JP6787708B2 - 漏電検知装置および漏電検知システム - Google Patents

Description

本発明は、漏電検知装置および漏電検知システムに関する。

従来、商用電源から供給される交流電力を住宅内の複数の電気製品へ配電する交流電力系統と、太陽光発電装置等によって発電した直流電力を蓄電し、状況に応じて交流電力へ変換して交流電力系統へ供給する直流電力系統とを備える住宅用配電システムがある。

かかる配電システムは、発電した直流電力を蓄電する蓄電池を備える。蓄電池は、漏電した場合に、例えば、ユーザや保守作業者等の人が触れると、感電の原因になることがある。蓄電池の漏電に起因する感電の発生は、蓄電池に漏電検知装置を接続しておくことによって予防することが可能である。

特開２０１４−１６１１７３号公報

しかしながら、漏電検知装置は、蓄電池に接続しておいた場合、何らかの原因で直流電力系統から突発的に侵入する高電圧ノイズによって故障が発生することがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高電圧ノイズの侵入による故障の発生を抑制することができる漏電検知装置および漏電検知システムを提供することを目的とする。

実施形態に係る漏電検知装置は、漏電診断部と、リレーとを備える。漏電診断部は、商用電源から供給される交流電力の漏電を検知する漏電検知部を含む交流電力系統との間で電力の授受を行う蓄電池から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う。リレーは、前記蓄電池および前記漏電診断部の間を離接可能に接続する。

実施形態に係る漏電検知装置および漏電検知システムは、高電圧ノイズの侵入による故障の発生を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る漏電検知システムを含む住宅の電力系統を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る漏電検知装置の構成を示す説明図である。 図３は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図４は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図５は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図６は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図７は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図８は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。 図９は、実施形態に係る漏電検知装置の動作説明図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係る漏電検知装置および漏電検知システムについて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。図１は、実施形態に係る漏電検知システム１００を含む住宅の電力系統を示す説明図である。

図１に示すように、実施形態に係る住宅は、交流電力系統ＡＣと直流電力系統ＤＣとを備える。さらに、実施形態に係る住宅は、交流電力系統ＡＣおよび直流電力系統ＤＣの双方に属する電力管理部ＣＶを備える。

交流電力系統ＡＣは、住宅分電盤Ａ１と、切替器Ａ４と、バックアップ用分電盤Ａ５とを含む。住宅分電盤Ａ１は、配電部Ａ２と、漏電検知部Ａ３とを含む。配電部Ａ２は、例えば、発電所等の商用電源Ｅから供給される交流電力を住宅内の複数の電気製品へ配電する。漏電検知部Ａ３は、交流電力系統ＡＣにおける交流電力の漏電を監視し、漏電を検知した場合に、電気製品への交流電力の供給を遮断する。

切替器Ａ４は、バックアップ用分電盤Ａ５の電力供給元を住宅分電盤Ａ１と電力管理部ＣＶとの間で切り替える機器である。切替器Ａ４は、非停電時にバックアップ用分電盤Ａ５の電力供給元を住宅分電盤Ａ１にし、停電時には、バックアップ用分電盤Ａ５の電力供給元を電力管理部ＣＶにする。

バックアップ用分電盤Ａ５は、住宅内の電気製品のうち、停電時にも使用する一部の電気製品へ交流電力を配電する。かかるバックアップ用分電盤Ａ５は、非停電時に、住宅分電盤Ａ１から供給される交流電力を一部の電気製品に配電し、停電時に、電力管理部ＣＶから供給される交流電力を一部の電気製品に配電する。

直流電力系統ＤＣは、太陽光発電システムＤ１と漏電検知システム１００とを含む。太陽光発電システムＤ１は、受光する太陽光を直流電流に変換して電力管理部ＣＶへ出力する。なお、直流電力系統ＤＣは、例えば、家庭用ガス発電システム等、直流電力を発電する他の発電システムをさらに含んでもよい。かかる構成の場合、他の発電システムは、発電した直流電力を電力管理部ＣＶへ出力する。

