替える通信システムと
    をさらに備える装置。
16. 請求項１５に記載の装置を少なくとも１つ備えるランプ。
17. 少なくとも１つの照明装置を備え、請求項１５に記載の装置を少なくとも１つ備える街灯。

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