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KR20210004386A - method and apparatus for ground potential monitering of battery energy storage system - Google Patents

method and apparatus for ground potential monitering of battery energy storage system Download PDF

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KR20210004386A
KR20210004386A KR1020190080733A KR20190080733A KR20210004386A KR 20210004386 A KR20210004386 A KR 20210004386A KR 1020190080733 A KR1020190080733 A KR 1020190080733A KR 20190080733 A KR20190080733 A KR 20190080733A KR 20210004386 A KR20210004386 A KR 20210004386A
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최형석
황소연
이규영
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주식회사 티팩토리
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Abstract

The present invention provides a system for monitoring an accurate operation and state of a ground wire fastened to a rack frame in a battery energy storage system (BESS), wherein the C-mode ground potential and the D-mode potential of a connecting line, which measure the potential of each node of a mesh ground network generated by an induced current by surge and a leakage current flowing when insulation breakdown of the rack frame and internal battery cells occurs, is detected, a ground current is detected, and a state of each ground wire is monitored through the same.

Description

배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치{method and apparatus for ground potential monitering of battery energy storage system}Ground potential monitoring apparatus for battery energy storage system

본 발명은 태양광으로부터 발전된 전기를 배터리에너지저장장치(ground potential Monitering of Battery Energy Storage System: BESS)에서 상시 안정된 접지전위를 유지할 수 있도록 접지체계를 감시하도록 함으로써 적절한 유지보수와 BESS의 절연파괴 및 전압 유도에 따른 접지전위 상승에 의한 통신장애로 인한 배터리관리시스템(Battery Management System ; BMS) 또는 전력관리시스템(Power Management System ; PMS)의 오동작 및 에러에 의한 화재를 예방하도록 하는 배터리에너지저장장치의 접지전위 모니터링 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention monitors the grounding system so that electricity generated from solar power can always be maintained at a stable ground potential in a ground potential monitoring of battery energy storage system (BESS), thereby providing adequate maintenance and insulation breakdown and voltage of the BESS. Grounding of the battery energy storage device to prevent the malfunction of the battery management system (BMS) or power management system (PMS) due to communication failure due to the rise of the ground potential due to induction and fire caused by errors. It relates to a potential monitoring method and an apparatus therefor.

태양광을 중심으로 하는 신재생에너지의 사용이 꾸준히 증가하는 추세에 있다고는 하나 간헐적인 출력변동이나 화재등으로 인한 문제등도 동반하여 증가하는 추세에 있어 등록특허 10-1732436호(발명의 명칭: 태양광발전장치와 에너지저장장치의 스마트 소방방재 시스템)(이하, ‘종래기술’이라 함)와 같은 기술이 개발되었다.Although it is said that the use of new and renewable energy centered on solar power is on a steadily increasing trend, there is a trend of increasing with problems due to intermittent output fluctuations or fires, etc. Registered Patent No. 10-1732436 (name of the invention: Technologies such as the smart fire protection system of solar power generation devices and energy storage devices (hereinafter referred to as'conventional technologies') have been developed.

이러한 종래기술은 태양광발전장치와 에너지저장장치에 온도센서를 각각 설치하고, 화재가 발생했을 때 온도센서가 특정온도 이상이 된 것을 감지하게 되면 자동소화장치를 작동시켜 소화시키도록 함으로써 화재진압을 하도록 하는 구성을 이루고 있다. This prior art installs temperature sensors in the photovoltaic power generation device and the energy storage device, respectively, and when a fire occurs, when the temperature sensor detects that the temperature exceeds a specific temperature, the automatic fire extinguishing device is operated to extinguish fires. It has a configuration that allows it to be made.

이러한 종래기술에서는 배터리 셀(cell)들간, 또는 배터리 셀들과 적층한 랙(rack) 사이에 절연파괴가 발생한 경우에 랙의 접지상태가 불량하게 된 경우에는 배터리관리시스템(Battery Management System ; BMS) 또는 전력관리시스템(Power Management System ; PMS)의 오동작 및 에러에 의한 화재가 발생할 가능성이 존재하게 된다. 그러나 종래기술에서와 같이 단순히 배터리 저장공간에 온도를 감지하여 설정온도 이상인 경우에 소화기를 작동시킨다고 하여도 접지불량의 근본원인이 해결되지 않는 경우에는 배터리관리시스템(Battery Management System ; BMS) 또는 전력관리시스템(Power Management System ; PMS)과 같은 관리장치들의 오동작에 의해 위험인자를 감지하지 못해 화재로 이어지는 경우가 발생한다. In such a conventional technique, when insulation breakdown occurs between battery cells or between battery cells and stacked racks, when the grounding condition of the rack becomes poor, a battery management system (BMS) or There is a possibility that a fire may occur due to malfunctions and errors of the Power Management System (PMS). However, as in the prior art, if the root cause of the ground fault is not solved even if the fire extinguisher is operated when the temperature is above the set temperature by simply sensing the temperature in the battery storage space, the battery management system (BMS) or power management system There are cases where it leads to a fire because it cannot detect a risk factor due to malfunction of management devices such as the system (Power Management System; PMS).

따라서 에너지 저장장치의 안정적인 운전과 관리장치의 오동작 및 통신장애에 의한 전기적 요인에 의한 화재 예방 및 방지의 대책을 수립하기 위하여 랙들의 접지전위의 상시 감시체제가 필수적이라 할 수 있다.Therefore, in order to establish stable operation of the energy storage device and prevent and prevent fire due to electrical factors caused by malfunction of the management device and communication failure, it can be said that the constant monitoring system of the ground potential of the racks is essential.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위를 상시로 감시할 수 있도록 하는 감시 시스템을 구축하여 배터리관리시스템(Battery Management System ; BMS) 또는 전력관리시스템(Power Management System ; PMS)의 오동작 및 에러에 의한 전기적 요인의 화재예방 및 방지를 위한 것이다.The present invention is to solve such a problem, and the problem of the present invention is to establish a monitoring system that can constantly monitor the ground potential of a battery energy storage device, and thereby a battery management system (BMS) or power management system. This is to prevent and prevent fire from electrical factors caused by malfunctions and errors of the system (Power Management System; PMS).

