JP2012085444A - Insulation monitoring device for charge and discharge system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation monitoring device monitoring an insulation state of a charge and discharge system, which stores power generated by a solar light panel 11 in a battery 15 and operates a load 12 by using the power stored in the battery 15, with high accuracy.SOLUTION: A switching part 16 is provided between a solar light panel 11 and a battery 15 and between a load 12 and the battery 15. By operating the switching part 16, any one of a charging state, a discharging state, and a neutral state is selected. A DC current sensor 14 is installed on electric lines L1 and L2 connecting the switching part 16 with the battery 15 to detect a current flowing in the electric lines L1 and L2. Based on the detected current, occurrence of a ground fault is detected. An occurrence position of the ground fault is specified depending on a connection position of the switching part 16 at the time when the ground fault is detected. Accordingly, when the ground fault occurs, the occurrence position can be recognized in real time, and thus, a quick response can be taken.

Description

本発明は、発電機で発電される直流電力をバッテリに充電し、該バッテリに充電された電力を負荷に供給して該負荷を駆動する充放電システムに係り、特に、絶縁状態の劣化を監視する絶縁監視装置に関する。   The present invention relates to a charge / discharge system that charges a battery with DC power generated by a generator and supplies the power charged to the battery to drive the load, and in particular, monitors deterioration of the insulation state. The present invention relates to an insulation monitoring device.

近年、自然エネルギーを利用した発電機の開発が進む中で、太陽光パネルを用いた充放電システムの普及が高まっている。太陽光パネルを用いた充放電システムは、発電した電力をバッテリ（蓄電手段）に充電し、その後バッテリに充電された電力を各種の負荷に供給することにより、該負荷を作動させるようにしている。例えば、昼間時には太陽光パネルで発電される電力をバッテリに充電し、夜間時に該バッテリに蓄電した電力を利用して車両用バッテリの充電用の電力として用いている。   In recent years, with the development of generators using natural energy, the spread of charge / discharge systems using solar panels is increasing. A charging / discharging system using a solar panel charges a generated electric power in a battery (power storage means), and then supplies the electric power charged in the battery to various loads to operate the load. . For example, a battery is charged with electric power generated by a solar panel during daytime, and is used as electric power for charging a vehicle battery using electric power stored in the battery at night.

このような充放電システムにおいては、太陽光パネル、負荷、バッテリ、或いはこれらを接続する各種機器に地絡（漏電、絶縁不良）が発生する場合があり、地絡の発生時には即時にこれを検出してバッテリを遮断する等の対応を取る必要がある。そこで、従来よりバッテリと電力変換器の間に直流地落検出器を設け、バッテリの出力側の回路の地落を検出し、地落が発生した場合にバッテリの接続回路を遮断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   In such a charge / discharge system, a ground fault (leakage or insulation failure) may occur in the solar panel, load, battery, or various devices that connect them, and this is detected immediately when a ground fault occurs. Therefore, it is necessary to take measures such as cutting off the battery. Therefore, a conventional method has been proposed in which a DC ground detector is provided between the battery and the power converter to detect a ground failure in the circuit on the output side of the battery and to shut off the battery connection circuit when a ground failure occurs. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２００５−２４５１８５号公報JP 2005-245185 A

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、バッテリと電力変換器との間での地落を検出することができるものの、システム全体での絶縁状態を監視することができないという欠点があった。   However, although the conventional example disclosed in Patent Document 1 described above can detect a ground fall between the battery and the power converter, there is a drawback that the insulation state in the entire system cannot be monitored. there were.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、発電機で発電した電力を蓄電手段に蓄電し、該蓄電手段に蓄電した電力を用いて負荷を作動させる充放電システムの絶縁状態を高精度に監視することが可能な充放電システムの絶縁監視装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to store the power generated by the generator in the power storage means and use the power stored in the power storage means. Another object of the present invention is to provide an insulation monitoring device for a charge / discharge system that can accurately monitor the insulation state of the charge / discharge system that operates the load.

