特許 6644853 太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6644853

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/50 20200101AFI20200130BHJP

   H02S 50/00 20140101ALI20200130BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20200130BHJP

   H02H 3/16 20060101ALI20200130BHJP

   H02H 3/00 20060101ALI20200130BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/02

   H02S50/00

   H02M7/48 R

   H02M7/48 M

   H02H3/16

   H02H3/00 N

   H02J3/38 130

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-190955(P2018-190955)

(22)【出願日】2018年10月9日

【審査請求日】2018年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】592175863

【氏名又は名称】一般財団法人中部電気保安協会

(73)【特許権者】

【識別番号】591115291

【氏名又は名称】マルチ計測器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094156

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 民安

(72)【発明者】

【氏名】梅村 正人

【審査官】 田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４５７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２０９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１９３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５０７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／０２−３１／０６、

３１／３２７−３１／３４、

Ｈ０１Ｌ ３１／０４−３１／０７８

Ｈ０２Ｓ １０／００−１０／４０、

３０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池モジュールが接続されてなる太陽光電池パネルから出力される電圧が入力され、Ｐ相とＮ相との間の発電電圧、Ｐ相端子の測定器抵抗を介した対地電圧及びＮ相端子の測定器抵抗を介した対地電圧を切替えて測定する測定手段と、
前記測定手段を制御するとともに、前記測定手段による測定結果に関する演算を行う制御手段と
を備え、
パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地から前記Ｐ相端子を見た電圧の電圧値を電圧値Ｖrpとしたとき、前記電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側のＮ相側の絶縁抵抗の低下と判別する
ことを特徴とする太陽光発電設備の絶縁監視装置。

【請求項2】

複数の太陽電池モジュールが接続されてなりＰ側端子及びＮ側端子を有する太陽光電池パネルと、
前記Ｐ側端子に接続されるＰ相端子と前記Ｎ側端子に接続されるＮ相端子とを有し、前記太陽光電池パネルから出力される電圧が前記Ｐ側端子から前記Ｐ相端子に入力されるとともに前記Ｎ側端子から前記Ｎ相端子に入力されるパワーコンディショナと、
を用いる太陽光発電設備の絶縁監視方法であって、
パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地から前記Ｐ相端子を見た電圧の電圧値Ｖrpを測定し、前記電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側のＮ相側の絶縁抵抗の低下と判別する
ことを特徴とする太陽光発電設備の絶縁監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電状態のままでパワーコンディショナ前後の絶縁抵抗測定（ないし診断：以下「測定」として表記する。）ができるようにした太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽光電池パネルと、この太陽光電池パネルから出力される直流電圧が入力される中継端子箱及びパワーコンディショナとを備えた太陽光発電設備が提案されている。

【0003】

このような太陽光発電設備においては、太陽光電池パネルからパワーコンディショナに至る直流回路において漏電が発生すると、正常な発電ができないほか、漏電火災、感電事故に至ることがあるため、直流回路の絶縁抵抗測定を行う必要がある。

【0004】

本出願人は、先に、特許文献１に記載されているように、発電状態のままで絶縁抵抗測定ができるようにした太陽光発電設備の絶縁抵抗測定装置及び太陽光発電設備の絶縁抵抗測定方法を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６０３４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述した太陽光発電設備の絶縁抵抗測定装置及び太陽光発電設備の絶縁抵抗測定方法においては、サージアブソーバを外して覆いを施すことなく、短絡させることもなく、発電状態のままでの直流回路の絶縁抵抗測定を可能とした。したがって、危険を伴わずに絶縁抵抗測定が簡便に行え、今後の太陽光発電設備の普及に貢献するものである。

【0007】

この太陽光発電設備の絶縁監視装置においては、図１に示すように、商用側（図１中右側）と絶縁変圧器８を介した連系運転中に絶縁診断が可能である。パワーコンディショナ（以下、「ＰＣＳ」という。）７が非絶縁式の場合には、外付けによる絶縁変圧器（混触防止板付）８を介して連系運転する商用周波絶縁方式を用いる。