또한 본 발명의 다른 해결과제는 내부에 배터리 셀들이 설치된 랙들의 접지선의 C-모드(common mode)의 접지전위와 함께 랙들의 접지선들 사이에 발생되는 D- 모드(차등모드:differential mode)의 전위를 감시하기 위한 것이다.In addition, another problem of the present invention is the potential of the D-mode (differential mode) generated between the ground lines of the racks together with the ground potential of the C-mode (common mode) of the ground lines of the racks with battery cells installed therein. It is to monitor.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 내부에 배터리 셀들이 설치된 랙들의 절연파괴에 의한 접지전류를 상시 감시 하도록 하기 위한 것이다.In addition, another problem of the present invention is to constantly monitor the ground current due to insulation breakdown of racks with battery cells installed therein.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 배터리 에너지 저장장치의 랙들 중에 감시되는 특정부위의 c-모드, d-모드, 접지전류의 수치에 따라서 정상, 비정상 상태를 모니터에 표출하도록 함으로써 접지불량을 보수하도록 하고, 관리장치의 오동작으로 인한 전기적 요인의 화재를 예방할 수 있도록 하기 위한 것이다. In addition, another problem of the present invention is to repair ground faults by displaying normal and abnormal conditions on the monitor according to the values of c-mode, d-mode, and ground current of a specific part monitored among racks of battery energy storage devices. And, it is to prevent fire due to electrical factors caused by malfunction of the management device.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 랙 프레임과 상기 랙 프레임의 내부에 설치된 복수개의 배터리 셀들로 이루어진 복수개의 랙들이 설치되고, 랙들의 배터리셀들이 출력단자(+), (-)를 갖는 전력라인에 직렬로 연결되며, 랙들에는 랙 프레임과 내부의 배터리셀들의 절연파괴가 검출되는 TBMS(Tray Battery Management System)가 설치되고, 상기 출력단자에는 전력라인에 서지(surge)가 유입되는 것을 검출하는 BMS(Battery Management System)가 설치되는 BESS(Battery Energy Storage System)의 랙 프레임에 연결된 접지선과 접지선들 간에 연결된 연결선들로 이루어진 메쉬(mesh)형태로 연결된 접지선들의 접지상태를 감시하기 위한 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치에 있어서: 각각의 접지선의 접지전위인 C-모드(Common Mode) 접지전위를 검출하는 C-모드 전위검출부; 접지선들을 상호 연결하는 연결선들의 양단에 검출되는 전압인 D-모드(Differential Mode)전위을 검출하는 D-모드 전위검출부; 서지가 유입되거나 랙 프레임과 랙 프레임 내부의 배터리 셀들의 간에 절연파괴가 이루어질 때 C- 모드 전위검출부와 D-모드 전위검출부로 입력된 데이터를 기저장된 정상범위의 C- 모드 전위와 D-모드 전위의 범위인지를 판별하여 접지선들이 정상상태인지 비정상상태인지를 판별하고, 이를 표시부에 표시하는 콘트롤러를 포함하는 것이다.The solution means for solving the above problem is a power line having a rack frame and a plurality of racks consisting of a plurality of battery cells installed inside the rack frame, and the battery cells of the racks having output terminals (+) and (-). It is connected in series to the racks, and TBMS (Tray Battery Management System) for detecting insulation breakdown of the rack frame and internal battery cells is installed at the racks, and BMS for detecting surge inflow into the power line at the output terminal A battery energy storage device for monitoring the grounding status of the ground wires connected in a mesh form consisting of the ground wires connected to the rack frame of the BESS (Battery Energy Storage System) where the (Battery Management System) is installed and the connection wires connected between the ground wires. A ground potential monitoring apparatus, comprising: a C-mode potential detector for detecting a C-mode ground potential, which is a ground potential of each ground wire; A D-mode potential detector for detecting a D-mode potential, which is a voltage detected at both ends of the connecting lines connecting the ground lines to each other; When a surge is introduced or an insulation breakdown occurs between the rack frame and the battery cells inside the rack frame, the data input to the C-mode potential detection unit and the D-mode potential detection unit are stored in the normal range of the C-mode potential and D-mode potential. It includes a controller that determines whether the ground wire is in a normal or abnormal state by determining whether it is within the range of, and displays it on the display.

또한 본 발명에 있어서, 각각의 접지선들에 설치된 전류계로부터 접지전류값을 입력받는 접지전류검출부를 더 포함하고, 상기 콘트롤러는 상기 접지전류검출부로부터 입력되는 접지전류가 기저장된 정상범위의 접지전류인지 비정상범위의 접지전류인지를 판단하여 각각의 접지선들이 정상상태인지 비정상상태인지 판별하는 것이다. In addition, in the present invention, further comprising a ground current detection unit that receives a ground current value from an ammeter installed on each of the ground lines, the controller is abnormal whether the ground current input from the ground current detection unit is a pre-stored ground current within a normal range. It is to determine whether each ground line is in a normal or abnormal state by determining whether it is in the range of the ground current.

또한 본 발명에 있어서 상기 콘트롤러는 O.S를 담당하며 연결된 제어대상을 제어하는 제어모듈; 상기 서지유입에 의한 C-모드 접지전위들과 D-모드 전위들과, 각각의 랙 프레임과 내부에 설치된 배터리들의 절연파괴시에 C-모드 접지전위들과 D-모드 전위들이 정상범위와, 비정상범위로 분류되어 저장되는 저장모듈; 상기 C-모드 전위검출부로부터 검출된 C-모드 접지전위들을 상기 저장모듈에 저장된 C-모드 접지전위들과 비교하여 각각의 접지선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하고, 비정상상태로 판정하는 경우 비정상상태의 접지선을 검출하는 C-모드 전위판단모듈; 상기 D-모드 전위 검출부로부터 입력된 D-모드 전위들과 상기 저장모듈에 저장된 D-모드 전위과 비교하여 각각의 연결선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하며 비정상상태로 판정하는 경우 비정상상태인 연결선을 검출하는 D-모드 전위 판단모듈;을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, the controller is in charge of O.S and a control module for controlling the connected control object; C-mode ground potentials and D-mode potentials due to the surge inflow, and C-mode ground potentials and D-mode potentials in the normal range and abnormality when insulation breakdown of each rack frame and internal batteries A storage module that is classified and stored in a range; When the C-mode ground potentials detected from the C-mode potential detection unit are compared with the C-mode ground potentials stored in the storage module, the normal state and the abnormal state of each ground line are determined, and when it is determined as an abnormal state, the abnormal state A C-mode potential determination module for detecting the ground wire of the; It compares the D-mode potentials input from the D-mode potential detection unit with the D-mode potential stored in the storage module to determine the normal and abnormal states of each of the connecting wires, and detects the connecting cable that is in an abnormal state when it is determined as an abnormal state. It is preferable to include a; D-mode potential determination module.

또한 본 발명에서 상기 저장모듈에는 상기 서지유입에 의한 각각의 접지선들에 흐르는 전류값과, 각각의 랙 프레임과 내부에 설치된 배터리들의 절연파괴시에 각각의 접지선들에 흐르는 전류값들이 정상범위와, 비정상범위로 분류되어 저장되며, 상기 콘트롤러는 상기 접지전류 검출부로부터 입력된 접지전류들과 상기 저장모듈에 저장된 접지전류들과 비교하여 접지선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하며 비정상상태로 판정하는 경우 비정상 상태의 접지선을 검출하는 접지전류 판단모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, in the present invention, in the storage module, the current values flowing through the respective ground wires due to the surge inflow, and the current values flowing through the ground wires at the time of insulation breakdown of each rack frame and the batteries installed therein are within a normal range, It is classified and stored in an abnormal range, and the controller compares the ground currents input from the ground current detection unit with the ground currents stored in the storage module to determine the normal state and abnormal state of the ground wires. It is preferable to further include a ground current determination module for detecting a ground line in a state.

