JP3026018B2 - 太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法 - Google Patents
太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、昼夜を問わず必要時に一定かつ簡便に太陽
電池アレイの絶縁抵抗の良否を判定できる画期的な方法
に関する。
電池アレイの絶縁抵抗の良否を判定できる画期的な方法
に関する。
近年、地球環境問題や石油代替エネルギーの諸問題が
クローズアップされ、これらの関心が深まるなかで、多
数の太陽電池を接続配列した太陽電池アレイを使用した
太陽光発電システムが普及し始めている。このため、太
陽電池アレイの保守・点検を効率的かつ安全に行う必要
があり、その一手段として太陽電池アレイの絶縁抵抗を
測定し、太陽電池アレイの継続的使用の可否を判断する
ことがある。
クローズアップされ、これらの関心が深まるなかで、多
数の太陽電池を接続配列した太陽電池アレイを使用した
太陽光発電システムが普及し始めている。このため、太
陽電池アレイの保守・点検を効率的かつ安全に行う必要
があり、その一手段として太陽電池アレイの絶縁抵抗を
測定し、太陽電池アレイの継続的使用の可否を判断する
ことがある。
通常、電気機器の設置時または保守・点検時には、そ
の電気機器回路の絶縁状態を確認するために、メガによ
る絶縁抵抗測定（メガ測定）が広く行われている。ここ
で、メガ測定は電気機器を無電圧状態にした後、不要な
回路（例えば、メガの発生電圧によって流れる電流が原
因となって、電気機器が焼損または破損するおそれがあ
る回路）が形成されないようにしなければならない。こ
のため、電気機器回路が直流回路の場合は、正負の出力
（または入力）端子を直接短絡してメガ測定を行い、一
方、交流回路の場合は主回路の各相の端子を全て一括短
絡してメガ測定を行うのが一般的である。
の電気機器回路の絶縁状態を確認するために、メガによ
る絶縁抵抗測定（メガ測定）が広く行われている。ここ
で、メガ測定は電気機器を無電圧状態にした後、不要な
回路（例えば、メガの発生電圧によって流れる電流が原
因となって、電気機器が焼損または破損するおそれがあ
る回路）が形成されないようにしなければならない。こ
のため、電気機器回路が直流回路の場合は、正負の出力
（または入力）端子を直接短絡してメガ測定を行い、一
方、交流回路の場合は主回路の各相の端子を全て一括短
絡してメガ測定を行うのが一般的である。
ところが、太陽電池アレイは昼間日射があれば電圧を
発生しており、絶縁抵抗を測定する場合に太陽電池アレ
イの出力端を直接短絡することは、アークの発生を招き
大変危険である。また、この危険を避けるために出力端
の一方ずつを測定する方法が考えられるが、測定端の反
対側が接地されている様な場合は、測定の際にメガの高
電圧を太陽電池に印加する事となり、正常な太陽電池を
破壊させかねない。
発生しており、絶縁抵抗を測定する場合に太陽電池アレ
イの出力端を直接短絡することは、アークの発生を招き
大変危険である。また、この危険を避けるために出力端
の一方ずつを測定する方法が考えられるが、測定端の反
対側が接地されている様な場合は、測定の際にメガの高
電圧を太陽電池に印加する事となり、正常な太陽電池を
破壊させかねない。
したがって、従来は太陽電池アレイの絶縁抵抗を測定
する場合、昼間は太陽電池アレイの受光面全体を布や厚
紙等で覆って発電を一旦停止させるか、夕方や夜間に測
定を実施して太陽電池アレイの発生電圧がほとんどない
状態にする必要があった。
する場合、昼間は太陽電池アレイの受光面全体を布や厚
紙等で覆って発電を一旦停止させるか、夕方や夜間に測
定を実施して太陽電池アレイの発生電圧がほとんどない
状態にする必要があった。
しかしながら、従来の絶縁抵抗の良否判定方法は、測
定の時間や場所が制約されるだけでなく、最近では太陽
光発電システムの大型化がなされつつあり、上記測定に
よる判定方法の適用がきわめて困難となってきている。
定の時間や場所が制約されるだけでなく、最近では太陽
光発電システムの大型化がなされつつあり、上記測定に
よる判定方法の適用がきわめて困難となってきている。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので
あり、特に昼夜を問わず一定の方法で、かつ簡便・正確
に判定が行えるような画期的な太陽電池アレイの絶縁抵
抗良否判定方法を提供することを目的とする。
あり、特に昼夜を問わず一定の方法で、かつ簡便・正確