【0008】

商用周波絶縁方式における監視装置による絶縁診断では、太陽光パネル１から絶縁変圧器８の１次側までが絶縁監視範囲になり、ＰＣＳ７の交流側（図１中右側）も含まれる。

【0009】

このような連系運転中の絶縁診断では、絶縁低下が起こった場合に、ＰＣＳ７の直流側（図１中左側）における絶縁低下なのか、ＰＣＳ７の交流側における絶縁低下なのかを判別することが望まれる。

【0010】

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、絶縁抵抗計のような測定前の処置を要せずに、発電状態のままで、抵抗間の電圧を測定することによって、パワーコンディショナ前後の絶縁抵抗測定ができるようにした太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置は、以下の構成を有するものである。

【0012】

〔構成１〕
複数の太陽電池モジュールが接続されてなる太陽光電池パネルから出力される電圧が入力され、Ｐ相とＮ相との間の発電電圧、Ｐ相端子の測定器抵抗を介した対地電圧及びＮ相端子の測定器抵抗を介した対地電圧を切替えて測定する測定手段と、前記測定手段を制御するとともに、前記測定手段による測定結果に関する演算を行う制御手段とを備え、パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地から前記Ｐ相端子を見た電圧の電圧値を電圧値Ｖrpとしたとき、前記電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側のＮ相側の絶縁抵抗の低下と判別することを特徴とするものである。

【0013】

第２の発明（請求項２記載の発明）に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法は、以下の構成を有するものである。
〔構成２〕
複数の太陽電池モジュールが接続されてなりＰ側端子及びＮ側端子を有する太陽光電池パネルと、前記Ｐ側端子に接続されるＰ相端子と前記Ｎ側端子に接続されるＮ相端子とを有し、前記太陽光電池パネルから出力される電圧が前記Ｐ側端子から前記Ｐ相端子に入力されるとともに前記Ｎ側端子から前記Ｎ相端子に入力されるパワーコンディショナと、を用いる太陽光発電設備の絶縁監視方法であって、パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地から前記Ｐ相端子を見た電圧の電圧値Ｖrpを測定し、前記電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側のＮ相側の絶縁抵抗の低下と判別することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0014】

上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置においては、上記構成１を有することにより、パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地からＰ相端子を見た電圧の電圧値を電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側の絶縁抵抗の低下と判別することができる。

【0015】

上記第２の発明（請求項２記載の発明）に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法は、上記構成２を有することにより、パワーコンディショナを介した連系運転中において、大地から前記Ｐ相端子を見た電圧の電圧値Ｖrpの符号がマイナスならば前記パワーコンディショナの交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、前記電圧値Ｖrpの符号がプラスならば前記パワーコンディショナの直流側の絶縁抵抗の低下と判別することができる。

【0016】

すなわち、本発明は、絶縁抵抗計のような測定前の処置を要せずに、発電状態のままで、抵抗間の電圧を測定することによって、パワーコンディショナ前後の絶縁抵抗測定ができるようにした太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（Ｐ相測定）である。

【図3】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（Ｎ相測定）である。

【図4】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（交流側絶縁低下なし）である。

【図5】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順（計測モードによる場合）を示すフローチャートである。

【図6】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順を示すフローチャート（図５の続き）である。

【図7】本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順（ロガーモードにより絶縁抵抗測定をする場合）を示すフローチャートである。

【図8】太陽光電池パネルの構成例（９直列×３並列）を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0019】

図１は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示すブロック図である。

【0020】

本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法を実行するものである。本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置が接続される太陽光発電設備は、図１に示すように、複数の太陽電池モジュールが接続されてなる太陽光電池パネル１と、太陽光電池パネル１から出力される電圧が入力される中継端子２とを備えている。

【0021】

太陽光電池パネル１のＰ側（＋側）端子１ｐは、中継端子２を経て、ＰＣＳ７のＰ相端子に接続され、太陽光電池パネル１のＮ側（−側）端子１ｎは、中継端子２を経て、ＰＣＳ７のＮ相端子に接続されている。なお、ＰＣＳ７には、ＭＣＣＢ（Molded Case Circuit Breaker：配線用遮断器）が内蔵されていてもよい。