또한 본 발명에서 상기 비정상상태는 상기 정상상태를 초과하는 기설정된 범위의 주의상태와 상기 주의상태를 초과하는 경계상태로 분류되고, 상기 콘트롤러에 연결되어 상기 정상상태와 상기 주의상태와 상기 경계상태에 따라서 색상을 분류하여 메시지를 표출하는 모니터를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the abnormal state is classified into an attention state in a preset range exceeding the normal state and a boundary state exceeding the attention state, and is connected to the controller to correspond to the normal state, the attention state, and the alert state. Therefore, it is desirable to further include a monitor that displays a message by classifying colors.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 랙의 프레임에 연결된 접지상태를 점검할 수 있도록 함으로써 서지 유입이나, 접지불량 및 절연파괴에 의한 접지전위 상승, 랙 프레임과 배터리의 절연파괴 시에 발생되는 랙의 누설전류를 안전하게 방전하도록 함으로써 BMS와 TBMS 사이의 통신 및 TBMS와 서브-BMS 사이에 발생되는 유도장애를 방지하도록 함으로써 기기의 오동작 등을 방지하도록 하여 화재나, 기기의 파손 등을 예방할 수 있다. According to the present invention having the above problems and solutions, it is possible to check the grounding condition connected to the frame of the rack, so that it occurs when a surge is introduced, the grounding potential rises due to poor grounding and insulation breakdown, and the insulation breakdown of the rack frame and battery. By safely discharging the leakage current of the rack, communication between BMS and TBMS and induction disturbances occurring between TBMS and sub-BMS are prevented, thereby preventing malfunction of the device, preventing fire or damage to the device. have.

도 1은 본 발명의 일실시예의 전체적인 구성을 설명하기 위한 전기계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 랙 프레임과 배터리들이 절연파괴가 된 상태에서 랙 프레임이 불완전접지된 경우의 전류의 흐름을 도시한 계통도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 구현하기 위한 회로블록도이다.
도 4는 본 발명의 동작과정을 설명하는 순서도이다.
1 is an electrical system diagram for explaining the overall configuration of an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the flow of current when the rack frame is incompletely grounded in a state in which the rack frame and batteries are insulated and destroyed in an embodiment of the present invention.
3 is a circuit block diagram for implementing an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart illustrating the operation process of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail according to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예의 전체적인 구성을 설명하기 위한 전기계통도이고, 도 2는 본 발명의 전채적인 구성을 설명하기 위한 시스템의 블록도이다.1 is an electrical system diagram for explaining the overall configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a system for explaining the overall configuration of the present invention.

BESS는 구성 조건에 따라서 직류 1,000V 내외의 고전압으로 운용되며, 안정적인 시스템 운용을 위해서는 배터리관리시스템(Battery Management System: BMS) 및 각종 제어장치의 외함과 접지 시스템의 체결이 중요한 요소로 작용된다. BESS 내의 각종장치들은 통신선들이 연결되어 CAN 통신, ModBus TCP/IP 통신이 이 이루어지고 있으나, 이들 통신은 통신전압 레벨이 3.3V, 12V등 BESS의 충방전 레벨 전압보다 현저히 낮아 내부 또는 외부의 외란에 민감한 특성을 갖고 있다. BESS operates with a high voltage of around 1,000 V DC depending on the configuration conditions, and for stable system operation, the connection of the battery management system (BMS) and the enclosure of various control devices to the grounding system is an important factor. Various devices in the BESS are connected to communication lines to perform CAN communication and ModBus TCP/IP communication. However, these communication voltages are significantly lower than the BESS charge/discharge level voltages such as 3.3V and 12V, which prevent internal or external disturbances. It has sensitive characteristics.

또한 배터리 랙은 설치현장 여건에 따라 내부의 배터리 트레이가 현장에서 별도 설치 과정이 발생할 수도 있다. 이러한 조립과정에서 작업자의 실수로 인한 미체결 또는 운용 중 발생하는 유도전압 등에 의해 각종 신호 및 통신장비의 오동작이 유발될 수 있다. 이와같은 유도전압 및 노이즈로부터 ESS의 각종 제어장비를 안정적으로 운용하기 위해서는 각 장치별 용도에 맞는 서지보호장치 및 노이즈필터를 이용하여 안정화시키거나 안정적인 접지 시스템을 통해 각 장치로 유도되는 노이즈 성분을 랙 프레임 또는 제어시스템의 금속 함체를 접지시킴으로써 예방할 수 있다. In addition, depending on the conditions of the installation site, the battery rack may have an internal battery tray installed separately at the site. In this assembly process, malfunctions of various signals and communication equipment may be caused by non-fastening due to an error of an operator or induced voltage generated during operation. In order to stably operate various control equipment of ESS from such induced voltage and noise, stabilize it by using a surge protection device and noise filter suitable for each device purpose, or rack the noise component induced to each device through a stable grounding system. This can be prevented by grounding the frame or the metal enclosure of the control system.

본 발명의 일실시예에서 BESS는 콘테이너와 같은 시설물의 내부에 n개의 랙들이 설치되고, 각각의 랙들에는 복수개의 배터리 셀(cell)들이 직렬 연결되고, 랙들에 저장된 배터리들(이하, ‘랙단위 배터리들’이라 함) 또한 인접된 랙들에 설치된 랙단위 배터리들에 직렬 연결되어 전체의 배터리들에 축적된 전기는 출력단자+, -에 전체 배터리들에 의한 전압이 인가되게 된다.In an embodiment of the present invention, in the BESS, n racks are installed inside a facility such as a container, a plurality of battery cells are connected in series to each of the racks, and batteries stored in the racks (hereinafter referred to as'rack unit Batteries') are also connected in series to rack-unit batteries installed in adjacent racks, so that the electricity accumulated in all the batteries is applied to the output terminals + and-by the voltage of all the batteries.

또한 각각의 배터리 셀들에는 배터리 셀들의 전압, 전류를 감지하는 감지장치 및 충방전용 스위치와 스위치를 구동시키는 구동수단과, 감지장치에 의하여 감지된 감지신호를 외부에 전송하고, 외부로부터 구동신호를 송수신하는 통신모듈로 이루어진 서브-BMS(미도시)들이 설치되고, 각각의 랙들에는 내부에 설치된 단위 배터리들의 충방전 전류, 전압을 감지하는 감지장치와 전류를 차단하는 스위치와 스위치를 구동시키는 구동수단과 서브-BMS들과 제어신호들을 송수신하며 감지된 감지신호와 스위치 구동신호를 송수신하는 통신모듈로 이루어진 TBMS(Tray Battery Management System)가 설치되고, 출력단자+, -에는 전체 배터리들을 관리하며 TBMS에 제어신호를 전송하며 전체 충방전류를 차단하는 스위치 및 스위치 구동수단이 설치된 BMS가 설치되며 출력단자+, -에 흐르는 전류 및 인가전압이 표시된다.In addition, to each battery cell, a sensing device for sensing voltage and current of the battery cells, a switch for charge/discharge, a driving means for driving the switch, and a sensing signal detected by the sensing device are transmitted to the outside, and a driving signal is transmitted and received from the outside. Sub-BMS (not shown) consisting of communication modules are installed, and in each of the racks, a sensing device that detects the charging/discharging current and voltage of the unit batteries installed therein, a switch blocking the current, and a driving means for driving the switch TBMS (Tray Battery Management System) consisting of a communication module that transmits and receives the sub-BMSs and control signals and transmits and receives the sensed detection signals and switch drive signals is installed, and the output terminals + and-manage all batteries and control the TBMS. A switch that transmits a signal and blocks the entire charging/discharging current and a BMS equipped with a switch driving means are installed, and the current and applied voltage flowing through the output terminals + and-are displayed.