漏電検知システム１００は、蓄電池Ｄ２と、漏電検知装置１とを含む。蓄電池Ｄ２は、例えば、リチウムイオンバッテリである。蓄電池Ｄ２は、電力管理部ＣＶを介して太陽光発電システムＤ１から入力される電力を蓄電する。また、蓄電池Ｄ２は、電力管理部ＣＶを介して、交流電力系統ＡＣとの間で電力の授受を行う。

電力管理部ＣＶは、非停電時に、太陽光発電システムＤ１から入力される直流電力を蓄電池Ｄ２へ出力して、蓄電池Ｄ２に蓄電させる。また、電力管理部ＣＶは、停電時に、蓄電池Ｄ２から供給される直流電力を交流電力へ変換し、切替器Ａ４を介してバックアップ用分電盤Ａ５へ供給する。また、電力管理部ＣＶは、蓄電池Ｄ２に余剰電力が蓄電されている場合、直流の余剰電力を交流電力に変換し、切替器Ａ４および住宅分電盤Ａ１を介して、売電する処理を行う。

また、電力管理部ＣＶは、商用電源Ｅから住宅分電盤Ａ１を介して夜間に供給される比較的安価な交流電力を直流電力へ変換して蓄電池Ｄ２へ出力し、蓄電池Ｄ２に蓄電させる。そして、電力管理部ＣＶは、昼間に蓄電池Ｄ２から入力される直流電力を交流電力へ変換し、切替器Ａ４を介して、住宅分電盤Ａ１およびバックアップ用分電盤Ａ５へ供給することもできる。

漏電検知装置１は、リレーＳＷ１と、漏電診断部１４とを備える。なお、漏電検知装置１が備える他の構成要素については、図２を参照して後述する。漏電診断部１４は、蓄電池Ｄ２から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う。

かかる漏電診断部１４は、例えば、１日に１回５分間以内という比較的短時間で定期的に漏電検知を自動的に行う。また、漏電診断部１４は、例えば、作業者等が不定期に漏電検知装置１を手動で操作することにより、５分間以内の短時間で漏電診断を行う。

リレーＳＷ１は、蓄電池Ｄ２および漏電診断部１４の間を離接可能に接続する。これにより、漏電検知装置１は、蓄電池Ｄ２の漏電診断を行う場合に、リレーＳＷ１をＯＮ状態にして蓄電池Ｄ２と漏電診断部１４とを接続させることができる。そして、漏電検知装置１は、漏電診断を行わない期間にはリレーＳＷ１をＯＦＦ状態にして、蓄電池Ｄ２と漏電診断部１４との接続を切断することができる。

したがって、漏電検知装置１は、漏電診断を行う時間に比べて遥かに長い漏電診断を行わない期間に、蓄電池Ｄ２との接続を切断状態にすることができるので、直流電力系統ＤＣで突発的に発生する高電圧ノイズが侵入することによる故障の発生を抑制することができる。

次に、図２を参照し、実施形態に係る漏電検知装置１の構成について説明する。図２は、実施形態に係る漏電検知装置１の構成を示す説明図である。図２に示すように、漏電検知装置１は、プロセッサ１０と、診断用回路２０とを備える。

プロセッサ１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。

プロセッサ１０は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された診断プログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する矩形波出力部１１、固着診断部１２、自己診断部１３、漏電診断部１４、リレー駆動診断部１５、およびリレー駆動部１６を備える。

なお、矩形波出力部１１、固着診断部１２、自己診断部１３、漏電診断部１４、リレー駆動診断部１５、およびリレー駆動部１６は、それぞれ一部または全部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

矩形波出力部１１は、固着診断部１２および漏電診断部１４によって各診断が行われる場合に、診断用回路２０へ矩形波を出力する処理部である。固着診断部１２は、矩形波出力部１１から出力される矩形波の応答として、診断用回路２０から入力される電圧信号に基づいて、前述したリレーＳＷ１がＯＮ状態またはＯＦＦ状態で固着しているか否かの固着診断を行う処理部である。

自己診断部１３は、漏電検知機能が正常に機能するか否かの自己診断を漏電検知装置１が行う場合に、診断用回路２０に蓄電池Ｄ２が漏電していない状況を再現した模擬回路を形成する処理部である。