に判定が行えるような画期的な太陽電池アレイの絶縁抵
抗良否判定方法を提供することを目的とする。
上述の課題は以下の手段により解決される。
すなわち、 複数の太陽電池が直列、並列または直並列に接続され
た太陽電池アレイの出力端に補助抵抗を接続後、該補助
抵抗の任意点と前記太陽電池アレイの外枠間の任意点と
に正・逆の所定電圧を印加し、各々の回路を流れる電流
値と測定後、前記各々の回路の仮想絶縁抵抗値の平均値
が、前記太陽電池の絶縁不良箇所に応じて変化すること
に基づき、最低値をとりうる箇所を想定して最低値を算
出し、該最低値でもって絶縁抵抗の良否を判定するよう
にした太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法によって
課題は解決される。
た太陽電池アレイの出力端に補助抵抗を接続後、該補助
抵抗の任意点と前記太陽電池アレイの外枠間の任意点と
に正・逆の所定電圧を印加し、各々の回路を流れる電流
値と測定後、前記各々の回路の仮想絶縁抵抗値の平均値
が、前記太陽電池の絶縁不良箇所に応じて変化すること
に基づき、最低値をとりうる箇所を想定して最低値を算
出し、該最低値でもって絶縁抵抗の良否を判定するよう
にした太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法によって
課題は解決される。
本発明の太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法によ
れば、太陽電池アレイの出力端を直接短絡することを不
要とし、従来のごとく昼間に測定を行う場合には太陽電
池アレイの受光面全体を布等で覆う必要もなく、昼夜を
問わず一定かつ簡便に測定して判定できる。
れば、太陽電池アレイの出力端を直接短絡することを不
要とし、従来のごとく昼間に測定を行う場合には太陽電
池アレイの受光面全体を布等で覆う必要もなく、昼夜を
問わず一定かつ簡便に測定して判定できる。
なお、本方法においても昼間は太陽電池は電圧を発生
しており、またメガの測定も通常とは逆の極性で測定す
ることも含まれるので、乾いた軍手やゴム手袋等を用い
て測定したほうが安全上望ましい。
しており、またメガの測定も通常とは逆の極性で測定す
ることも含まれるので、乾いた軍手やゴム手袋等を用い
て測定したほうが安全上望ましい。
本発明に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
メガＭの正電圧印加による測定（測定１）の回路とそ
の等価回路との各々を第１図、第２図に示し、メガＭの
逆電圧印加による測定（測定２）の回路の等価回路を第
３図に示す。
の等価回路との各々を第１図、第２図に示し、メガＭの
逆電圧印加による測定（測定２）の回路の等価回路を第
３図に示す。
簡単のため太陽電池が複数個直列に接続された太陽電
池アレイＰの絶縁抵抗を測定する方法について説明す
る。
池アレイＰの絶縁抵抗を測定する方法について説明す
る。
まず、太陽電池アレイＰの出力端のスイッチSWをオフ
として、例えば不図示のインバータ等の負荷を切り離し
た後、この負荷に代えて100〜200kΩ程度の補助抵抗RS
（なお、これの抵抗値もRsとする。また、補助抵抗RSは
単一の抵抗で中間端子を持つものでもよく、複数の抵抗
が接続されて全体としての抵抗値がRsであるものでもよ
い。）を接続する。次に、補助抵抗RSの任意点と太陽電
池アレイＰの外枠間の任意点との間にメガＭを接続し、
正・逆の電圧を印加することによって、各々のメガＭの
読みから仮想絶縁抵抗値を算出する。ここで、各々の回
路の仮想絶縁抵抗値の平均値が太陽電池の絶縁不良箇所
に応じて変化することに基づき、該平均値のうち最低値
をとりうる箇所を想定して最低値を算出し、該最低値で
もって絶縁抵抗の良否を判定する。以下に、この仮想絶
縁抵抗値の算出方法について説明する。
として、例えば不図示のインバータ等の負荷を切り離し
た後、この負荷に代えて100〜200kΩ程度の補助抵抗RS
（なお、これの抵抗値もRsとする。また、補助抵抗RSは
単一の抵抗で中間端子を持つものでもよく、複数の抵抗
が接続されて全体としての抵抗値がRsであるものでもよ
い。）を接続する。次に、補助抵抗RSの任意点と太陽電
池アレイＰの外枠間の任意点との間にメガＭを接続し、
正・逆の電圧を印加することによって、各々のメガＭの
読みから仮想絶縁抵抗値を算出する。ここで、各々の回
路の仮想絶縁抵抗値の平均値が太陽電池の絶縁不良箇所
に応じて変化することに基づき、該平均値のうち最低値