또한 각각의 랙들은 서지(surge) 전류를 원활하게 접지를 통하여 방전시키기 위하여 매쉬방식에 의한 접지가 이루어진다. 보다 상세하게는 랙(R1)과 접지 사이에는 저항(Rc1)의 접지선이 설치되고, 저항(Rc1)의 접지선에는 전류계(C1)이 설치되고, 또한 랙(R2)과 접지 사이에는 저항(Rc2)의 접지선이 설치되고, 저항(Rc2)의 접지선에는 전류계(C2)이 설치되며, 동일한 방식으로 랙(Rn)과 접지 사이에는 저항(Rcn)의 접지선이 설치되고, 저항(Rcn)의 접지선에는 전류계(Cn)이 설치된다. 또한 랙(R1)과 랙(R2) 사이에는 저항(Rd1)의 연결선이 설치되고, 랙(R2)과 랙(R3) 사이에는 저항(Rd2)의 연결선이 설치되고, 랙(Rn-1)과 랙(Rn) 사이에는 저항(Rn-1)의 연결선이 설치된다.In addition, each of the racks is grounded by a mesh method in order to discharge the surge current through the ground smoothly. More specifically, a ground line of the resistor Rc1 is installed between the rack R1 and the ground, an ammeter C1 is installed on the ground line of the resistor Rc1, and a resistance Rc2 is installed between the rack R2 and the ground. The ground wire of the resistor (Rc2) is installed, an ammeter (C2) is installed on the ground wire of the resistor (Rc2), and the ground wire of the resistor (Rcn) is installed between the rack (Rn) and the ground in the same way, and the ammeter is the ground wire of the resistor (Rcn). (Cn) is installed. In addition, the connection line of the resistor (Rd1) is installed between the rack (R1) and the rack (R2), the connection line of the resistance (Rd2) is installed between the rack (R2) and the rack (R3), and the rack (Rn-1) and Between the racks (Rn), a connecting line of the resistor (Rn-1) is installed.

랙들에 이와 같은 접지가 이루어진 경우는 매우 이상적인 경우이고, 시공이 불량하여 랙들과 접지선이 불완전하게 이루어진 경우와 접지선이 단선된 경우에는 접지선의 저항이 매우 높아지게 되고, 특정 노드의 전압은 매우 높아지게 되며, 특정한 접지선에 흐르는 전류가 과도하게 되거나 기준치 보다 매우 작아지게 된다.If the racks are grounded like this, it is an ideal case, and if the racks and the ground wire are incompletely made due to poor construction, and if the ground wire is disconnected, the resistance of the ground wire becomes very high, and the voltage of a specific node becomes very high. The current flowing through a specific ground line becomes excessive or becomes much smaller than the reference value.

랙(R1)에 연결되어 저항(Rc1)을 갖는 접지선(이하 ‘첫번째 접지선’이라 함)과 저항(Rd1)을 갖는 접지선이 만나는 노드(n1)의 접지전위는 Vn1이고, 저항(Rc2)을 갖는 접지선(이하, ‘두번째 접지선’이라 함)과 저항(Rd2)을 갖는 접지선이 만나는 노드(n2)의 접지전위는 Vn2이고, 저항(Rcn-1)을 갖는 접지선과 저항(Rdn-1)을 갖는 연결선이 만나는 노드(n-1)의 접지전위는 Vn n-1이고, 저항(Rcn)을 갖는 접지선과 저항(Rdn-1)을 갖는 연결선이 만나는 노드(nn)의 접지전위는 Vnn이고, 이와 같이 각각의 랙들과 접지와 연결되어 나타내는 전위를 C-모드 접지전위라 한다.The grounding potential of the node (n1), which is connected to the rack (R1) and where the ground line having the resistance (Rc1) (hereinafter referred to as the'first ground line') and the ground line having the resistance (Rd1) meet is Vn1 and has a resistance (Rc2) The grounding potential of the node (n2) where the ground line (hereinafter referred to as the'second ground line') and the ground line having the resistance (Rd2) meet is Vn2, and the ground line having the resistance (Rcn-1) and the ground line having the resistance (Rdn-1) The ground potential of the node (n-1) where the connection line meets is Vn n-1, and the ground potential of the node (nn) where the ground line with resistance (Rcn) and the connection line with resistance (Rdn-1) meet is Vnn. Likewise, the potential indicated by being connected to each of the racks and ground is called the C-mode ground potential.

또한 각각의 랙들의 접지상태에 이상이 있는 불완전 접지가 되어 있는 경우 서지전류에 의하여 랙들에 유도전류가 발생한 경우에는 랙들에 연결된 접지선들간에는 차등전압(differential voltage) 또는 플로팅전압(floating voltage)이 발생하게 된다. In addition, when the grounding condition of each rack is incompletely grounded, a differential voltage or floating voltage is generated between the ground wires connected to the racks when an induced current occurs in the racks due to a surge current. Is done.

이와 같이 BESS에 서지가 유입되게 되어 각각의 랙 프레임(Rack Frame)에 유도전류가 발생되게 되면 접지선들이 랙 프레임에 정상적으로 결합된 상태인 정상상태라면 랙 프레임에 유도된 유도전류가 결합된 접지선을 통하여 원활하게 방전되게 되고, 각각의 접지선에 설치된 전류계에는 접지전류가 계측되게 된다.In this way, when a surge is introduced into the BESS and an induced current is generated in each rack frame, if the ground wires are normally connected to the rack frame, in a normal state, the induction current induced to the rack frame is combined through the ground wire. It discharges smoothly, and the ground current is measured by an ammeter installed on each ground wire.

그러나 특정 접지선이 단선되거나 랙 프레임과 불완전하게 체결되는 소위 ‘불완전 접지’가 된 경우라면 접지선에 흐르는 전류가 0으로 되거나 기설정된 전류 이하인 소위 ‘불완전 접지전류’가 흐르게 되고, 해당 전류계는 불완전 접지전류가 계측되게 된다.However, if a specific ground wire is disconnected or is incompletely connected to the rack frame, so-called'incomplete grounding' occurs, the current flowing through the ground line becomes zero or a so-called'incomplete grounding current' that is less than a preset current flows, and the ammeter is incomplete grounding current Will be measured.

또한 랙 프레임에 유도전류가 발생하는 경우 불완전 접지선의 전류는 정상상태의 C-모드 접지전위는 다르게 되고, 불완전 접지선의 전위와 인접된 접지선의 전위가 다르게 되어 결국 접지선들을 연결한 연결선 사이에는 차등전압이 발생하게 된다.In addition, when an induction current occurs in the rack frame, the current of the incomplete ground line is different from the C-mode ground potential in the normal state, and the potential of the incomplete ground line and the adjacent ground line are different, resulting in a differential voltage between the connection lines connecting the ground lines. Will occur.

따라서 랙 프레임들에 유도전류가 발생하게 되는 경우 각각의 접지선의 전류와 접지선들간의 차등전압을 검출하게 되면 특정 접지선의 불완전 접지상태를 검출할 수 있게 된다. Therefore, when an induced current is generated in the rack frames, by detecting the current of each ground line and the differential voltage between the ground lines, it is possible to detect an incomplete grounding state of a specific ground line.