漏電診断部１４は、矩形波出力部１１から出力される矩形波の応答として、診断用回路２０から入力される電圧信号に基づいて、蓄電池Ｄ２から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う処理部である。

リレー駆動部１６は、固着診断部１２、自己診断部１３、および漏電診断部１４によって各診断が行われる場合に、リレーＳＷ１をＯＮ状態にし、各診断が行われない期間には、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態にする処理部である。リレー駆動診断部１５は、リレー駆動部１６がリレーＳＷ１をＯＮ状態にした場合に、コイルＬから入力される電流の有無に基づいて、リレー駆動回路の診断を行う処理部である。これら矩形波出力部１１、固着診断部１２、自己診断部１３、漏電診断部１４、リレー駆動診断部１５、およびリレー駆動部１６の動作の詳細については、図２〜図８を参照して後述する。

診断用回路２０は、矩形波出力部１１と蓄電池Ｄ２の負極である高圧側グランドＨＧＮＤとの間に、矩形波出力部１１側から順に直列接続される第１バッファＢ１、検出抵抗Ｒ１、第１カップリングコンデンサＣ１、およびリレーＳＷ１を備える。また、診断用回路２０は、検出抵抗Ｒ１および第１カップリングコンデンサＣ１の接続点（以下、「第１接続点Ｐ１」と記載する）と、固着診断部１２との間に直列接続される第２バッファＢ２を備える。

また、診断用回路２０は、第１カップリングコンデンサＣ１およびリレーＳＷ１の接続点（以下、「第２接続点Ｐ２」と記載する）と自己診断部１３との間に、第２接続点Ｐ２側から順に直列接続される第２カップリングコンデンサＣ２、模擬絶縁抵抗Ｒ３、および自己診断用スイッチＳＷ３を備える。また、診断用回路２０は、第１接続点Ｐ１と漏電診断部１４との間に、第１接続点Ｐ１側から順に直列接続されるフィルタＦおよび第３バッファＢ３を備える。

また、診断用回路２０は、リレー用電源Ｅ１を備え、リレー用電源Ｅ１とリレー駆動診断部１５との間に直列接続されるコイルＬを備える。また、診断用回路２０は、コイルＬと接地電位である低圧側グランドＬＧＮＤとの間に直列接続されるリレー用スイッチＳＷ２を備える。

第１バッファＢ１、第２バッファＢ２、および第３バッファＢ３は、入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いボルテージフォロワ回路である。検出抵抗Ｒ１は、所定の抵抗値に設定され、矩形波出力部１１から入力される矩形波の電圧値を蓄電池Ｄ２の対地絶縁抵抗Ｒ２とにより分圧するために挿入される抵抗である。

模擬絶縁抵抗Ｒ３は、蓄電池Ｄ２から直流電流が漏電していない場合における蓄電池Ｄ２の対地絶縁抵抗Ｒ２と同等の絶縁能力になる抵抗値が設定された抵抗である。第１カップリングコンデンサＣ１および第２カップリングコンデンサＣ２は、直流電流を遮断する回路素子である。

自己診断用スイッチＳＷ３は、自己診断部１３が自己診断を行う場合に、自己診断部１３によりＯＮされるスイッチであり、例えば、フォトカプラである。フィルタＦは、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、およびバンドパスフィルタが直列接続されたフィルタ回路であり、第１接続点Ｐ１から出力される電圧信号からノイズを除去する。

リレーＳＷ１は、メカニカルリレーである。リレー用電源Ｅ１は、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にするための電源である。コイルＬは、リレー用電源Ｅ１から電流が流れ込むことにより発生する磁界によって、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。リレー用スイッチＳＷ２は、リレー駆動部１６の制御によってＯＮとＯＦＦとが切り替えられ、ＯＮ状態になることによって、リレー用電源Ｅ１からコイルＬへ電流を流すスイッチである。