をとりうる箇所を想定して最低値を算出し、該最低値で
もって絶縁抵抗の良否を判定する。以下に、この仮想絶
縁抵抗値の算出方法について説明する。
＜測定１による仮想絶縁抵抗値R1の算出＞ 以下に計算条件を示す。
・太陽電池アレイＰの出力電圧‥‥EP ・メガＭの印加電圧‥‥EM ・太陽電池アレイＰの測定点‥‥mEP,（１−ｍ）EP間 ・補助抵抗RSの測定点‥‥nRS,（１−ｎ）RS間 ・絶縁抵抗Ｒの抵抗値（仮想絶縁抵抗値）‥‥R1 ・絶縁抵抗Ｒを流れる電流‥‥I1 ・補助抵抗nRSを流れる電流‥‥I2 ・補助抵抗（１−ｎ）RSを流れる電流‥‥I3 ・第２図の回路の両端電圧‥‥Ｅ 第２図の回路において、上記計算条件及びキルヒホッ
フの法則を適用すると下記の計算式が導かれる。
フの法則を適用すると下記の計算式が導かれる。
Ｅ＝Em−R1＊I1 ‥‥（１） Ｅ＝−mEP−ｎ＊RS＊I2 ‥‥（２） Ｅ＝（１−ｍ）＊EP−（１−ｎ）＊RS＊I3‥‥（３） I1＋I2＋I3＝０ ‥‥（４） （１）〜（４）式より仮想絶縁抵抗値R1を求めると、 R1＝(EM＋(ｍ−ｎ)＊EP−ｎ＊(１−ｎ)＊RS＊I1)/I1 ‥‥（５）′ ここで、EM/I1＝RM1（RM1は測定１におけるガＭの読
みに相当）として（５）′式を整理すれば、 R1＝RM1＋(EP/EM)＊(ｍ−ｎ)＊RM1−ｎ＊(１−ｎ)＊RS ‥‥（６） となる。
みに相当）として（５）′式を整理すれば、 R1＝RM1＋(EP/EM)＊(ｍ−ｎ)＊RM1−ｎ＊(１−ｎ)＊RS ‥‥（６） となる。
＜測定２による仮想絶縁抵抗値R2の算出＞ 第３図の回路において、測定１と同一計算条件（ただ
し、EMの極性は測定１と逆であり、絶縁抵抗Ｒの抵抗値
（仮想絶縁抵抗値）をR2、絶縁抵抗R,補助抵抗nRS,（１
−ｎ）RSを流れる電流を各々J1,J2,J3とする。）及びキ
ルヒホッフの法則を適用すると下記の計算式が導かれ
る。
し、EMの極性は測定１と逆であり、絶縁抵抗Ｒの抵抗値
（仮想絶縁抵抗値）をR2、絶縁抵抗R,補助抵抗nRS,（１
−ｎ）RSを流れる電流を各々J1,J2,J3とする。）及びキ
ルヒホッフの法則を適用すると下記の計算式が導かれ
る。
Ｅ＝EM−R2＊J1 ‥‥（１）′ Ｅ＝mEP−ｎ＊RS＊J2 ‥‥（２）′ Ｅ＝−（１−ｍ）＊EP−（１−ｎ）＊RS＊J3 ‥‥（３）′ J1＋J2＋J3＝０ ‥‥（４）′ （１）′〜（４）′式よりR2を求めると、 R2＝(EM−(ｍ−ｎ)＊EP−ｎ＊(１−ｎ)＊RS＊J1)/J1 ‥‥（５）′ ここで、EM/J1＝RM2（RM2は測定２におけるガＭの読
みに相当）として（５）′式を整理すれば、 R2＝RM2−(EP/EM)＊(ｍ−ｎ)＊RM2−ｎ＊(１−ｎ)＊RS ‥‥（６）′ （６）式と（６）′式とから仮想絶縁抵抗値の平均R1
2を算出すると、 R12＝（RM1＋RM2）/2＋（EP/EM）＊（ｍ−ｎ） ＊（RM1−RM2）/2−ｎ＊（１−ｎ）＊RS ‥‥（７） となる。
みに相当）として（５）′式を整理すれば、 R2＝RM2−(EP/EM)＊(ｍ−ｎ)＊RM2−ｎ＊(１−ｎ)＊RS ‥‥（６）′ （６）式と（６）′式とから仮想絶縁抵抗値の平均R1
2を算出すると、 R12＝（RM1＋RM2）/2＋（EP/EM）＊（ｍ−ｎ） ＊（RM1−RM2）/2−ｎ＊（１−ｎ）＊RS ‥‥（７） となる。
ここで、例えばｎ＝0.5となるようにメガＭの補助抵
抗RSへの接続点を定めると、（７）式は R12＝（RM1＋RM2）/2＋（EP/EM）＊（2m−１） ＊（RM1−RM2）/4−RS/4 ‥‥（８） のように表すことができる。
抗RSへの接続点を定めると、（７）式は R12＝（RM1＋RM2）/2＋（EP/EM）＊（2m−１） ＊（RM1−RM2）/4−RS/4 ‥‥（８） のように表すことができる。
しかしながら、（８）式のままではｍの値が不明であ
るため、実際の絶縁抵抗値Rrを推定することができな
い。そこで、（８）式の第２項の誤差が最大となるよう
にｍの値を仮定すると、ｍ＝０またはｍ＝１となること
が理解される。
るため、実際の絶縁抵抗値Rrを推定することができな
い。そこで、（８）式の第２項の誤差が最大となるよう
にｍの値を仮定すると、ｍ＝０またはｍ＝１となること
が理解される。
したがって、ｍ＝０及びｍ＝１を（８）式に代入して
整理すると、以下に示す範囲内に実際の絶縁抵抗値Rrが
存在することが理解される。
整理すると、以下に示す範囲内に実際の絶縁抵抗値Rrが
存在することが理解される。