설명을 단순화하기 위하여 BESS 내에 두 개의 랙(R1)과 랙(R2)만 설치된 것을 가정하면 랙(R1)과 랙(R2)의 접지가 정상적으로 이루어졌을 때에 랙들에 유도전류가 유도될 때 각 접지선을 통하여 전류가 흐르게 되고 노드(n1)과 노드(n2)에는 동일한 전위가 되기 때문에 노드(n1)과 노드(n2) 사이를 연결하는 연결선에는 전류가 흐르지 않기 때문에 이들 노드사이의 차등전압 △Vn1n2은 0으로 된다. 그러나 예를 들어 첫 번째 접지선이 불완전 접지되었을 때에 노드n1과 노드n2를 연결하는 연결선에는 전류가 흐르게 되고 노드n1과 노드n2를 연결하는 연결선에는 차등전압 △Vn1n2 = △V가 발생되게 되고, 전류계(C1)에는 접지전류가 정상시 보다 작게 흐르게 되고, 전류계(C2)에는 정상시 보다 더 많은 전류가 흐르게 된다. 반대로 두 번째 접지선이 불완전 접지된 경우에는 전류가 노드n2 에서 노드1으로 연결선을 통하여 흐르게 되고 노드n1과 노드n2 사이에는 차등전압 △Vn1n2 = -△V 가 발생되고 전류계(C2)에는 정상시보다 작은 접지전류가 흐르거나 흐르지 않게 되며, 전류계(C1)에는 정상시보다 많은 전류가 흐르게 된다.For simplicity of explanation, assuming that only two racks (R1) and rack (R2) are installed in the BESS, when the grounding of the rack (R1) and rack (R2) is normally established, each grounding wire is connected when induced current is induced to the racks Since the current flows through the node (n1) and the node (n2) at the same potential, the current does not flow in the connection line connecting the node (n1) and the node (n2), so the differential voltage △Vn1n2 between these nodes is 0 Becomes. However, for example, when the first ground line is incompletely grounded, current flows in the connection line connecting node n1 and node n2, and differential voltage △Vn1n2 = △V is generated on the connection line connecting node n1 and node n2, and an ammeter ( The ground current flows in C1) less than in normal, and more current flows in the ammeter C2 than in normal. Conversely, if the second ground line is incompletely grounded, current flows from node n2 to node 1 through the connection line, and differential voltage △Vn1n2 = -△V is generated between node n1 and node n2, and the ammeter (C2) is less than normal. Ground current flows or does not flow, and more current flows through the ammeter C1 than normal.

이와 같이 각각의 접지선의 전류와 접지선들을 연결하는 연결선의 차등전압을 검출되면 특정 접지선의 불완전 접지상태를 검출할 수 있다.As described above, when the current of each ground line and the differential voltage of the connection line connecting the ground lines are detected, an incomplete grounding state of a specific ground line can be detected.

또한 랙 프레임에 접지된 접지선들이 불완전 접지상태를 이루게 된 경우에는 접지전류가 원활하게 방전되지 않게 되어 통신선에 장애를 유발하여 배터리의 원활한 충방전을 방해하고, 심지어 화재를 유발하게 된다.In addition, when the ground wires grounded in the rack frame are in an incomplete grounding state, the ground current is not discharged smoothly, causing a failure in the communication line, interfering with the smooth charging and discharging of the battery, and even causing a fire.

또한 랙의 프레임과 랙 내부에 설치된 배터리 사이에 절연파괴가 이루어진 경우에 배터리로부터 랙 프레임에 흐르는 전류가 접지선을 통하여 접지단으로 방전이 이루어지게 된다. In addition, when insulation breakdown occurs between the frame of the rack and the battery installed inside the rack, the current flowing from the battery to the rack frame is discharged to the ground terminal through the ground wire.

그러나 배터리 전류가 흐르는 랙 프레임과 접지선이 불완전 접지된 경우에는 연결된 접지선에는 작은 전류가 흐르게 되거나 흐르지 않게 되면 연결선에 의하여 연결된 인접 접지선에 많은 전류가 흐르게 된다. However, when the rack frame and the ground line through which the battery current flows are incompletely grounded, a small current flows through the connected ground line or does not flow, and a large amount of current flows through the adjacent ground line connected by the connection line.

도 2는 본 발명의 일실시예에서 랙 프레임과 배터리들이 절연파괴가 된 상태에서 랙 프레임이 불완전접지된 경우의 전류의 흐름을 도시한 계통도이다.2 is a schematic diagram showing the flow of current when the rack frame is incompletely grounded in a state in which the rack frame and batteries are insulated and destroyed in an embodiment of the present invention.

랙(Rp)의 좌, 우 인접 위치에는 랙(Rp-1)과 랙(Rp+1)이 설치되어 있으며, 랙(Rp)는 랙 프레임과 내부의 배터리가 절연이 파괴되어 배터리와 랙 프레임 사이에는 누설전류가 흐르고 있으며, 랙(Rp)의 접지선은 단선된 상태를 나타내고 있다.A rack (Rp-1) and a rack (Rp+1) are installed in the left and right adjacent positions of the rack (Rp), and the rack (Rp) has an insulation between the rack frame and the internal battery and the insulation is destroyed. There is a leakage current flowing in, and the ground wire of the rack Rp is disconnected.

배터리로부터 누설된 전류는 랙(Rp)의 프레임으로부터 접지선을 따라서 노드np까지 흐른 후 인접된 랙(Rp-1), (Rp+1)의 접지선과 연결된 연결선으로 흐르는 전류(ip-1), (ip+1)로 분지되게 되고, 분지된 전류는 랙(Rp-1), (Rp+1)의 접지선을 따라서 흐른 후에 접지단을 통하여 방전되게 된다.The current leaked from the battery flows from the frame of the rack (Rp) to the node np along the ground line, and then flows to the connection line connected to the ground line of the adjacent rack (Rp-1) and (Rp+1) (ip-1), ( ip+1), and the branched current flows along the ground line of the racks (Rp-1) and (Rp+1) and then discharges through the ground terminal.

이와 같이 랙(Rp)에 배터리 절연파괴에 의한 누설전류가 흐르게 될 때 랙(Rp) 프레임에 연결된 접지선이 단선된 경우에는 전류가 흐르지 않게 되어 설치된 전류계(Cp)에는 전류가 검출되지 않게 되나, 인접된 랙(Rp-1), 랙(Rp+1)의 접지선에 전류가 흐르게 되고 각각의 접지선에 설치된 전류계(Cp-1), (Cp+1)에 전류가 검출되게 되며, 랙(Rp) 프레임에 연결된 접지선과 인접된 랙(Rp-1), 랙(Rp+1) 프레임에 연결된 접지선들을 연결하는 연결선에는 전류가 흐르기 때문에 차등전위가 발생하게 된다.In this way, when a leakage current due to battery insulation breakdown flows in the rack (Rp), if the ground wire connected to the rack (Rp) frame is disconnected, the current does not flow and the installed ammeter (Cp) does not detect the current. Current flows through the ground wire of the rack (Rp-1) and rack (Rp+1), and current is detected in the ammeter (Cp-1) and (Cp+1) installed on each ground wire, and the rack (Rp) frame Differential potential occurs because current flows in the connection line connecting the ground line connected to the adjacent rack (Rp-1) and the rack (Rp+1) frame.

만일 랙(Rp) 프레임에 연결된 접지선이 단선되지 않았지만 절연파괴시에 기설정된 크기 이하의 미세전류가 흐르게 되면 불완전 접지상태로 판정하게 된다. If the ground wire connected to the rack (Rp) frame is not disconnected, but a minute current of less than a predetermined size flows during insulation breakdown, it is determined as incomplete grounding.