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、発電した電力を直流電力として出力する直流電源（例えば、太陽光パネルの出力、或いは風力発電機で発電した電力を整流した直流電力等）と、該直流電源より出力される直流電力を蓄電する蓄電手段（例えば、バッテリ１５）と、該蓄電手段に蓄電された電力が供給されて作動する負荷を備えた充放電システムの、絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、前記直流電源と前記蓄電手段とを接続する電線、及び前記蓄電手段と前記負荷を接続する電線の少なくとも一方に流れる電流を検出する直流電流検出手段（例えば、電流センサ１４）と、前記直流電流検出手段で検出される電流に基づいて、前記直流電源及び前記負荷のうち少なくとも一方の絶縁状態を監視する絶縁状態監視手段（例えば、制御装置１３）と、前記絶縁監視手段にて、前記直流電源、或いは前記負荷の絶縁状態が不良であると判定された場合に警報信号を出力する警報手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present application is directed to a DC power supply that outputs generated power as DC power (for example, DC power obtained by rectifying the output of a solar panel or the power generated by a wind power generator). Etc.), a storage means (for example, battery 15) for storing DC power output from the DC power supply, and a charge / discharge system provided with a load that operates when supplied with the power stored in the storage means In an insulation monitoring apparatus for monitoring a state, a direct current detection means (for example, a current) that detects a current flowing in at least one of an electric wire connecting the DC power supply and the power storage means, and an electric wire connecting the power storage means and the load. An insulation state monitor that monitors an insulation state of at least one of the DC power supply and the load based on the current detected by the sensor 14) and the DC current detection means. Means (for example, the control device 13) and alarm means (for example, the CPU 21) that outputs an alarm signal when the insulation monitoring means determines that the insulation state of the DC power supply or the load is defective. , Provided.

請求項２に記載の発明は、前記蓄電手段の接続端子を、前記直流電源、または前記負荷に択一的に接続する切り替え手段（例えば、切り替え部１６）を更に備え、前記切り替え手段と前記接続端子とを接続する電線（例えば、Ｌ１，Ｌ２）に、前記直流電流検出手段を設けたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 further includes switching means (for example, a switching unit 16) that selectively connects a connection terminal of the power storage means to the DC power source or the load, and the switching means and the connection The DC current detecting means is provided in an electric wire (for example, L1, L2) connecting the terminal.

請求項３に記載の発明は、前記蓄電手段の接続端子を、前記直流電源、前記負荷、及び前記直流電源と前記負荷のいずれにも接続されない中立位置、のうちのいずれか一つに接続する切り替え手段（例えば、切り替え部１６）を更に備え、前記切り替え手段と前記接続端子とを接続する電線（例えば、Ｌ１，Ｌ２）に、前記直流電流検出手段を設けたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the connection terminal of the power storage means is connected to any one of the DC power supply, the load, and a neutral position that is not connected to any of the DC power supply and the load. Further, a switching means (for example, a switching unit 16) is further provided, and the DC current detection means is provided in an electric wire (for example, L1, L2) connecting the switching means and the connection terminal.

請求項４に記載の発明は、前記絶縁状態監視手段は、前記切り替え手段が前記中立位置に接続されているときの、前記直流電流検出手段で検出される電流に基づいて、前記切り替え手段の絶縁状態を判断することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the insulation state monitoring unit is configured to insulate the switching unit based on a current detected by the DC current detection unit when the switching unit is connected to the neutral position. The state is judged.

請求項５に記載の発明は、前記直流電源は、太陽光パネルであり、前記切り替え手段は、前記太陽光パネル近傍の照度に応じて、前記太陽光パネルと前記蓄電手段との接続、または、前記負荷と前記蓄電手段との接続のいずれかを選択することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the DC power source is a solar panel, and the switching unit is connected to the solar panel and the power storage unit according to the illuminance near the solar panel, or One of connections between the load and the power storage means is selected.

本発明に係る充放電システムの絶縁監視装置では、直流電源（例えば、太陽光パネル１１）と蓄電手段（例えば、バッテリ１５）とを接続する電線、及び蓄電手段と負荷を接続する電線の少なくとも一方に流れる電流を検出する直流電流検出手段を設け、該直流電流検出手段にて検出される電流に基づいて、地絡（絶縁不良）を検出する。従って、地絡が発生した場合には、充放電システム内での地絡した箇所を容易に特定することができ、地絡に対する対処を迅速に行うことができる。また、一つの電流センサ、及び一つの絶縁状態監視手段によりシステム全体の地絡を検出することができるので、装置構成を小規模化することができ、且つ全体のコストダウンを図ることができる。   In the insulation monitoring apparatus for a charge / discharge system according to the present invention, at least one of a wire connecting a DC power source (for example, the solar panel 11) and a power storage means (for example, the battery 15), and a wire connecting the power storage means and a load. DC current detection means for detecting the current flowing through the DC current detection means is provided, and a ground fault (insulation failure) is detected based on the current detected by the DC current detection means. Therefore, when a ground fault occurs, it is possible to easily identify the ground fault location in the charge / discharge system, and to quickly deal with the ground fault. Further, since the ground fault of the entire system can be detected by one current sensor and one insulation state monitoring means, the apparatus configuration can be reduced in scale and the overall cost can be reduced.