Rr≧（RM1＋RM2）/2 −（EP/EM）＊|RM1−RM2|/4−RS/4 ‥‥（９） Rr≦（RM1＋RM2）/2 ＋（EP/EM）＊|RM1−RM2|/4−RS/4 ‥‥（10） 上記のように、実際の絶縁抵抗値Rrは（９）式及び
（10）式で算出した範囲内にあることになるが、算出し
た絶縁抵抗値Rrは太陽電池アレイの絶縁管理のために使
用するものであり、（９）式でもって絶縁抵抗の良否を
判定する事が好ましい。すなわち、仮想絶縁抵抗値の平
均値の最低値でもって絶縁抵抗の良否を判定する。
（10）式で算出した範囲内にあることになるが、算出し
た絶縁抵抗値Rrは太陽電池アレイの絶縁管理のために使
用するものであり、（９）式でもって絶縁抵抗の良否を
判定する事が好ましい。すなわち、仮想絶縁抵抗値の平
均値の最低値でもって絶縁抵抗の良否を判定する。
なお、第２図及び第３図において、絶縁抵抗Ｒを流れ
る電流値は、 I1＝(EM＋(ｍ−ｎ)＊EP)／(R1＋ｎ＊(１−ｎ)＊RS) ‥‥（11） J1＝(EM−(ｍ−ｎ)＊EP)／(R2＋ｎ＊(１−ｎ)＊RS) ‥‥（12） で表されるが、メガＭの計測が実現されるためには、 I1＞０ ‥‥（13） J1＞０ ‥‥（14） でなければならならず、また、 （R1＋ｎ＊（１−ｎ）＊RS）＞０ ‥‥（15） （R2＋ｎ＊（１−ｎ）＊RS）＞０ ‥‥（16） であるので、 EM＊（ｍ−ｎ）＊EP＞０ ‥‥（17） EM−（ｍ−ｎ）＊EP＞０ ‥‥（18） の条件を満たさなければならない。
る電流値は、 I1＝(EM＋(ｍ−ｎ)＊EP)／(R1＋ｎ＊(１−ｎ)＊RS) ‥‥（11） J1＝(EM−(ｍ−ｎ)＊EP)／(R2＋ｎ＊(１−ｎ)＊RS) ‥‥（12） で表されるが、メガＭの計測が実現されるためには、 I1＞０ ‥‥（13） J1＞０ ‥‥（14） でなければならならず、また、 （R1＋ｎ＊（１−ｎ）＊RS）＞０ ‥‥（15） （R2＋ｎ＊（１−ｎ）＊RS）＞０ ‥‥（16） であるので、 EM＊（ｍ−ｎ）＊EP＞０ ‥‥（17） EM−（ｍ−ｎ）＊EP＞０ ‥‥（18） の条件を満たさなければならない。
したがって、例えばｎ＝0.5,m＝０〜１とすれば、 2EM＞EP ‥‥（19） でなければならないことが理解される。
また、このことからEP/EMは小さいほど誤差は小さく
なり、補助抵抗の抵抗値RSも小さいほど誤差が小さくな
るが、抵抗値RSが小さすぎればワット数が増大するので
好ましくない。このため、RS＝100〜200kΩ程度として
いる。また、ｎ＝ｍが望ましいと考えるが、ｍ値が不明
なため、例えばｎ＝0.5とした。ここで、ｎを正確に0.5
にすることが困難であるが、0.5−0.05＜ｎ＜0.5＋0.05
程度とする。
なり、補助抵抗の抵抗値RSも小さいほど誤差が小さくな
るが、抵抗値RSが小さすぎればワット数が増大するので
好ましくない。このため、RS＝100〜200kΩ程度として
いる。また、ｎ＝ｍが望ましいと考えるが、ｍ値が不明
なため、例えばｎ＝0.5とした。ここで、ｎを正確に0.5
にすることが困難であるが、0.5−0.05＜ｎ＜0.5＋0.05
程度とする。
本実施例では太陽電池アレイＰが直列の場合だけを示
したが、並列または直並列であっても、絶縁不良箇所が
太陽電池アレイＰの端子部で発生していると仮定すれ
ば、同様な計算式で絶縁抵抗の良否を判定できる。
したが、並列または直並列であっても、絶縁不良箇所が
太陽電池アレイＰの端子部で発生していると仮定すれ
ば、同様な計算式で絶縁抵抗の良否を判定できる。
以上述べたように、本発明の絶縁抵抗良否判定方法に
よれば、太陽電池アレイの出力端を短絡しなくても絶縁
抵抗の測定して判定を行うことができ、アークの発生等
の危険を避けることができる。
よれば、太陽電池アレイの出力端を短絡しなくても絶縁
抵抗の測定して判定を行うことができ、アークの発生等
の危険を避けることができる。
また、従来のように昼間に絶縁抵抗の測定を行う場合
に太陽電池アレイの受光面全体を布や厚紙等で覆う必要
もなく、たとえ発電システムが大型であっても昼夜を問
わず一定の方法で簡便に、かつ安全・正確に測定及び判
定ができる。
に太陽電池アレイの受光面全体を布や厚紙等で覆う必要
もなく、たとえ発電システムが大型であっても昼夜を問
わず一定の方法で簡便に、かつ安全・正確に測定及び判
定ができる。
第１図はメガの正電圧印加による測定回路図、第２図は
第１図の等価回路図、第３図はメガの逆電圧印加による
測定回路の等価回路図である。 Ｐ……太陽電池アレイ、 Ｒ……絶縁抵抗、 RS……補助抵抗、 Ｍ……メガ。
第１図の等価回路図、第３図はメガの逆電圧印加による