なお、図２に示す一点鎖線よりも漏電検知装置１側が低圧側であり、一点鎖線よりも蓄電池Ｄ２側が高圧側である。また、高圧側グランドＨＧＮＤと低圧側グランドＬＧＮＤとの間に接続された抵抗は、実装される抵抗ではなく、蓄電池Ｄ２の対地絶縁抵抗Ｒ２である。また、高圧側グランドＨＧＮＤと低圧側グランドＬＧＮＤとの間に接続されたコンデンサは、実装されるコンデンサではなく、寄生容量Ｃ３である。

以下、図３〜図９を参照し、図２に示す漏電検知装置１の動作について説明する。図２〜図９は、実施形態に係る漏電検知装置１の動作説明図である。まず、図３および図４を参照して、漏電検知装置１が蓄電池Ｄ２の漏電診断を行う場合の動作について説明する。

図３には、漏電診断時の電圧信号の流れを示している。図４には、蓄電池Ｄ２からの漏電がない場合に漏電診断部１４に入力される電圧信号の波形と、蓄電池Ｄ２からの漏電がある場合に漏電診断部１４に入力される電圧信号の波形とを示している。なお、図４の縦軸は、電圧値であり、横軸は、時刻である。

図３に示すように、漏電検知装置１が漏電診断を行う場合、まず、リレー駆動部１６は、リレー用スイッチＳＷ２をＯＮにして、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。その後、矩形波出力部１１は、診断用回路２０へ矩形波の電圧信号を出力する。

ここで、蓄電池Ｄ２が漏電していない場合、対地絶縁抵抗Ｒ２の抵抗値が無限大に等しい。このため、診断用回路２０へ入力される電圧信号は、図３に太実線矢印で示すように、第１バッファＢ１、検出抵抗Ｒ１、第１接続点Ｐ１、フィルタＦ、および第３バッファＢ３を経由して漏電診断部１４へ入力される。かかる電圧信号は、フィルタＦによってノイズが除去されて、矩形波の周波数成分が選択的に抽出される。

ただし、蓄電池Ｄ２が漏電している場合には、対地絶縁抵抗Ｒ２の抵抗値が低下する状況になる。このため、かかる場合には、図３に太線矢印で示す電圧信号の経路に加えて、図３に太点線矢印で示すように、第１接続点Ｐ１から第１カップリングコンデンサＣ１、第２接続点Ｐ２、リレーＳＷ１、および対地絶縁抵抗Ｒ２を経由して、低圧側グランドＬＧＮＤへ至る電圧信号の経路も形成される。

これにより、第１接続点Ｐ１における電圧信号の電圧値は、蓄電池Ｄ２が漏電している場合、検出抵抗Ｒ１と対地絶縁抵抗Ｒ２とによって分圧されるため、漏電していない場合に比べて低い値となる。

そこで、漏電診断部１４は、蓄電池Ｄ２が漏電していない場合に、入力されることが予測される電圧信号の電圧のピーク値を基準として、予め漏電判定閾値を決定して記憶する。そして、漏電診断部１４は、第１接続点Ｐ１から入力される電圧信号の電圧値（波高値）に基づいて、蓄電池Ｄ２の漏電を診断する。

具体的には、漏電診断部１４は、入力される出圧信号をサンプリングすることによって、電圧信号の電圧のピーク値を検出し、検出したピーク値と予め記憶された漏電判定閾値とを比較する。

そして、漏電診断部１４は、図４に漏電無と記載された波形のように、サンプリングした電圧信号のピーク値が漏電判定閾値以上である場合に、漏電無と診断する。一方、漏電診断部１４は、図４に漏電有と記載された波形のように、サンプリングした電圧信号のピーク値が漏電判定閾値未満である場合に、漏電有と診断する。

そして、漏電診断部１４は、漏電診断が終了すると、診断結果を図示しない報知部によって報知する。その後、リレー駆動部１６は、リレーＳＷ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り替える。

これにより、漏電検知装置１は、漏電診断を行う比較的短い期間を除く大半の期間に、リレーＳＷ１との接続が切断される。したがって、漏電検知装置１によれば、直流電力系統ＤＣで突発的に生じる高電圧ノイズの侵入による故障の発生を抑制することができる。