本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置が適用される充放電システムの構成を示すブロックである。It is a block which shows the structure of the charging / discharging system to which the insulation monitoring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置の、制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the control apparatus of the insulation monitoring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置の、処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the insulation monitoring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置の、処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the insulation monitoring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置が設けられた充放電システムの構成を示すブロックである。図示のように、この充放電システムは、例えば、一般家庭等に設けられる太陽光パネル１１（直流電源）と、該太陽光パネル１１で発電された直流電力を充電するバッテリ（蓄電手段）１５と、該バッテリ１５に充電された電力により駆動する負荷１２と、太陽光パネル１１とバッテリ１５との接続、或いは負荷１２とバッテリ１５との接続、或いは中立点とバッテリ１５の接続、のいずれか一つが選択されるように切り替える切り替え部１６（切り替え手段）と、を有している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charge / discharge system provided with an insulation monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this charge / discharge system includes, for example, a solar panel 11 (DC power supply) provided in a general home, and a battery (power storage means) 15 that charges DC power generated by the solar panel 11. Any one of the load 12 driven by the electric power charged in the battery 15, the connection between the solar panel 11 and the battery 15, the connection between the load 12 and the battery 15, or the connection between the neutral point and the battery 15. And a switching section 16 (switching means) that switches so that one is selected.

また、切り替え部１６とバッテリ１５を接続する電線Ｌ１，Ｌ２には、該電線Ｌ１，Ｌ２に流れる直流電流Ｉｎ，Ｉｐを検出する電流センサ１４（直流電流検出手段）が設けられており、該電流センサ１４は、制御装置１３（絶縁状態監視手段）に接続されている。電線Ｌ１は、バッテリ１５のマイナス端子に接続され、電線Ｌ２は、バッテリ１５のプラス端子に接続されている。   In addition, the electric wires L1 and L2 connecting the switching unit 16 and the battery 15 are provided with a current sensor 14 (DC current detecting means) that detects DC currents In and Ip flowing through the electric wires L1 and L2. The sensor 14 is connected to the control device 13 (insulation state monitoring means). The electric wire L1 is connected to the negative terminal of the battery 15, and the electric wire L2 is connected to the positive terminal of the battery 15.

負荷１２は、例えば、家電製品や電気自動車等であり、バッテリ１５より出力される直流電力が供給されて駆動する。なお、負荷１２が交流負荷である場合には、バッテリ１５との間に直流電力を交流電力に変換するためのインバータ装置（図示省略）等を設けるようにしても良い。   The load 12 is, for example, a home appliance or an electric vehicle, and is driven by being supplied with DC power output from the battery 15. When the load 12 is an AC load, an inverter device (not shown) for converting DC power to AC power may be provided between the battery 15 and the battery 12.

切り替え部１６は、互いに連動して作動する２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えており、制御装置１３の制御により、３つのポジションに切り替えることが可能とされている。即ち、接点ａ１とａ４が接続され、接点ｂ１とｂ４が接続される充電状態、接点ａ２とａ４が接続され、接点ｂ２とｂ４が接続される中立状態、接点ａ３とａ４が接続され、接点ｂ３とｂ４が接続される放電状態のうちのいずれかの状態が選択されて接続される。   The switching unit 16 includes two switches SW1 and SW2 that operate in conjunction with each other, and can be switched to three positions under the control of the control device 13. That is, the charging state in which the contacts a1 and a4 are connected and the contacts b1 and b4 are connected, the contact a2 and a4 are connected, the neutral state in which the contacts b2 and b4 are connected, the contacts a3 and a4 are connected, and the contact b3 And b4 are selected and connected in a discharge state.

充電状態が選択された場合には、太陽光パネル１１とバッテリ１５が接続されて、該太陽光パネル１１で発電された直流電力が電線Ｌ１，Ｌ２を介してバッテリ１５に供給され、該バッテリ１５を充電する。   When the charging state is selected, the solar panel 11 and the battery 15 are connected, and the DC power generated by the solar panel 11 is supplied to the battery 15 via the electric wires L1 and L2, and the battery 15 To charge.

放電状態が選択された場合には、負荷１２とバッテリ１５が接続されて、該バッテリ１５に充電されている直流電力が電線Ｌ１，Ｌ２を介して負荷１２に供給されて、該負荷１２を駆動可能状態とする。   When the discharge state is selected, the load 12 and the battery 15 are connected, and the DC power charged in the battery 15 is supplied to the load 12 via the electric wires L1 and L2 to drive the load 12. Make it possible.

中立状態が選択された場合には、バッテリ１５の２つの接続端子（＋、−）は、太陽光パネル１１及び負荷１２のいずれにも接続されない中立状態となる。   When the neutral state is selected, the two connection terminals (+, −) of the battery 15 are in a neutral state that is not connected to either the solar panel 11 or the load 12.