測定回路の等価回路図である。 Ｐ……太陽電池アレイ、 Ｒ……絶縁抵抗、 RS……補助抵抗、 Ｍ……メガ。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の太陽電池が直列、並列または直並列
に接続された太陽電池アレイの出力端に補助抵抗を接続
後、該補助抵抗の任意点と前記太陽電池アレイの外枠間
の任意点とに正・逆の所定電圧を印加し、各々の回路を
流れる電流値を測定後、前記各々の回路の仮想絶縁抵抗
値の平均値が前記太陽電池の絶縁不良箇所に応じて変化
することに基づき、該平均値のうち最低値をとりうる箇
所を想定して最低値を算出し、該最低値でもって絶縁抵
抗の良否を判定するようにした太陽電池アレイの絶縁抵
抗良否判定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02293202A JP3026018B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02293202A JP3026018B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166773A JPH04166773A (ja) | 1992-06-12 |
| JP3026018B2 true JP3026018B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17791747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02293202A Expired - Fee Related JP3026018B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 太陽電池アレイの絶縁抵抗良否判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026018B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2943133B2 (ja) * | 1994-04-30 | 1999-08-30 | キヤノン株式会社 | 絶縁状態測定方法、絶縁状態判定装置及びそれを用いた分散型発電装置 |
| JP4702592B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2011-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及びその運転方法 |
| JP2011002417A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 絶縁抵抗測定装置及び絶縁抵抗測定方法 |
| JP5802076B2 (ja) * | 2011-08-01 | 2015-10-28 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラム |
| US20140071563A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Dean Solon | Monitoring system for and method of preventing electrical arcs in a solar energy system |
| JP2015025795A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-02-05 | マルチ計測器株式会社 | 絶縁検査方法及び絶縁検査装置 |
| US9793854B2 (en) | 2013-12-18 | 2017-10-17 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for ground fault detection |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP02293202A patent/JP3026018B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH04166773A (ja) | 1992-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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