또한 랙(Rp) 프레임과 내부의 배터리가 절연파괴되어 누설전류 발생시에 인접된 랙(Rp-1) 프레임에 연결된 접지선이 불완전접지의 일종인 단선된 경우에는 전류계(Cp-1)에는 전류가 검출되지 않게 되고, 전류계(Cp), 전류계(Cp+1)에는 전류가 검출되고, 랙(Rp) 프레임에 연결된 접지선과 랙(Rp-1) 프레임에 연결된 접지선을 연결하는 연결선에 흐르는 전류가 없기 때문에 차등전압이 발생하지 않게 되고, 랙(Rp) 프레임에 연결된 접지선과 랙(Rp+1) 프레임에 연결된 접지선을 연결하는 연결선에는 전류가 흐르기 때문에 차등전압이 발생하게 된다.In addition, when a leakage current occurs due to insulation breakdown between the rack (Rp) frame and the internal battery, current is detected by the ammeter (Cp-1) when the ground wire connected to the adjacent rack (Rp-1) frame is disconnected, which is a kind of incomplete grounding. The current is detected in the ammeter (Cp) and ammeter (Cp+1), and there is no current flowing in the connection line connecting the ground wire connected to the rack (Rp) frame and the ground wire connected to the rack (Rp-1) frame. Differential voltage does not occur, and a differential voltage is generated because current flows in the connection line connecting the ground wire connected to the rack (Rp) frame and the ground wire connected to the rack (Rp+1) frame.

이와 같이 특정 랙 프레임과 내부의 배터리 사이에 절연이 파괴된 경우에 랙 프레임과 접지선의 접지상태에 따라서 전류가 흐르는 전류량 및 각각의 접지선들간에 발생하는 차등전압값이 다르기 때문에 이러한 전류량과 차등전압값을 분석하게 되면 절연파괴가 발생된 랙과 불완전접지가 일어난 접지선들을 추적할 수 있다.In this way, when the insulation between the specific rack frame and the internal battery is broken, the amount of current flowing through the current and the differential voltage value generated between each ground wire are different according to the grounding state of the rack frame and the ground wire. By analyzing the results, it is possible to trace the rack where insulation breakdown occurred and the ground wire where incomplete grounding occurred.

도 3은 본 발명의 일실시예를 구현하기 위한 회로블록도이다.3 is a circuit block diagram for implementing an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치(1)는 입력되는 C-모드(Common-mode) 접지전위와 C-모드 접지전위로부터 각각의 접지선을 연결하는 연결선이 인가되는 D-모드(differential mode) 전위와 각 접지선에 흐르는 전류를 입력받아 서지의 유입여부와 랙 프레임과 배터리의 절연파괴여부를 검출하고 접지선의 불완접 접지상태를 검출하는 콘트롤러(10)와, 각각의 랙 프레임과 접지단자 간에 연결된 접지선들에 흐르는 전류에 의하여 랙 프레임들과 접지선들의 연결부위에 발생되는 전위를 검출하는 C-모드 접지전위 검출부(11)와, 랙 프레임들과 접지선들의 연결부위와 인접되는 랙 프레임들과 접지선들의 연결부위를 연결하는 연결선들에 발생되는 전압을 검출하는 D-모드 전압검출부(13)와, 각각의 접지선들에 설치된 전류계들로부터 전류값을 입력받는 접지전류검출부(15)와, 콘트롤러(10)로부터 표시 데이터를 입력받아 영상신호로 변환하여 표시부(19)에 각각의 접지선들의 접지상태에 따라서 정상상태, 비정상상태 또는 정상상태, 주의상태, 경고상태를 색상별로 달리 표출하도록 하여 영상을 표시하도록 하는 표시모듈(17)로 이루어진다.The ground potential monitoring device 1 of the battery energy storage device shown in FIG. 3 is a D-mode in which a connection line connecting each ground line from an input C-mode ground potential and C-mode ground potential is applied. (differential mode) A controller 10 that receives a potential and current flowing through each ground wire, detects whether surge is introduced, whether the rack frame and battery is damaged, and detects the incomplete grounding state of the ground wire, and each rack frame A C-mode ground potential detector (11) that detects a potential generated at the connection part of the rack frames and ground wires by the current flowing through the ground wires connected between the ground terminals, and a rack frame adjacent to the connection part of the rack frames and ground wires. A D-mode voltage detection unit 13 that detects voltage generated in the connection lines connecting the connection portions of the ground lines and the ground lines, and a ground current detection unit 15 that receives a current value from ammeters installed in each of the ground lines, By receiving display data from the controller 10 and converting it into an image signal, the display unit 19 displays a normal state, an abnormal state or a normal state, a caution state, and a warning state in different colors according to the grounding state of each ground wire. It consists of a display module 17 to display.

또한 콘트롤러(10)는 O.S를 담당하며 연결된 제어대상을 제어하는 제어모듈(111)과, BMS에 의하여 검출되는 유도된 서지전류의 크기에 매칭되는 각각의 랙 프레임들과 접지선들의 연결부위에 인가되는 전위인 C-모드 접지전위의 정상범위 데이터 값과, 유도된 서지전류의 크기에 매칭되는 각각의 연결선들에 발생되는 D-전압의 정상범위 데이터와 유도된 서지전류의 크기에 매칭되는 각각의 접지선들에 흐르는 전류의 정상범위 데이터 값들이 저장된 정상상태 기준데이터부와, 유도된 서지전류의 크기에 매칭되되 기기등의 파손 내지 화재등의 사고를 촉발할 수 있어 관리자에게 경고가 필요한 C-모드 접지전위의 경계상태 기준데이터와 유도된 서지전류의 크기에 매칭되는 각각의 연결선들에 발생되는 D-모드 전위의 경계상태 기준데이터와 각각의 접지선들에 흐르는 전류의 경계상태의 기준 데이터 값들이 저장되는 경계상태기준데이터부와, 유도된 서지전류의 크기에 매칭되되 C-모드 접지전위가 경계상태 미만과 정상상태를 초과하는 사이의 주의상태의 데이터들과 각각의 연결선들에 발생되는 D-모드전위의 경계상태 미만과 정상상태를 초과하는 사이의 주의상태의 데이터들과 각각의 접지선들에 흐르는 전류의 경계상태 미만과 정상상태를 초과하는 사이의 주의상태의 데이터들이 저장된 경계상태기준데이터부를 포함하는 저장모듈(115)이 구비된다.In addition, the controller 10 is in charge of the OS and is applied to the connection part of the respective rack frames and ground wires matching the magnitude of the induced surge current detected by the BMS and the control module 111 that controls the connected control object. The normal range data value of the C-mode ground potential, which is a potential, and the normal range data of the D-voltage generated in each of the connecting lines matching the magnitude of the induced surge current, and each ground line matching the magnitude of the induced surge current. C-mode grounding that is matched to the steady state reference data section in which the normal range data values of the current flowing through the field are stored and the magnitude of the induced surge current, but can trigger an accident such as damage to equipment or fire, etc. The boundary state reference data of the potential and the boundary state reference data of the D-mode potential generated in each of the connecting lines matching the magnitude of the induced surge current and the reference data values of the boundary state of the current flowing through each ground line are stored. Boundary state reference data unit, data of caution state between the C-mode ground potential being less than the boundary state and exceeding the normal state, matched to the magnitude of the induced surge current, and the D-mode potential generated in each of the connecting lines Including a boundary condition reference data unit in which data of the attention state between the boundary state of the above and beyond the normal state and the data of the caution state between the boundary state of the current flowing through the respective ground wires and exceeding the normal state are stored. A storage module 115 is provided.