【0022】

そして、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置においては、電源（太陽光電池パネル１）側のＰ相とＮ相との間の電圧（太陽光電池パネル１の発電電圧）（Ｖ）と、電源（太陽光電池パネル１）側のＰ相端子４ｐの対地電圧（Ｖrp）と、電源（太陽光電池パネル１）側のＮ相端子４ｎの対地電圧（Ｖrn）とを測定する測定手段となる測定部５を備えている。

【0023】

図２は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（Ｐ相測定）である。

【0024】

図２は、測定部５を測定器抵抗の一端側をＰ相端子４ｐに接続させた状態を示すものであり、測定器抵抗Ｒの他端側は、接地されている。また、測定部５は、Ｐ相、Ｎ相の対地間電圧（Ｐ−Ｅ間電圧値Ｖrp、Ｎ−Ｅ間電圧値Ｖrn）及びＰ相−Ｎ相間の電圧（Ｖ）を測定する電圧測定部を有している。電圧測定部は、Ｐ相端子４ｐ及びＮ相端子４ｎに接続された分圧回路と、分圧回路の出力を増幅するAMPとを有し、このAMPの出力はスイッチ回路SWに入力される。一方、測定器抵抗の両端間の電圧が別のAMPによって増幅されてスイッチ回路SWに入力される。スイッチ回路SWの出力はA/Dコンバータにおいてデジタル信号化されて信号処理回路CPUに入力される。信号処理回路CPUには、表示装置LCDが接続されている。

【0025】

測定部５における測定結果（太陽光電池パネル１の発電電圧値（Ｖ）及び測定器抵抗の両端間の電圧値（Ｖrp、Ｖrn））は、信号処理回路CPUにより、表示装置LCDにおいて表示される。

【0026】

なお、ＭＣＣＢがＰＣＳ７内に内蔵されている場合には、測定部５は、パワーコンディショナ内のＭＣＣＢを開放することなく電源側のＰ相とＮ相との間の電圧と、Ｐ相端子の測定器抵抗Ｒを介した対地電圧とＮ相端子の測定器抵抗Ｒを介した対地電圧とを測定する。

【0027】

〔ＰＣＳ７の交流側の絶縁診断〕
表１に示すように、例えば計測モードによる測定では、ＰＣＳ７の直流側の絶縁低下では、測定器抵抗のＰ−Ｅ間電圧値Ｖrpはプラス符号を示すが、連系運転時において、ＰＣＳ７から絶縁変圧器８までの交流側の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）にて絶縁低下を生じた場合、Ｐ−Ｅ間電圧値Ｖrpはマイナス符号を示す。

【表1】

【0028】

したがって、Ｖrpの符号の見分けから、絶縁低下した区間として、ＰＣＳ７の直流側か交流側かを判別することができる。

【0029】

図２に示すように、ＰＣＳ７の非絶縁式は、出力電圧が低下してもインバータ動作を可能とするため、太陽電池パネルからの低直流出力電圧を昇圧するチョッパ回路を設けている。測定器抵抗のＰ−Ｅ間電圧であるＶrpの測定時には、交流側各相の何れにて絶縁低下が生じても、昇圧チョッパによる昇圧電圧を起源としたループ電流が、測定器抵抗の接地からＰ相に向けて通電する。したがって、Ｖrpはマイナス符号を示す。

【0030】

図４は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（交流側絶縁低下なし）である。

【0031】

図４に示すように、ＰＣＳ７の直流側の絶縁低下では、測定器抵抗の切換えスイッチをＰ−Ｅ側とした場合、絶縁低下に依存して測定器抵抗に通電する漏洩電流は、Ｐ相から接地に向かって通電する。したがって、測定器抵抗間電圧であるＶrpはプラス符号を示す。