次に、図５〜図７を参照し、漏電検知装置１がリレーＳＷ１の固着診断を行う場合の動作について説明する。図５には、固着診断時の電圧信号の流れを示している。図６には、上から順に、第１接続点Ｐ１から入力される固着有時の電圧信号の波形、固着無時の電圧信号の波形、リレーＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦタイミング、電圧信号のサンプリングタイミングを示している。なお、横軸は時刻である。

また、図７には、上から順に、固着診断の再試行を行う場合の電圧信号波形、リレーＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦタイミング、電圧信号のサンプリングタイミングを示している。なお、横軸は時刻である。ここでは、矩形波出力部１１が５００ｍｓ周期の矩形波（山および谷の期間がそれぞれ２５０ｍｓの矩形波）を出力する場合を例に挙げて説明する。

図５に示すように、漏電検知装置１がリレーＳＷ１の固着診断を行う場合、まず、矩形波出力部１１は、診断用回路２０へ矩形波の電圧信号を出力する。このとき、リレーＳＷ１は、ＯＦＦ状態にしておく。

これにより、診断用回路２０へ入力される電圧信号は、図５に太実線矢印で示すように、第１バッファＢ１、検出抵抗Ｒ１、第１接続点Ｐ１、および第２バッファＢ２を経由して固着診断部１２へ入力される。

このように、診断用回路２０は、第２バッファＢ２を介して、固着診断部１２へ電圧信号を入力させることにより、固着診断部１２へ入力される電圧信号が、プロセッサ１０の内部インピーダンスに起因して漏電診断部１４の漏電診断に悪影響を及ぼすことを防止する。

その後、リレー駆動部１６は、リレー用スイッチＳＷ２をＯＮにして、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。これにより、診断用回路２０では、例えば、リレーＳＷ１が解放状態のまま固着（ＯＦＦ固着）していなければ、図５に太点線矢印で示す電圧信号の経路が形成される。

つまり、図５に太線矢印で示す電圧信号の経路に加えて、図５に太点線矢印で示すように、第１接続点Ｐ１から第１カップリングコンデンサＣ１、第２接続点Ｐ２、リレーＳＷ１、および寄生容量Ｃ３を経由して、低圧側グランドＬＧＮＤへ至る電圧信号の経路も形成される。

これにより、第１接続点Ｐ１における電圧信号は、リレーＳＷ１がＯＦＦ固着していなければ、リレーＳＷ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わった場合に、寄生容量Ｃ３が充電される期間、瞬間的に電圧値が低下する。

これに対して、第１接続点Ｐ１における電圧信号は、リレーＳＷ１がＯＦＦ固着していれば、リレーＳＷ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わらず、寄生容量Ｃ３が充電されないので、電圧値が低下することがない。

そこで、固着診断部１２は、事前に電圧信号の電圧のピーク値をサンプリングし、ピーク値の平均値を基準電位として算出して記憶する。そして、固着診断部１２は、リレーＳＷ１がＯＮ状態になってからＯＦＦ状態になるまでの期間に、入力される電圧信号の電圧値が基準電位を下回る期間がない場合、固着有と診断し、入力される電圧信号の電圧値が基準電位を下回る期間がある場合、固着無と診断することができる。

ただし、固着診断部１２は、電圧信号の立上りタイミングと同時に、リレーＳＷ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態になると、固着診断の精度が低下する。具体的には、図６に示すように、電圧信号は、診断用回路２０の特性上、完全な矩形波とはならず、立上りタイミングから徐々に電圧値が上昇した後にピーク値に達する。

このため、固着診断部１２は、電圧信号の立上りタイミングと同時に、リレーＳＷ１がＯＮ状態になって固着診断を開始した場合、電圧信号の電圧値がピーク値に達する前の基準電位未満の電圧値を検出して、固着有と誤診断する恐れがある。

そこで、リレー駆動部１６は、固着診断が行われる場合、図６に示す時刻ｔ０で電圧信号が立ち上がってから、電圧信号の電圧値が十分にピーク値に達する所定時間（ここでは、１４０ｍｓ）後の時刻ｔ２に、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。