以下、図２に示すブロック図を参照して、電流センサ１４及び制御装置１３の詳細について説明する。図２に示すように、電流センサ１４は、検出コイル３２と励磁コイル３１を備えている。検出コイル３２は、中央開口部（図示省略）を有する円形状を有しており、中央部に電線Ｌ１，Ｌ２を挿通させる。更に、検出コイル３２に励磁コイル３１を巻回した状態で該励磁コイル３１に電流を流して、検出コイル３２を励磁させる。その結果、電線Ｌ１に流れる電流と、電線Ｌ２に流れる電流の差分となる直流電流を検出することができる。   The details of the current sensor 14 and the control device 13 will be described below with reference to the block diagram shown in FIG. As shown in FIG. 2, the current sensor 14 includes a detection coil 32 and an excitation coil 31. The detection coil 32 has a circular shape having a central opening (not shown), and the electric wires L1 and L2 are inserted through the central portion. Further, in a state where the excitation coil 31 is wound around the detection coil 32, a current is passed through the excitation coil 31 to excite the detection coil 32. As a result, it is possible to detect a direct current that is the difference between the current flowing through the electric wire L1 and the current flowing through the electric wire L2.

また、制御装置１３は、励磁コイル３１を励磁するための励磁信号を生成して出力する処理を含む総括的な制御を行うＣＰＵ２１と、該ＣＰＵ２１で生成された励磁信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ２２と、該ローパスフィルタ２２より出力される励磁信号を増幅するアンプ２３、及び該アンプ２３で増幅された励磁信号を出力して、電流センサ１４の励磁コイル３１に供給する励磁出力部２４を備えている。   In addition, the control device 13 includes a CPU 21 that performs overall control including processing for generating and outputting an excitation signal for exciting the excitation coil 31, and a low-pass that removes high-frequency components of the excitation signal generated by the CPU 21. A filter 22, an amplifier 23 that amplifies the excitation signal output from the low-pass filter 22, and an excitation output unit 24 that outputs the excitation signal amplified by the amplifier 23 and supplies the excitation signal to the excitation coil 31 of the current sensor 14. I have.

更に、制御装置１３は、電流センサ１４の検出コイル３２で検出される電流信号を入力する検出信号入力部２７と、ＣＰＵ２１より出力される励磁信号に基づいて、検出信号入力部２７にて入力された検出信号を同期検波する同期検波部２６と、同期検波部２６より出力される検出信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ２５を備えている。   Further, the control device 13 is input at the detection signal input unit 27 based on the detection signal input unit 27 for inputting a current signal detected by the detection coil 32 of the current sensor 14 and the excitation signal output from the CPU 21. A synchronous detection unit 26 that synchronously detects the detected signal, and a low-pass filter 25 that removes a high-frequency component of the detection signal output from the synchronous detection unit 26.

そして、ＣＰＵ２１は、ローパスフィルタ２５より出力される検出信号に基づいて、図１に示した電線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流を検出する。詳細には、電線Ｌ１に流れる電流Ｉｎと電線Ｌ２に流れる電流Ｉｐの差分となる電流を検出する。   And CPU21 detects the electric current which flows into the electric wires L1 and L2 shown in FIG. 1 based on the detection signal output from the low-pass filter 25. FIG. Specifically, a current that is the difference between the current In flowing through the electric wire L1 and the current Ip flowing through the electric wire L2 is detected.

また、ＣＰＵ２１は、切り替え部１６にスイッチ制御信号を出力して、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接続状態を前述した充電状態、放電状態、中立状態のいずれかの状態に切り替える処理を実行する。例えば、太陽光パネル１１の近傍に照度センサ（図示省略）を設置し、該照度センサにより昼間時であると判断された場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ、ａ１，ｂ１側に接続して充電状態とし、夜間時であると判断された場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ、ａ３，ｂ３側に接続して放電状態とするように制御する。また、予め設定した時刻となった場合（例えば、１時間毎に設定される時刻）や、操作者による切り替え操作が行われた場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ、ａ２，ｂ２側に接続して中立状態とするように制御する。   Further, the CPU 21 outputs a switch control signal to the switching unit 16 and executes a process of switching the connection state of the switches SW1 and SW2 to any one of the above-described charging state, discharging state, and neutral state. For example, if an illuminance sensor (not shown) is installed in the vicinity of the solar panel 11 and the illuminance sensor determines that it is daytime, switches SW1 and SW2 are connected to the a1 and b1 sides, respectively. When it is determined that it is in the charged state and at night, the switches SW1 and SW2 are connected to the a3 and b3 sides, respectively, and controlled to be in the discharged state. Further, when the preset time is reached (for example, the time set every hour) or when the switching operation by the operator is performed, the switches SW1 and SW2 are connected to the a2 and b2 sides, respectively. Then, control is performed to achieve a neutral state.