【0032】

以上のように、Ｖrpの符号を見分けることによって、絶縁低下がＰＣＳ７の直流側か交流側かを見分けることができる。

【0033】

ＰＣＳ７の交流側にて絶縁低下が生じた場合には、以下のようにして絶縁抵抗値を算出することができる。

【0034】

表１に示すように、ＰＣＳ７の連系運転にて、交流側各相のうち何れか１相のみ絶縁低下を生じても監視装置の測定器抵抗間のＰ−Ｅ間、Ｎ−Ｅ間には漏洩電流に依存した電圧として、Ｖrp及びＶrnが検出される。測定器抵抗の切換えスイッチをＰ−Ｅ間とした場合、Ｖrpの検出は、図２に示すように、昇圧チョッパによる昇圧電圧である１６０Ｖ（Ｖ２）を起源として生ずる。そして、以下に示す表２は、測定中における各直流電路に生ずる直流電圧を示すものであり、特に、Ｐ−Ｎ間は発電電圧が（例えば）１８０Ｖとなる。また、以下に示す表３は、測定中における交流電路に生ずる直流電圧を示すものであり、測定器抵抗をＰ相側とした場合、交流側の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）と接地間電圧は（例えば）１６０Ｖとなり、Ｎ相側とした場合には、昇圧チョッパによる昇圧電圧と発電電圧との加算値である３４０Ｖとなる。

【表2】

【表3】

【0035】

図３は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の構成を示す回路図（Ｎ相測定）である。

【0036】

測定器抵抗の切換えスイッチをＮ−Ｅ側とした場合、ＰＣＳ７の交流側の絶縁低下における測定器抵抗に通電する漏洩電流は、発電電圧（Ｖ１）と昇圧チョッパによる昇圧電圧（Ｖ２）を加算した電圧（Ｖ１＋Ｖ２）を起源として生ずる。
以上の関係は、下式により示すことができる。なお、以下に示す式（１）は、図２に示す回路図による測定値であり、式（２）は、図３に示す回路図による測定値である。
Ｖrp＝Ｒ・Ｖ２／（Ｒac＋Ｒ）・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Ｖrn＝Ｒ・（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｒac＋Ｒ）・・・・・・・・・・(2)
（∵Ｖrp、Ｖrn：監視装置の計測値、発電電圧Ｖ１：監視装置の計測値、測定器抵抗Ｒ：既知、昇圧チョッパによる昇圧電圧Ｖ２：未知、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗値Ｒac：未知）
(1)式及び(2)式からＲacを求めると、以下の(3)式のようになる。
(3)式から監視装置の計測値をパラメータとして、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗値を算出できる。
Ｒac＝Ｒ・（Ｖ１＋Ｖrp−Ｖrn）／（Ｖrn−Ｖrp）・・・・(3)
例えば、表１のＮＯ．６に示すように、模擬絶縁抵抗値を１．０１ＭΩとすると、
Ｒac＝５０００・（１７７．８＋０．８９４−１．７６）／（１．７６−０．８９４）＝１．０２ＭΩ

【0037】

以上のように、絶縁低下した区間の判別として、ＰＣＳ７の直流側と交流側の見分けは上記計測モードで再測定を行い、Ｖrpにマイナス符号が付けば、ＰＣＳ７の交流側の絶縁低下を判定できるほか、絶縁抵抗値を算出できる。測定部５の表示画面として、Ｖrpにマイナス符号が付いた場合には、画面上にＰＣＳ７の交流側及び算出した絶縁抵抗値を表示することができる。

【0038】

さらに、上記計測モードにおいては、絶縁低下区間の特定をすることができる。

【0039】

ＰＣＳ７の交流側における絶縁低下区間の特定は、ＰＣＳ稼働（連系運転）にて実施する。

【0040】

測定部５により、ＰＣＳ７の交流側の絶縁低下を検出した場合は、測定器抵抗間電圧のＶrp値はマイナス符号となり、ＰＣＳ７の交流側の絶縁低下を見分けることができる。ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗値は、測定部５の計測モードにより測定を行い、計測する測定器抵抗間電圧（Ｖrp、Ｖrn）、発電電圧Ｖ１及び測定器抵抗をパラメータとして算出する。なお、雨天時などＰＣＳ７が連系運転停止中の場合には、測定部５は、ＰＣＳ７の交流側の絶縁低下を検出しない。