이때 저장모듈(115)의 저장상태기준데이터부에는 랙 프레임과 랙 프레임 내부에 저장된 배터리들간에 절연이 파괴되어 누설전류가 발생될 때 특정의 절연파괴된 랙에 매칭되는 정상범위의 C-모드 접지전위, D-모드 전위, 각각의 접지전류가 저장된다. 마찬가지로 주의상태기준데이터부에는 특정의 절연파괴된 랙에 매칭되는 주의상태의 범위의 C-모드 접지전위, D-모드 전위, 각각의 접지전류가 저장되고, 경계상태기준데이터부에는 특정의 절연파괴된 랙에 매칭되는 경계상태범위의 C-모드 접지전위, D-모드 전위, 각각의 접지전류가 저장된다.At this time, in the storage state reference data part of the storage module 115, when insulation is destroyed between the rack frame and the batteries stored in the rack frame, and a leakage current is generated, the C-mode ground of the normal range matching the specific insulation-destructed rack. The potential, the D-mode potential, and the respective ground current are stored. Similarly, the caution state reference data part stores the C-mode ground potential, D-mode potential, and each ground current of the range of caution states that match a specific insulation breakdown rack, and the boundary state reference data part stores a specific insulation breakdown. The C-mode ground potential, D-mode potential, and each ground current of the boundary state range matched to the rack are stored.

또한 앞에서 기술된 각각의 정상상태 범위의 기준데이터값, 주의상태 범위의 기준데이터값, 경계상태 범위의 기준데이터 값들은 반복적인 실험에 의하여 결정하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to determine the reference data values of the respective steady state ranges, the reference data values of the caution state range, and the reference data values of the alert state range described above through repeated experiments.

또한 본 발명에서 저장모듈(115)에 저장되는 기준 데이터들은 정상상태의 범위를 지정하는 데이터와, 주의상태와 경계상태를 포괄하는 비정상상태를 지정하는 데이터로 2분화시켜 저장될 수 있다.In addition, in the present invention, the reference data stored in the storage module 115 may be divided into data designating a range of a normal state and data designating an abnormal state including a caution state and a boundary state, and stored.

또한 콘트롤러(10)에는 C-모드 전위 검출부(11)로부터 입력된 C-전위들과 저장모듈(115)에 저장된 데이터값들과 비교하여 C-모드 전위의 정상상태, 주의상태, 경계상태를 판정하며 주의상태와 경계상태를 판정하는 경우 주의상태와 경계상태를 범위의 비정상 데이터를 갖는 접지선을 추출하는 C-모드 전위판단모듈(112)와, D-모드 전위 검출부(13)로부터 입력된 D-모드 전위들과 저장모듈(115)에 저장된 데이터값들과 비교하여 D-모드 전위의 정상상태, 주의상태, 경계상태를 판정하며 주의상태와 경계상태를 판정하는 경우 주의상태와 경계상태를 범위의 비정상 데이터를 갖는 연결선을 추출하는 D-모드 전위판단모듈(113)과, 접지전류 검출부(15)로부터 입력된 접지전류들과 저장모듈(115)에 저장된 데이터값들과 비교하여 접지선의 정상상태, 주의상태, 경계상태를 판정하며 주의상태와 경계상태를 판정하는 경우 주의상태와 경계상태를 범위의 비정상 데이터를 갖는 접지선을 추출하는 접지전류 판단모듈(114)을 포함한다.In addition, the controller 10 determines the steady state, caution state, and alert state of the C-mode potential by comparing the C-potentials input from the C-mode potential detection unit 11 with the data values stored in the storage module 115. When determining the caution state and the alert state, the C-mode potential determination module 112 extracts a ground line with abnormal data in the range of the caution state and the alert state, and the D- input from the D-mode potential detection unit 13 The mode potentials and the data values stored in the storage module 115 are compared to determine the normal state, the caution state, and the alert state of the D-mode potential. When determining the caution state and the alert state, the caution state and the alert state are determined within the range. The normal state of the ground line by comparing the D-mode potential determination module 113 for extracting the connection line with abnormal data and the ground currents input from the ground current detection unit 15 and the data values stored in the storage module 115, It includes a ground current determination module 114 that determines the caution state and the alert state, and extracts a ground line having abnormal data in a range of the caution state and the alert state when determining the caution state and the alert state.

도 4는 본 발명의 동작과정을 설명하는 순서도이다.4 is a flow chart illustrating the operation process of the present invention.

출력단(+), (-)에는 전력라인이 연결되고, 전력라인에 배터리들이 연결되며, 전력라인에 서지가 유입되게 되면 출력단 인근에 설치되는 BMS에는 서지유입을 검출하고(S1), 랙 프레임과 랙 프레임 내부의 배터리들간에 절연이 파괴되어 누설전류가 흐르게 되면 각각의 랙에 설치된 TBMS는 절연파괴가 된 것을 감지하고(S2), TBMS와 통신연계된 BMS에 절연파괴 정보와 랙 ID의 정보를 전송한다. BMS는 서지유입정보나 절연파괴 정보와 랙ID 정보가 입력되면 콘트롤러(10)의 제어모듈(111)에 서지유입정보나 절연파괴 정보와 랙 ID가 수신되면, C-모드 전위판단모듈(11), D-모드 전위판단모듈(13), 접지전위 판단모듈(15)로 하여금 각 접지선의 접지상태를 판단하도록 하고(S3), (S4), (S5), 정상상태, 주의상태, 경계상태 정보를 제어모듈(111)로 전송하고 제어모듈(111)은 표시모듈(17)에 정상상태의 접지선, 주의상태의 접지선, 경계상태의 접지선에 대한 표시를 표시부(19)에 표시하도록 한다(S6). 이때 접지선에 대한 표시는 관리자에게 경각심을 유발할 수 있도록 특정 접지선의 정상상태는 녹색, 주의상태는 황색, 경계상태는 적색으로 표시하는 것이 바람직하다.Power lines are connected to the output terminals (+) and (-), and batteries are connected to the power lines. When a surge is introduced into the power line, the BMS installed near the output terminal detects surge inflow (S1), and the rack frame and When the insulation breaks between the batteries inside the rack frame and a leakage current flows, the TBMS installed in each rack detects that the insulation breaks down (S2), and sends the insulation breakdown information and the rack ID information to the BMS connected to the TBMS. send. BMS, when surge inflow information or insulation breakdown information and rack ID information are input, and when surge inflow information or insulation breakdown information and rack ID are received from the control module 111 of the controller 10, C-mode potential determination module 11 , D-mode potential determination module 13, ground potential determination module 15 to determine the grounding state of each ground wire (S3), (S4), (S5), normal state, caution state, alert state information Is transmitted to the control module 111, and the control module 111 causes the display module 17 to display indications of the ground line in the normal state, the ground line in the caution state, and the ground line in the alert state on the display unit 19 (S6). . At this time, it is desirable to mark the ground line in green for a specific ground line, yellow for caution, and red for alert in order to induce an alert to the manager.