そして、固着診断部１２は、リレーＳＷ１がＯＮ状態になる直前の期間（ここでは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの１０ｍｓの期間）にサンプリングした電圧信号のピーク値の平均値を基準電位として算出して記憶する。

その後、固着診断部１２は、リレーＳＷ１がＯＮ状態になってからＯＦＦ状態になるまでの期間に、リレーＳＷ１の固着診断を行う。このとき、電圧信号は、電圧値が既にピーク値に達している。これにより、固着診断部１２は、高精度にリレーＳＷ１のＯＦＦ固着を診断することができる。

なお、固着診断部１２は、上記動作と同様の動作を行うことにより、リレーＳＷ１が閉鎖状態のまま固着（ＯＮ固着）しているか否かを診断することもできる。具体的には、寄生容量Ｃ３は、リレーＳＷ１がＯＮ固着している場合に、矩形波出力部１１から診断用回路２０へ矩形波の電圧信号が入力されると、自然放電する前に矩形波に応じた電圧が順次印加されるので、充電状態が維持される。

このため、第１接続点Ｐ１における電圧信号は、リレー駆動部１６がリレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替える動作を行っても、電圧値が低下することがない。一方、第１接続点Ｐ１における電圧信号は、リレーＳＷ１がＯＮ固着していなければ、リレー駆動部１６がリレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替える動作を行った場合、寄生容量Ｃ３が充電されるので、電圧値が低下する。

このため、固着診断部１２は、リレー駆動部１６がリレーＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替える動作を行った場合に、入力される電圧信号の電圧値が基準電位を下回る期間がない場合、ＯＮ固着有と診断し、下回る期間がある場合、ＯＮ固着無と診断する。

このように、固着診断部１２は、リレーＳＷ１のＯＦＦ固着およびＯＮ固着の区別まではできないが、ＯＦＦ固着またはＯＮ固着の何れかが発生しているか否かについては、診断することができる。固着診断部１２は、固着診断が終了すると、診断結果を図示しない報知部によって報知する。その後、リレー駆動部１６は、時刻ｔ３でリレーＳＷ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り替える。

また、固着診断部１２は、上記した固着診断を複数回繰り返すことによって、固着診断の精度を向上させる。ここで、図７を参照し、固着診断部１２が固着診断を繰り返す場合の動作の一例について説明する。

図７に示すように、ここでは、固着診断部１２へ入力される電圧信号が時刻ｔ０で立上り、２５０ｍｓ後の時刻ｔ３で立ち下がり、その２５０ｍｓ後の時刻ｔ４で次に立ち上がる場合、つまり、電圧信号の周期が５００ｍｓである場合について説明する。

かかる場合、固着診断部１２は、１回目の固着診断のためのサンプリングを時刻ｔ３で終了した後、例えば、次に電圧信号が立ち上がっている期間（時刻ｔ４から２５０ｍｓ後までの期間）に、２回目の固着診断のためのサンプリングを行うと診断精度が低下する。

具体的には、固着診断部１２は、１回目の固着診断と２回目の固着診断との間の時間間隔が１秒未満の場合、２回目の固着診断を開始するまでに、寄生容量Ｃ３の自然放電が完了しないため、正確な固着診断を行うことができない。

そこで、固着診断部１２は、１回目の固着診断を行った電圧信号が次に立ち上がる時刻ｔ４から１秒（１０００ｍｓ）後の時刻ｔ５よりも後に、２回目の固着診断のためのサンプリングを行う。これにより、固着診断部１２は、２回目の固着診断を開始する時点で、既に、寄生容量Ｃ３の自然放電が完了しているので、正確な固着診断を行うことができる。

次に、図８を参照し、漏電検知装置１が自己診断を行う場合の動作について説明する。図８には、自己診断時の電圧信号の流れを示している。図８に示すように、漏電検知装置１は、リレーＳＷ１をＯＦＦ状態にした状態で自己診断を行う。

そして、漏電検知装置１が自己診断を行う場合、自己診断部１３は、自己診断用スイッチＳＷ３をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。その後、矩形波出力部１１は、診断用回路２０へ矩形波の電圧信号を出力する。