【0041】

〔ＰＣＳ７の直流側の絶縁診断〕
また、この太陽光発電設備の絶縁監視装置の計測モードにおいては、測定部５における測定結果に基づいて、太陽光電池パネル１からＰＣＳ７に内蔵するＭＣＣＢに至る直流回路におけるＰ相の絶縁抵抗の低下と、この直流回路におけるＮ相の絶縁抵抗の低下とを、区別して検出し、もしくは、該直流回路におけるＰ相とＮ相の両相または太陽電池モジュール間、Ｐ相、Ｎ相、太陽電池モジュール間を含む複数ヶ所の絶縁抵抗の低下との何れかを検出することができる。この測定は、直流回路が活線である状態で行うことができる。

【0042】

なお、直流側の絶縁診断は、本件出願人が特許文献１（特許第５６０３４４４号公報）においてすでに提案している内容である。

【0043】

太陽光電池パネル１からＰＣＳ７に至る直流回路において絶縁抵抗が低下した場合には、Ｐ相端子４ｐ、または、Ｎ相端子４ｎと測定器抵抗Ｒを介した対地間には、電圧Ｖｒが生ずる。したがって、この対地間電圧Ｖｒと、太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖとを測定することにより、直流回路の絶縁抵抗を知ることができる。太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖは、太陽光電池パネル１に照射される光量によって変動するので、随時測定する。

【0044】

この太陽光発電設備においては、(１)Ｐ相の絶縁低下、（２）Ｎ相の絶縁低下、（３）両相が同時の絶縁低下、もしくは、Ｐ相、Ｎ相、太陽電池モジュール間を含む複数箇所の絶縁低下、または、（４）太陽電池モジュール間における絶縁低下のいずれかが発生する可能性があり、Ｐ相またはＮ相の測定器抵抗Ｒを介した対地電圧の発生を知ることにより、これらを区別して検出することができる。

【0045】

この太陽光発電設備において、Ｐ相の絶縁低下による漏電が起こった場合には、切替スイッチ６をＰ相端子４ｐに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に電圧は発生しない。そして、切替スイッチ６をＮ相端子４ｎに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖnrが発生する。Ｐ相のみが絶縁低下した場合には、以下が成立する。
Ｒp＝Ｒ〔｛（Ｖ_１−Ｖpr）／Ｖnr｝−１〕 ・・・・（ただし、Ｖpr≒０）

【0046】

この太陽光発電設備において、Ｎ相の絶縁低下による漏電が起こった場合には、切替スイッチ６をＰ相端子４ｐに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖprが発生する。そして、切替スイッチ６をＮ相端子４ｎに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に電圧は発生しない。Ｎ相のみが絶縁低下した場合には、以下が成立する。
Ｒn＝Ｒ〔｛（Ｖ_２−Ｖnr）／Ｖpr｝−１〕 ・・・・（ただし、Ｖnr≒０）

【0047】

この太陽光発電設備において、Ｐ相及びＮ相の両相、もしくは、Ｐ相、Ｎ相、太陽電池モジュール間を含む複数箇所にて絶縁低下による漏電が起こった場合には、切替スイッチ６をＰ相端子４ｐに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖprが発生する。そして、切替スイッチ６をＮ相端子４ｎに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖnrが発生する。Ｐ相及びＮ相の両相、もしくは、Ｐ相、Ｎ相、太陽電池モジュール間を含む複数箇所にて絶縁低下した場合には、以下が成立する。
Ｒp＝Ｒ〔｛（Ｖ_３−Ｖpr）／Ｖnr｝−１〕
Ｒn＝Ｒ〔｛（Ｖ_３−Ｖnr）／Ｖpr｝−１〕
Ｒpn＝（Ｒgp・Ｒgn）／（Ｒgp＋Ｒgn）＝Ｒ〔｛Ｖ_３／（Ｖpr＋Ｖnr）｝−１〕

【0048】

この太陽光発電設備において、太陽電池モジュール間にて絶縁低下による漏電が起こった場合には、切替スイッチ６をＰ相端子４ｐに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖprが発生する。そして、切替スイッチ６をＮ相端子４ｎに切り替えたときには、測定器抵抗Ｒの両端に、電圧Ｖnrが発生する。