更に、ＣＰＵ２１は、検出コイル３２で検出される電流に基づき、予め設定した閾値電流（例えば、１０ｍＡ）以上の電流が検出された場合には、充放電システムのいずれかの箇所で地絡（絶縁状態が不良）が発生しているものと判断し、上位システム等に警報信号を出力する処理を実行する。つまり、充放電システムにて地絡が発生していない場合には、電線Ｌ１に流れる電流Ｉｎと電線Ｌ２に流れる電流Ｉｐは等しくなるので、電流センサ１４で検出される電流値は、各電流Ｉｎ，Ｉｐが相殺されてほぼゼロとなる。これに対して、電流センサ１４にて電流が検出されるということは、マイナス端子に流れる電流Ｉｎとプラス端子に流れる電流Ｉｐのバランスがとれていないということであり、いずれかの箇所で地絡が発生しているものと判断する。本実施形態では、電流センサ１４にて１０ｍＡ以上の電流が検出された場合に、地絡が発生しているものと判断する。即ち、ＣＰＵ２１は、絶縁状態監視手段にて、直流電源、或いは負荷の絶縁状態が不良であると判定された場合に警報信号を出力する警報手段としての機能を備える。なお、地絡と判定する電流は１０ｍＡに限定されるものではない。また、上位システムとは、例えば、充放電システムと離間した場所に設けられ、データ通信にて警報信号を受信して充放電システム全体を監視するシステムである。   Further, when a current exceeding a preset threshold current (for example, 10 mA) is detected based on the current detected by the detection coil 32, the CPU 21 detects a ground fault (insulation) at any point in the charge / discharge system. It is determined that the state is bad), and processing for outputting an alarm signal to the host system or the like is executed. That is, when a ground fault has not occurred in the charge / discharge system, the current In flowing through the electric wire L1 and the current Ip flowing through the electric wire L2 are equal to each other. , Ip cancels each other and becomes almost zero. On the other hand, the fact that the current is detected by the current sensor 14 means that the current In flowing through the minus terminal and the current Ip flowing through the plus terminal are not balanced, and a ground fault occurs at any point. Is determined to have occurred. In this embodiment, when a current of 10 mA or more is detected by the current sensor 14, it is determined that a ground fault has occurred. That is, the CPU 21 has a function as an alarm unit that outputs an alarm signal when the insulation state monitoring unit determines that the DC power supply or the load insulation state is defective. In addition, the electric current determined to be a ground fault is not limited to 10 mA. Further, the host system is a system that is provided at a location separated from the charge / discharge system, for example, and receives the alarm signal through data communication to monitor the entire charge / discharge system.

また、ＣＰＵ２１は、地絡が発生していると判断した際に、図１に示す切り替え部１６のスイッチＳＷ１，ＳＷ２がａ１，ｂ１側に接続されている場合（充電状態）には、太陽光パネル１１に地落（電流Ｉ１）が発生しているものと判断し、ＳＷ１，ＳＷ２がａ３，ｂ３に接続されている場合（放電状態）には、負荷１２に地落（電流Ｉ２）が発生しているものと判断する。更に、ＳＷ１，ＳＷ２がａ２，ｂ２に接続されている場合（中立状態）には、切り替え部１６に地落（電流Ｉ３）が発生しているものと判断する。   In addition, when the CPU 21 determines that a ground fault has occurred, when the switches SW1 and SW2 of the switching unit 16 illustrated in FIG. 1 are connected to the a1 and b1 sides (charged state), sunlight is generated. When it is determined that the ground (current I1) is generated in the panel 11, and SW1 and SW2 are connected to a3 and b3 (discharge state), the ground (current I2) is generated in the load 12. Judge that you are doing. Further, when SW1 and SW2 are connected to a2 and b2 (neutral state), it is determined that the ground (current I3) is generated in the switching unit 16.

次に、上述のように構成された本実施形態に係る絶縁監視装置の作用について説明する。図３，図４は、制御装置１３のＣＰＵ２１による処理手順を示すフローチャートである。   Next, the operation of the insulation monitoring apparatus according to this embodiment configured as described above will be described. 3 and 4 are flowcharts showing a processing procedure performed by the CPU 21 of the control device 13.

初めに、ＣＰＵ２１は、予め設定した所定の検査タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１１）。この検査タイミングは、例えば、１日に１回の指定時刻や１時間間隔等として決められており、この検査タイミングである場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、図４に示すステップＳ３１の処理に進む。   First, the CPU 21 determines whether or not it is a predetermined inspection timing set in advance (step S11). This inspection timing is determined, for example, as a designated time once a day, an hourly interval, or the like. If it is this inspection timing (YES in step S11), the processing in step S31 shown in FIG. 4 is performed. move on.

そして、検査タイミングでない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ＣＰＵ２１は、電流センサ１４にてバッテリ１５に接続された電線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流（ＩｐとＩｎの差分となる電流）を検出する（ステップＳ１２）。   If it is not the inspection timing (NO in step S11), the CPU 21 detects the current (current that is the difference between Ip and In) flowing through the electric wires L1 and L2 connected to the battery 15 by the current sensor 14 ( Step S12).