診断用回路２０へ入力される電圧信号は、図８に太実線矢印で示すように、第１バッファＢ１、検出抵抗Ｒ１、第１接続点Ｐ１、フィルタＦ、および第３バッファＢ３を経由して漏電診断部１４へ入力される。

このとき、診断用回路２０では、第１バッファＢ１、検出抵抗Ｒ１、第１接続点Ｐ１、第１カップリングコンデンサＣ１、第２接続点Ｐ２、第２カップリングコンデンサＣ２、模擬絶縁抵抗Ｒ３、および自己診断用スイッチＳＷ３を経由して低圧側グランドＬＧＮＤへ至る電圧信号の流れも形成される。

ここで、模擬絶縁抵抗Ｒ３は、前述したように、蓄電池Ｄ２から直流電流が漏電していない場合における蓄電池Ｄ２の対地絶縁抵抗Ｒ２と同等の絶縁能力になる抵抗値が設定された抵抗である。したがって、図８に太点線矢印で示す電圧信号の流れは、蓄電池Ｄ２が漏電していない場合の図３に太点線矢印で示す電圧信号の流れを模擬した流れとなる。

そこで、漏電診断部１４は、入力される電圧信号をサンプリングすることによって、電圧信号の電圧のピーク値を検出し、検出したピーク値と、漏電診断で使用する漏電判定閾値とを比較する。そして、漏電診断部１４は、検出したピーク値が漏電判定閾値以上であれば、漏電検知装置１の漏電診断機能を正常と診断し、検出したピーク値が漏電判定閾値未満であれば、故障と診断することができる。

次に、図９を参照し、漏電検知装置１がリレー駆動回路の動作診断を行う場合の動作について説明する。図９には、リレー駆動回路の動作診断時の電圧信号の流れを示している。図９に示すように、漏電検知装置１がリレー駆動回路の動作診断を行う場合、リレー駆動部１６は、リレー用スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする。

これにより、診断用回路２０には、リレー駆動回路が故障していなければ、リレー用電源Ｅ１からコイルＬを経てリレー駆動診断部１５へ至る電流の流れと、コイルＬからリレー用スイッチＳＷ２を経て低圧側グランドＬＧＮＤへ至る電流の流れとが形成される。一方、リレー駆動回路が故障していれば、かかる電流の流れは形成されない。

そこで、リレー駆動診断部１５は、リレー駆動部１６がリレー用スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態にした場合に、コイルＬからの電流を検知すれば、リレー駆動回路が故障していないと診断し、電流を検知しなければ、リレー駆動回路が故障していると診断することができる。

上述したように、実施形態に係る漏電検知装置は、漏電診断部と、リレーとを備える。漏電診断部は、商用電源から供給される交流電力の漏電を検知する漏電検知部を含む交流電力系統との間で電力の授受を行う蓄電池から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う。リレーは、蓄電池および漏電診断部の間を離接可能に接続する。

これにより、漏電検知装置は、漏電診断を行わない期間にリレーをＯＦＦ状態にすることにより、蓄電池と漏電診断部との接続を切断することができるので、漏電診断を行わない期間に高電圧ノイズが侵入することによる故障の発生を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、住宅に設けられる蓄電池の漏電を検知する場合を例に挙げたが、実施形態に係る漏電検知装置が漏電を検知する対象は、これに限定されるものではない。実施形態に係る漏電検知装置は、例えば、電気自動車や、ハイブリットカー等に設けられる蓄電池等、住宅以外に設けられる他の蓄電池の漏電を検知することもできる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 漏電検知装置
１０ プロセッサ
１１ 矩形波出力部
１２ 固着診断部
１３ 自己診断部
１４ 漏電診断部
１５ リレー駆動診断部
１６ リレー駆動部
２０ 診断用回路
１００ 漏電検知システム
Ａ１ 住宅分電盤
Ａ２ 配電部
Ａ３ 漏電検知部
Ａ４ 切替器
Ａ５ バックアップ用分電盤
ＡＣ 交流電力系統
Ｂ１ 第１バッファ
Ｂ２ 第２バッファ
Ｂ３ 第３バッファ
Ｃ１ 第１カップリングコンデンサ
Ｃ２ 第２カップリングコンデンサ
Ｃ３ 寄生容量
ＣＶ 電力管理部
Ｄ１ 太陽光発電システム
Ｄ２ 蓄電池
ＤＣ 直流電力系統
Ｅ 商用電源
Ｅ１ リレー用電源
Ｆ フィルタ
ＨＧＮＤ 高圧側グランド
Ｌ コイル
ＬＧＮＤ 低圧側グランド
Ｐ１ 第１接続点
Ｐ２ 第２接続点
Ｒ１ 検出抵抗
Ｒ２ 対地絶縁抵抗
Ｒ３ 模擬絶縁抵抗
ＳＷ１ リレー
ＳＷ２ リレー用スイッチ
ＳＷ３ 自己診断用スイッチ