【0049】

つまり、測定器電圧Ｖpr，ＶnrがＰ相及びＮ相の両相にて発生する場合は、Ｐ相及びＮ相の両相にて絶縁低下しているか、もしくは、Ｐ相、Ｎ相、太陽電池モジュール間を含む複数箇所にて絶縁低下しているか、または、太陽電池モジュール間にて絶縁低下している場合である。太陽電池モジュール間にて絶縁低下した場合には、以下が成立する。
Ｒpn＝Ｒ〔｛Ｖ_４／（Ｖpr＋Ｖnr）｝−１〕

【0050】

このように、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置においては、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖｒと、太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖとを測定することにより、絶縁抵抗Ｒpnを知ることができる。また、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖｒの発生状況（Ｐ相発生、Ｎ相発生、Ｐ相及びＮ相の両相発生）と太陽電池パネルモジュールの直列枚数を知ることにより、絶縁低下している区間を判別することができる。

【0051】

〔フローチャート〕
図５は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順を示すフローチャートである。また、図６は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順を示すフローチャート（図５の続き）である。

【0052】

本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置により本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法を実行して、太陽光発電設備における絶縁抵抗を測定するには、図５に示すように、測定部５のCPUは、ステップｓｔ１で処理を開始すると、ステップｓｔ２に進み、測定部５のスイッチが投入されていると、ステップｓｔ３に進む。ステップｓｔ３では、測定器抵抗Ｒの自動測定を行い、ステップｓｔ４で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ５に進む。ステップｓｔ５では、切替スイッチ６をＰ相側に切り替えて、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖrpを測定し、ステップｓｔ６に進む。

【0053】

ステップｓｔ６で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ７に進む。ステップｓｔ７では、切替スイッチ６をＮ相側に切り替えて、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖrnを測定し、ステップｓｔ８に進む。ステップｓｔ８で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ９に進む。ステップｓｔ９では、電圧値Ｖrpの値が例えば５０mV以上であるかを判別し、５０mV以上であればステップｓｔ１０に進み、５０mV以上でなければステップｓｔ１５に進む。ステップｓｔ１０では、電圧値Ｖrpの符号がマイナスであるかを判別し、マイナスであればステップｓｔ１１に進み、プラスであればステップｓｔ１５に進む。

【0054】

また、ステップｓｔ１１では、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗を演算し、ステップｓｔ１２に進む。ステップｓｔ１２では、この絶縁抵抗値が２０MΩ未満であるか否かを判別し、２０MΩ未満である場合には、ステップｓｔ１３に進み、このステップｓｔ１３では、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗値Ｒacを表示装置LCDに表示する。一方、上記ステップｓｔ１２において上記抵抗値が２０MΩ以上であると判別された場合には、ステップｓｔ１４に進み、OVER（絶縁）であることを表示装置LCDに表示する。また、ステップｓｔ１５では、ＰＣＳ７の直流側の絶縁抵抗Ｒp、Ｒnの演算を開始する。ステップｓｔ１６では、切替スイッチ６をＮ相側、Ｐ相側に切り替えて、絶縁抵抗Ｒp、Ｒnを測定し、それぞれが２０MΩ以上であれば、ステップｓｔ１７に進み、それぞれが２０MΩ以上でなければ、ステップｓｔ１８に進む。ステップｓｔ１７では、絶縁抵抗Ｒp、ＲnがOVER（絶縁）であることを表示する。