ＣＰＵ２１は、電流センサ１４で検出される電流が１０ｍＡ以上であり、且つこの電流が５秒以上継続したか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、１０ｍＡ以上の電流が５秒以上継続していないと判定された場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、本処理を終了する。   The CPU 21 determines whether or not the current detected by the current sensor 14 is 10 mA or more and this current has continued for 5 seconds or more (step S13). If it is determined that a current of 10 mA or more has not continued for 5 seconds or longer (NO in step S13), the process ends.

他方、１０ｍＡ以上の電流が５秒以上継続したと判定された場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、切り替え部１６のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が、太陽光パネル１１側に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。即ち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、それぞれａ１，ｂ１側に接続されているか否かを判定する。   On the other hand, when it is determined that a current of 10 mA or more has continued for 5 seconds or more (YES in step S13), it is determined whether or not the switches SW1 and SW2 of the switching unit 16 are connected to the solar panel 11 side. (Step S14). That is, it is determined whether or not the switches SW1 and SW2 are connected to the a1 and b1 sides, respectively.

そして、太陽光パネル１１側に接続されていると判定された場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、太陽光パネル１１にて地落が発生しているものと判定し（ステップＳ１６）、上位システムにこの旨を報知するための警報信号を出力する。   And when it determines with it being connected to the solar panel 11 side (it is YES at step S14), it determines with the groundfall having generate | occur | produced in the solar panel 11 (step S16), and a high-order system. An alarm signal for notifying this is output.

他方、太陽光パネル１１側に接続されていないと判定された場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、切り替え部１６のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が、負荷１２側に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１５）。即ち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、それぞれａ３，ｂ３側に接続されているか否かを判定する。   On the other hand, when it is determined that it is not connected to the solar panel 11 side (NO in step S14), it is determined whether or not the switches SW1 and SW2 of the switching unit 16 are connected to the load 12 side ( Step S15). That is, it is determined whether the switches SW1 and SW2 are connected to the a3 and b3 sides, respectively.

そして、負荷１２側に接続されていると判定された場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、負荷１２にて地落が発生しているものと判定し（ステップＳ１７）、上位システムにこの旨を報知するための警報信号を出力する。   If it is determined that the load is connected to the load 12 (YES in step S15), it is determined that a ground failure has occurred in the load 12 (step S17), and this is notified to the host system. An alarm signal for notification is output.

また、所定の検査タイミングである場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を中立点に切り替える。即ち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が、それぞれａ２，ｂ２に接続されるように切り替える（図４のステップＳ３１）。   If it is a predetermined inspection timing (YES in step S11), the switches SW1 and SW2 are switched to the neutral point. That is, the switches SW1 and SW2 are switched so as to be connected to a2 and b2, respectively (step S31 in FIG. 4).

その後、電流センサ１４による電流検出を行い（ステップＳ３２）、電流センサ１４で検出される電流が１０ｍＡ以上であり、且つこの電流が５秒以上継続したか否かを判定する（ステップＳ３３）。そして、１０ｍＡ以上の電流が５秒以上継続していないと判定された場合には（ステップＳ３３でＮＯ）、本処理を終了する。また、１０ｍＡ以上の電流が５秒以上継続していると判定された場合には（ステップＳ３３でＹＥＳ）、切り替え部１６にて地絡が発生しているものと判定し（ステップＳ３４）、上位システムにこの旨を報知するための警報信号を出力する。   Thereafter, current detection by the current sensor 14 is performed (step S32), and it is determined whether or not the current detected by the current sensor 14 is 10 mA or more and the current continues for 5 seconds or more (step S33). If it is determined that a current of 10 mA or more has not continued for 5 seconds or longer (NO in step S33), the process ends. If it is determined that a current of 10 mA or more continues for 5 seconds or longer (YES in step S33), it is determined that a ground fault has occurred in the switching unit 16 (step S34). An alarm signal for notifying the system of this fact is output.

こうして、太陽光パネル１１側、負荷１２側、或いは切り替え部１６のいずれかにて地絡が発生した場合には、地絡位置を特定した上で地絡が発生したことを操作者に通知することができるのである。   Thus, when a ground fault occurs on any of the solar panel 11 side, the load 12 side, or the switching unit 16, the operator is notified that the ground fault has occurred after specifying the ground fault position. It can be done.

このようにして、本実施形態に係る充放電システムの絶縁監視装置では、バッテリ１５のプラス端子、及びマイナス端子に接続される電線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流Ｉｎ，Ｉｐを直流の電流センサ１４で検出し、検出された電流が１０ｍＡであり、且つこの電流が５秒以上継続して流れた場合には、充放電システムのいずれかの箇所で地絡が発生しているものと判断する。更に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接続状態により、地絡の発生箇所が太陽光パネル１１側であるか、負荷１２側であるか、或いは切り替え部１６であるかを特定することができる。   In this way, in the insulation monitoring device for the charge / discharge system according to the present embodiment, the DC current sensor 14 detects the currents In and Ip flowing in the electric wires L1 and L2 connected to the positive terminal and the negative terminal of the battery 15. If the detected current is 10 mA and this current continues to flow for 5 seconds or more, it is determined that a ground fault has occurred at any point in the charge / discharge system. Furthermore, it is possible to specify whether a ground fault occurs on the solar panel 11 side, the load 12 side, or the switching unit 16 based on the connection state of the switches SW1 and SW2.