10: 콘트롤러
11: C-모드 접지전위 검출부
13: D-모드 전위검출부
15: 접지전류검출부
10: controller
11: C-mode ground potential detector
13: D-mode potential detection unit
15: ground current detection unit

Claims (5)

랙 프레임과 상기 랙 프레임의 내부에 설치된 복수개의 배터리 셀들로 이루어진 복수개의 랙들이 설치되고, 랙들의 배터리셀들이 출력단자(+), (-)를 갖는 전력라인에 직렬로 연결되며, 랙들에는 랙 프레임과 내부의 배터리셀들의 절연파괴가 검출되는 TBMS(Tray Battery Management System)가 설치되고, 상기 출력단자에는 전력라인에 서지(surge)가 유입되는 것을 검출하는 BMS(Battery Management System)가 설치되는 BESS(Battery Energy Storage System)의 랙 프레임에 연결된 접지선과 접지선들 간에 연결된 연결선들로 이루어진 메쉬(mesh)형태로 연결된 접지선들의 접지상태를 감시하기 위한 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치에 있어서:
각각의 접지선의 접지전위인 C-모드(Common Mode) 접지전위를 검출하는 C-모드 전위검출부;
접지선들을 상호 연결하는 연결선들의 양단에 검출되는 전압인 D-모드(Differential Mode) 전위을 검출하는 D-모드 전위검출부;
서지가 유입되거나 랙 프레임과 랙 프레임 내부의 배터리 셀들의 간에 절연파괴가 이루어질 때 C- 모드 전위검출부와 D-모드 전위검출부로 입력된 데이터를 기저장된 정상범위의 C- 모드 전위와 D-모드 전위의 범위인지를 판별하여 접지선들이 정상상태인지 비정상상태인지를 판별하고, 이를 표시부에 표시하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치.
A plurality of racks consisting of a rack frame and a plurality of battery cells installed inside the rack frame are installed, the battery cells of the racks are connected in series to power lines having output terminals (+) and (-), and the racks BESS is installed with TBMS (Tray Battery Management System), which detects insulation breakdown of the frame and internal battery cells, and BMS (Battery Management System), which detects the inflow of surge into the power line, is installed at the output terminal. In the grounding potential monitoring device of a battery energy storage device for monitoring the grounding state of ground wires connected in a mesh form consisting of a ground wire connected to a rack frame of (Battery Energy Storage System) and a connection wire connected between the ground wires:
A C-mode potential detector for detecting a C-mode ground potential, which is a ground potential of each ground wire;
A D-mode potential detector for detecting a D-mode potential, which is a voltage detected at both ends of the connection lines connecting the ground lines to each other;
When a surge is introduced or an insulation breakdown occurs between the rack frame and the battery cells inside the rack frame, the data input to the C-mode potential detection unit and the D-mode potential detection unit are stored in the normal range of the C-mode potential and D-mode potential. And a controller configured to determine whether the ground wires are in a normal state or an abnormal state by determining whether the range of is in a normal state or an abnormal state, and displaying the same on a display unit.
청구항 1에 있어서, 각각의 접지선들에 설치된 전류계로부터 접지전류값을 입력받는 접지전류검출부를 더 포함하고, 상기 콘트롤러는 상기 접지전류검출부로부터 입력되는 접지전류가 기저장된 정상범위의 접지전류인지 비정상범위의 접지전류인지를 판단하여 각각의 접지선들이 정상상태인지 비정상상태인지 판별하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치. The method according to claim 1, further comprising a ground current detection unit that receives a ground current value from an ammeter installed in each of the ground lines, the controller is an abnormal range whether the ground current input from the ground current detection unit is a pre-stored normal range ground current Ground potential monitoring apparatus of a battery energy storage device, characterized in that it determines whether each of the ground wires is in a normal state or an abnormal state by determining whether the ground current of. 청구항 2에 있어서, 상기 콘트롤러는
O.S를 담당하며 연결된 제어대상을 제어하는 제어모듈;
상기 서지유입에 의한 C-모드 접지전위들과 D-모드 전위들과, 각각의 랙 프레임과 내부에 설치된 배터리들의 절연파괴시에 C-모드 접지전위들과 D-모드 전위들이 정상범위와, 비정상범위로 분류되어 저장되는 저장모듈;
상기 C-모드 전위검출부로부터 검출된 C-모드 접지전위들을 상기 저장모듈에 저장된 C-모드 접지전위들과 비교하여 각각의 접지선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하고, 비정상상태로 판정하는 경우 비정상상태의 접지선을 검출하는 C-모드 전위판단모듈;
상기 D-모드 전압 검출부로부터 입력된 D-모드 전위들과 상기 저장모듈에 저장된 D-모드 전위과 비교하여 각각의 연결선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하며 비정상상태로 판정하는 경우 비정상상태인 연결선을 검출하는 D-모드 전위판단모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치.
The method of claim 2, wherein the controller
A control module in charge of an OS and controlling a connected control object;
C-mode ground potentials and D-mode potentials due to the surge inflow, and C-mode ground potentials and D-mode potentials in the normal range and abnormality when insulation breakdown of each rack frame and internal batteries A storage module that is classified and stored in a range;
When the C-mode ground potentials detected from the C-mode potential detection unit are compared with the C-mode ground potentials stored in the storage module, the normal state and the abnormal state of each ground line are determined, and when it is determined as an abnormal state, the abnormal state A C-mode potential determination module for detecting the ground wire of the;
Compares the D-mode potentials input from the D-mode voltage detection unit with the D-mode potential stored in the storage module to determine the normal state and abnormal state of each connection line, and detects the connection line in an abnormal state when it is determined as an abnormal state. D-mode potential determination module; Ground potential monitoring device of a battery energy storage device comprising a.
청구항 3에 있어서, 상기 저장모듈에는 상기 서지유입에 의한 각각의 접지선들에 흐르는 전류값과, 각각의 랙 프레임과 내부에 설치된 배터리들의 절연파괴시에 각각의 접지선들에 흐르는 전류값들이 정상범위와, 비정상범위로 분류되어 저장되며, 상기 콘트롤러는 상기 접지전류 검출부로부터 입력된 접지전류들과 상기 저장모듈에 저장된 접지전류들과 비교하여 접지선들의 정상상태, 비정상상태를 판정하며 비정상상태로 판정하는 경우 비정상 상태의 접지선을 검출하는 접지전류 판단모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치. The method according to claim 3, wherein the storage module includes a current value flowing through each of the ground wires due to the surge inflow, and a current value flowing through each of the ground wires at the time of insulation breakdown of each rack frame and batteries installed therein. , Classified into an abnormal range, and the controller compares the ground currents input from the ground current detection unit with the ground currents stored in the storage module to determine the normal state and the abnormal state of the ground wires, and determines the abnormal state. Ground potential monitoring device of a battery energy storage device, characterized in that it further comprises a ground current determination module for detecting a ground line in an abnormal state. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비정상상태는 상기 정상상태를 초과하는 기설정된 범위의 주의상태와 상기 주의상태를 초과하는 경계상태로 분류되고, 상기 콘트롤러에 연결되어 상기 정상상태와 상기 주의상태와 상기 경계상태에 따라서 색상을 분류하여 메시지를 표출하는 모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 에너지 저장장치의 접지전위 모니터링 장치. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the abnormal state is classified into an attention state in a preset range exceeding the normal state and a boundary state exceeding the attention state, and is connected to the controller to match the normal state. And a monitor configured to display a message by classifying colors according to the caution state and the alert state.
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