【0055】

また、ステップｓｔ１８では、絶縁抵抗Ｒpが２０MΩ以上で、Ｒnが１MΩ未満であればステップｓｔ１９に進み、そうでなければステップｓｔ２０に進む。

【0056】

また、ステップｓｔ１９では、絶縁抵抗ＲpがOVER（絶縁）であること及びＲnの値を表示する。ステップｓｔ２０では、絶縁抵抗Ｒpが２０MΩ以上で、Ｒnが１〜１９．９９MΩであればステップｓｔ２１に進み、そうでなければステップｓｔ２２に進む。ステップｓｔ２１では、絶縁抵抗ＲpがOVER（絶縁）であること及びＲnの値を表示する。ステップｓｔ２２では、絶縁抵抗Ｒpが１MΩ未満で、Ｒnが２０MΩ以上であればステップｓｔ２３に進み、そうでなければステップｓｔ２４に進む。ステップｓｔ２３では、絶縁抵抗Ｒpの値及びＲnがOVER（絶縁）であることを表示する。ステップｓｔ２４では、絶縁抵抗Ｒpが１〜１９．９９MΩで、Ｒnが２０MΩ以上であればステップｓｔ２５に進み、そうでなければ図６のステップｓｔ２６に進む。ステップｓｔ２５では、絶縁抵抗Ｒpの値及びＲnがOVER（絶縁）であることを表示する。

【0057】

また、ステップｓｔ２６では、表示を点滅させ、モジュールの直列枚数の入力を求め、ステップｓｔ２７に進む。ステップｓｔ２７では、入力されたモジュールの直列枚数を受信し、ステップｓｔ２８に進む。ステップｓｔ２８では、電圧値と抵抗値が一致しているか否かを判別し、一致していればステップｓｔ２９に進み、一致していなければステップｓｔ３２に進む。ステップｓｔ２９では、モジュール間の抵抗が１MΩ未満であるかを判別し、１MΩ未満であればステップｓｔ３０に進み、１MΩ未満でなければステップｓｔ３１に進む。ステップｓｔ３０では、絶縁低下箇所がモジュール間であること及び抵抗値Ｒpnを表示する。ステップｓｔ３１では、絶縁低下箇所がモジュール間であること及び抵抗値Ｒpnを表示する。

【0058】

また、ステップｓｔ３２では、絶縁抵抗Ｒpが１MΩ未満で、Ｒnが１MΩ未満であればステップｓｔ３３に進み、そうでなければステップｓｔ３４に進む。ステップｓｔ３３では、絶縁抵抗Ｒp、Ｒn、Ｒpnの値を表示する。

【0059】

ステップｓｔ３４では、絶縁抵抗Ｒpが１〜１９．９９MΩで、Ｒnが１MΩ未満であればステップｓｔ３５に進み、そうでなければステップｓｔ３６に進む。ステップｓｔ３５では、絶縁抵抗Ｒp、Ｒn、Ｒpnの値を表示する。

【0060】

また、ステップｓｔ３６では、絶縁抵抗Ｒpが１MΩ未満で、Ｒnが１〜１９．９９MΩであればステップｓｔ３７に進み、そうでなければステップｓｔ３８に進む。ステップｓｔ３７では、絶縁抵抗Ｒp、Ｒn、Ｒpnの値を表示する。ステップｓｔ３８では、絶縁抵抗Ｒp、Ｒn、Ｒpnの値を表示する。

【0061】

図７は、本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視方法による絶縁抵抗測定の手順（ロガーモードにより絶縁抵抗測定をする場合）を示すフローチャートである。

【0062】

本発明に係る太陽光発電設備の絶縁監視装置においては、計測モード以外に、絶縁測定結果を読み取って表示（記録）するロガーモードによっても、ＰＣＳ７交流側の絶縁抵抗を測定することができる。ロガーモードによる場合は、図７に示すように、測定部５のCPUは、ステップｓｔ４１で処理を開始すると、ステップｓｔ４２に進み、測定部５のスイッチが投入されていると、ステップｓｔ４３に進む。ステップｓｔ４３では、測定器抵抗Ｒの自動測定を行い、ステップｓｔ４４で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ４５に進む。ステップｓｔ４５では、切替スイッチ６をＰ相側に切り替えて、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖrpを測定し、ステップｓｔ４６に進む。

【0063】

ステップｓｔ４６で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ４７に進む。ステップｓｔ４７では、切替スイッチ６をＮ相側に切り替えて、測定器抵抗Ｒの両端電圧Ｖrnを測定し、ステップｓｔ４８に進む。ステップｓｔ４８で太陽光電池パネル１の発電電圧Ｖを測定し、ステップｓｔ４９に進む。ステップｓｔ４９では、電圧値Ｖrpの値が例えば５０mV以上であるかを判別し、５０mV以上であればステップｓｔ５０に進み、５０mV以上でなければステップｓｔ５５に進む。ステップｓｔ５０では、電圧値Ｖrpの符号がマイナスであるかを判別し、マイナスであればステップｓｔ５１に進み、プラスであればステップｓｔ５５に進む。