従って、地絡が発生した場合には、地絡の発生箇所を特定して操作者に通知することができ、地絡が発生した場合には即時にこの問題に対処することができる。また、一つの電流センサ１４、及び制御装置１３で充放電システム全体の地絡状態を監視することができるので、システム全体の小型化、低コスト化を図ることができる。   Therefore, when a ground fault occurs, the location where the ground fault occurs can be identified and notified to the operator, and when a ground fault occurs, this problem can be dealt with immediately. In addition, since the ground fault state of the entire charging / discharging system can be monitored by the single current sensor 14 and the control device 13, the entire system can be reduced in size and cost.

なお、上述した実施形態では、照度センサを用いて昼間時には充電状態とし、夜間時には放電状態とする場合について説明したが、照度センサを使用せず、現在時刻で充電、放電を切り替えることも可能である。例えば、午前６時となったら充電状態に切り替え、午後６時となったら放電状態に切り替えるようにすることも可能である。   In the above-described embodiment, the illuminance sensor is used to set the charging state during the daytime and the discharging state at night. However, it is also possible to switch between charging and discharging at the current time without using the illuminance sensor. is there. For example, it is possible to switch to the charging state at 6:00 am and switch to the discharging state at 6:00 pm.

また、上記した実施形態では、直流電源として、太陽光パネル１１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、自然エネルギーを利用して発電した電力を直流電力として出力する直流電源について適用することができる。例えば、風力発電で発電される交流電力を直流電力に変換して出力する電源（直流電源）を用いることも可能である。   In the above-described embodiment, the solar panel 11 has been described as an example of the DC power source. However, the present invention is not limited to this, and power generated using natural energy is used as DC power. The present invention can be applied to a DC power source that outputs. For example, it is also possible to use a power supply (DC power supply) that converts AC power generated by wind power generation into DC power and outputs it.

更に、上記した実施形態では、切り替え部１６を用いて、充電状態と放電状態を切り替える例について説明したが、太陽光パネル１１とバッテリ１５を電線を用いて直接接続し、且つバッテリ１５と負荷１２を電線を用いて直接接続する構成とし、各電線に流れる直流電流を検出することにより、太陽光パネル１１側に発生する地絡、或いは負荷１２側に発生する地絡を検出するように構成しても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the charging state and the discharging state are switched using the switching unit 16 has been described. However, the solar panel 11 and the battery 15 are directly connected using electric wires, and the battery 15 and the load 12 are connected. Are connected directly using electric wires, and are configured to detect a ground fault occurring on the solar panel 11 side or a ground fault occurring on the load 12 side by detecting a direct current flowing through each electric wire. May be.

また、上述した実施形態では、切り替え部１６が充電状態（ａ１，ｂ１の接続）、放電状態（ａ３，ｂ３の接続）、及び中立状態（ａ２，ｂ２の接続）の３つのポジションに選択可能とする例について説明したが、切り替え部１６の絶縁状態を監視する必要がなければ、充電状態と放電状態の２つのうちのいずれかに切り替える構成とすることも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the switching unit 16 can be selected in three positions: a charging state (connection of a1 and b1), a discharging state (connection of a3 and b3), and a neutral state (connection of a2 and b2). Although the example to do was demonstrated, if it is not necessary to monitor the insulation state of the switching part 16, it can also be set as the structure switched to either one of two states, a charge state and a discharge state.

更に、上述した実施形態では、バッテリ１５のプラス端子に接続される電線Ｌ２、及びマイナス端子に接続される電線Ｌ１に流れる電流Ｉｐ，Ｉｎに基づいて、地絡を検出する構成としたが、バッテリ１５とグランドとの間に接地線を設け、該接地線に電流センサを設けることにより、バッテリ１５の地絡電流Ｉ４を検出する構成とすることも可能である。この場合には、バッテリ１５自体に地絡電流Ｉ４が流れたことを検出することができ、より広範囲に地絡を検出することが可能となる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the ground fault is detected based on the currents Ip and In flowing in the electric wire L2 connected to the plus terminal of the battery 15 and the electric wire L1 connected to the minus terminal. It is also possible to provide a configuration in which a grounding current I4 of the battery 15 is detected by providing a grounding wire between 15 and the ground and providing a current sensor on the grounding wire. In this case, it can be detected that the ground fault current I4 has flowed through the battery 15 itself, and a ground fault can be detected in a wider range.