Claims (5)

1. 商用電源から供給される交流電力の漏電を検知する漏電検知部を含む交流電力系統との間で電力の授受を行う蓄電池から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う漏電診断部と、
   前記蓄電池および前記漏電診断部の間を離接可能に接続するリレーと、
   前記リレーを駆動するリレー駆動部と、
   矩形波を出力する矩形波出力部と、
   前記矩形波出力部と前記蓄電池の負極との間に、前記矩形波出力部側から順に直列接続される検出抵抗、カップリングコンデンサ、および前記リレーを含み、前記矩形波出力部から前記矩形波が入力される診断用回路と、
   前記検出抵抗および前記カップリングコンデンサの間の接続点から出力される電圧信号に基づいて、前記リレーの固着診断を行う固着診断部と
   を備え、
   前記リレー駆動部は、
   前記電圧信号の立上りタイミングから所定時間が経過した後に前記リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態にし、前記電圧信号の立下りタイミングで前記リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態にし、
   前記固着診断部は、
   前記リレーがＯＮ状態である期間に、前記電圧信号の電圧値が基準電位を下回る期間がない場合、前記リレーがＯＮ状態またはＯＦＦ状態で固着していると診断する
   ことを特徴とする漏電検知装置。
2. 前記リレー駆動部は、
   前記漏電診断が行われる場合に、前記リレーをＯＮ状態にし、前記漏電診断が行われない期間には、前記リレーをＯＦＦ状態にする
   ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検知装置。
3. 前記接続点から出力される電圧信号からノイズを除去するフィルタ
   を備え、
   前記漏電診断部は、
   前記接続点から前記フィルタを介して入力される電圧信号に基づいて、前記漏電診断を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の漏電検知装置。
4. 前記固着診断部は、
   前記リレーがＯＮ状態になる直前の期間に前記接続点から入力される電圧信号と、前記リレーがＯＮ状態になってからＯＦＦ状態になるまでの期間に前記接続点から入力される電圧信号とに基づいて、前記固着診断を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の漏電検知装置。
5. 商用電源から供給される交流電力の漏電を検知する漏電検知部を含む交流電力系統との間で電力の授受を行う蓄電池と、
   前記蓄電池から直流電力が漏電しているか否かの漏電診断を行う漏電診断部と、
   前記蓄電池および前記漏電診断部の間を離接可能に接続するリレーと、
   前記リレーを駆動するリレー駆動部と、
   矩形波を出力する矩形波出力部と、
   前記矩形波出力部と前記蓄電池の負極との間に、前記矩形波出力部側から順に直列接続される検出抵抗、カップリングコンデンサ、および前記リレーを含み、前記矩形波出力部から前記矩形波が入力される診断用回路と、
   前記検出抵抗および前記カップリングコンデンサの間の接続点から出力される電圧信号に基づいて、前記リレーの固着診断を行う固着診断部と
   を備え、
   前記リレー駆動部は、
   前記電圧信号の立上りタイミングから所定時間が経過した後に前記リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態にし、前記電圧信号の立下りタイミングで前記リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態にし、
   前記固着診断部は、
   前記リレーがＯＮ状態である期間に、前記電圧信号の電圧値が基準電位を下回る期間がない場合、前記リレーがＯＮ状態またはＯＦＦ状態で固着していると診断する
   ことを特徴とする漏電検知システム。

Images