【0064】

ステップｓｔ５１では、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗を演算し、ステップｓｔ５２に進む。このステップｓｔ５２では、上記絶縁抵抗値が、１０MΩ未満であるか否かを判別し、１０MΩ未満である場合には、ステップｓｔ５３に進む。このステップｓｔ５３では、ＰＣＳ７の交流側の絶縁抵抗値Ｒac（MΩ）を表示装置LCDに表示する。また、上記絶縁抵抗値が、１０MΩ以上である場合には、ステップｓｔ５４において、OVER（絶縁）であることを表示装置LCDに表示する。また、ステップｓｔ５５では、ＰＣＳ７の直流側の絶縁抵抗Ｒpnを演算し、次いで、ステップｓｔ５６では、上記ＰＣＳ７の直流側の絶縁抵抗Ｒpnが１０MΩ未満であるか否かを判別し、この絶縁抵抗Ｒpnが１０MΩ未満である場合には、ステップｓｔ５７において、その絶縁抵抗値Ｒpn（MΩ）を表示装置LCDに表示する。一方、上記絶縁抵抗Ｒpnが１０MΩ以上である場合には、ステップｓｔ５８において、OVER（絶縁）であることを表示装置LCDに表示する。
なお、ＰＣＳが複数ある場合には、ＰＣＳごとに順次（繰返し）測定を行う。
また、上記説明では、先ず太陽光発電設備における絶縁抵抗を計測モードにて測定する順序を説明し、その後に上記ロガーモードにて計測する順序を説明したが、ロガーモードにて計測した後に、上記計測モードにて測定することが実際的である。

【0065】

図８は、太陽光電池パネルの構成例（９直列×３並列）を示す平面図である。

【0066】

図８に示すように、太陽電池モジュール１１は、例えば、９個直列に接続されたものを３列備えた太陽光電池パネル１を考えている。この太陽光電池パネル１においては、太陽電池モジュール１１が直列に接続されたものは、それぞれに対応する断路器１２の負荷側において、並列接続されている。なお、太陽電池モジュール１１とは，数十枚の太陽電池セルを直列接続したものをいう。太陽電池モジュール１１は、一般的には、受光面となるガラスなどの透明基板を支持板とし、この支持板の下に透明な充填材料及び裏面シートにより数十枚の太陽電池セルを封止し、周囲を枠により密封した構造となっている。太陽電池セル同士は、インナーコネクタを介して、半田付けにより接続されている。インナーコネクタの接続不良（断線）は起こり得るが、太陽電池セルは封止されているので、地絡の虞はない。太陽電池モジュール１１の端子は、各太陽電池モジュール１１の外部に設けられた端子ボックス内に設けられている。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、発電状態のままで絶縁抵抗測定ができるようにした太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法に適用される。

【符号の説明】

【0068】

１ 太陽電池パネル
２ 中継端子
４ｐ Ｐ相端子
４ｎ Ｎ相端子
５ 測定部
６ 切替スイッチ
７ パワーコンディショナ
８ 絶縁変圧器
１１ 太陽光モジュール
１２ 断路器

【要約】

【課題】抵抗間の電圧を測定することによって、パワーコンディショナ前後の絶縁抵抗測定ができるようにした太陽光発電設備の絶縁監視装置及び太陽光発電設備の絶縁監視方法を提供する。
【解決手段】パワーコンディショナ７を介した連系運転中において、大地からＰ相端子４ｐを見た電圧をＶrpとしたとき、電圧値Ｖrpの符号がマイナスならばパワーコンディショナ７の交流側の絶縁抵抗の低下と判別し、電圧値Ｖrpの符号がプラスならばパワーコンディショナ７の直流側の絶縁抵抗の低下と判別する。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】