以上、本発明の充放電システムの絶縁監視装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。   As mentioned above, although the insulation monitoring apparatus of the charging / discharging system of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is arbitrary structures which have the same function. Can be replaced with something.

本発明は、バッテリに電力を蓄電して負荷を駆動する充放電システムの絶縁状態を監視することに利用することができる。   The present invention can be used to monitor the insulation state of a charge / discharge system that stores electric power in a battery and drives a load.

１１ 太陽光パネル（直流電源）
１２ 負荷
１３ 制御装置
１４ 電流センサ（電流検出手段）
１５ バッテリ（蓄電手段）
１６ 切り替え部（切り替え手段）
２１ ＣＰＵ
２２ ＬＰＦ
２３ アンプ
２４ 励磁出力部
２５ ＬＰＦ
２６ 同期検波部
２７ 検出信号入力部
３１ 励磁コイル
３２ 検出コイル 11 Solar panel (DC power supply)
12 Load 13 Control device 14 Current sensor (current detection means)
15 Battery (electric storage means)
16 switching part (switching means)
21 CPU
22 LPF
23 Amplifier 24 Excitation output section 25 LPF
26 Synchronous detection unit 27 Detection signal input unit 31 Excitation coil 32 Detection coil

Claims (5)

発電した電力を直流電力として出力する直流電源と、該直流電源より出力される直流電力を蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段に蓄電された電力が供給されて作動する負荷を備えた充放電システムの、絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、
前記直流電源と前記蓄電手段とを接続する電線、及び前記蓄電手段と前記負荷を接続する電線の少なくとも一方に流れる電流を検出する直流電流検出手段と、
前記直流電流検出手段で検出される電流に基づいて、前記直流電源及び前記負荷のうち少なくとも一方の絶縁状態を監視する絶縁状態監視手段と、
前記絶縁監視手段にて、前記直流電源、或いは前記負荷の絶縁状態が不良であると判定された場合に警報信号を出力する警報手段と、
を備えたことを特徴とする充放電システムの絶縁監視装置。 A DC power supply that outputs generated power as DC power, a storage means that stores the DC power output from the DC power supply, and a charge / discharge system that includes a load that operates when the power stored in the storage means is supplied In the insulation monitoring device for monitoring the insulation state,
DC current detection means for detecting a current flowing in at least one of an electric wire connecting the DC power source and the power storage means, and an electric wire connecting the power storage means and the load;
Insulation state monitoring means for monitoring an insulation state of at least one of the DC power supply and the load based on the current detected by the DC current detection means;
An alarm means for outputting an alarm signal when the insulation monitoring means determines that the insulation state of the DC power supply or the load is defective;
An insulation monitoring device for a charge / discharge system, comprising: 前記蓄電手段の接続端子を、前記直流電源、または前記負荷に択一的に接続する切り替え手段を更に備え、前記切り替え手段と前記接続端子とを接続する電線に、前記直流電流検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の充放電システムの絶縁監視装置。   The battery further includes switching means for selectively connecting the connection terminal of the power storage means to the DC power supply or the load, and the DC current detection means is provided on the electric wire connecting the switching means and the connection terminal. The insulation monitoring apparatus for a charge / discharge system according to claim 1. 前記蓄電手段の接続端子を、前記直流電源、前記負荷、及び前記直流電源と前記負荷のいずれにも接続されない中立位置、のうちのいずれか一つに接続する切り替え手段を更に備え、前記切り替え手段と前記接続端子とを接続する電線に、前記直流電流検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の充放電システムの絶縁監視装置。   The switching means further comprises switching means for connecting the connection terminal of the power storage means to any one of the DC power supply, the load, and a neutral position not connected to any of the DC power supply and the load, The insulation monitoring device for a charge / discharge system according to claim 1, wherein the direct current detection means is provided on an electric wire connecting the connection terminal and the connection terminal. 前記絶縁状態監視手段は、前記切り替え手段が前記中立位置に接続されているときの、前記直流電流検出手段で検出される電流に基づいて、前記切り替え手段の絶縁状態を判断することを特徴とする請求項３に記載の充放電システムの絶縁監視装置。   The insulation state monitoring means determines an insulation state of the switching means based on a current detected by the DC current detection means when the switching means is connected to the neutral position. The insulation monitoring apparatus for a charge / discharge system according to claim 3. 前記直流電源は、太陽光パネルであり、前記切り替え手段は、前記太陽光パネル近傍の照度に応じて、前記太陽光パネルと前記蓄電手段との接続、または、前記負荷と前記蓄電手段との接続のいずれかを選択することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の充放電システムの絶縁監視装置。   The DC power source is a solar panel, and the switching means is connected between the solar panel and the power storage means, or connected between the load and the power storage means, depending on the illuminance near the solar panel. Any one of these is selected, The insulation monitoring apparatus of the charging / discharging system of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.

Images