JP6586650B2

JP6586650B2 - 絶縁抵抗表示方法および絶縁抵抗計

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Publication number: JP6586650B2
Application number: JP2015239095A
Authority: JP
Inventors: 直樹弓山
Original assignee: 共立電気計器株式会社
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: JP2017106761A

Description

本発明は、太陽光発電設備に配置されている対地静電容量の大きい太陽光発電ユニット等を測定対象体として絶縁抵抗を測定する場合に好適な絶縁抵抗表示方法と、この絶縁抵抗表示方法を適用した絶縁抵抗計に関するものである。

従来から用いられている太陽光発電設備では、その保守・管理のために、定期的な絶縁抵抗測定が行われている。絶縁抵抗値の測定方法としては、太陽光発電ユニットのプラス端子とマイナス端子とを短絡し、両出力端子と接地部位との間に絶縁抵抗計を接続した状態で検査用電圧を印加しながら絶縁抵抗値を測定する方法が広く知られている。しかし、太陽電池モジュールに対して太陽光が照射されている日中においては、太陽光発電ユニットの両出力端子間に数百ボルトの電位差が生じており、そのような状態で出力端子間を短絡することは非常に危険であるばかりでなく絶縁抵抗計の破損を招くおそれがある。

このような危険を避けるために、太陽電池モジュールの受光面を黒シート等で遮光して光電変換機能を抑制したり、日が沈んで太陽電池モジュールでの発電が行われなくなった夜間に計測作業を行っていたが、太陽電池モジュールを遮光する作業は繁雑であるし、視界の悪い夜間の計測作業は危険を伴う。そこで、太陽電池モジュールが発電中でも安全に絶縁抵抗測定を行えるように、太陽光発電ユニットのプラス端子とマイナス端子とを開放した状態で、そのいずれか一方の端子と接地部位との間に、過電流保護抵抗を内蔵する絶縁抵抗計を接続し、検査用電圧を一方の端子と接地部位との間に印加しながら絶縁検査をする方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の絶縁検査方法によれば、太陽光発電ユニットにおける一方の出力端子と接地部位との間に検査用電圧を印加した状態において出力端子と接地部位との間を流れる電流を第１の電流値とし、次に検査用電圧の印加を停止した状態において出力端子と接地部位との間を流れる電流を第２の電流値とし、第１の電流値から第２の電流値を差し引いた電流値と検査用電圧の電圧値に基づいて、出力端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を演算により求めるもので、求められた絶縁抵抗値が正常な絶縁抵抗値よりも小さくなっていれば、絶縁不良が生じていると判断できるのである。

特許第５６１９４１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、太陽光発電ユニットと接地部位との間に、絶縁抵抗と並列に存在する大きな対地静電容量の影響を考慮していないため、演算により求めた絶縁抵抗値に少なからぬ誤差が混入しているおそれがある。これは、太陽光発電ユニットの構造および設置方法に起因したものである。

太陽光発電モジュールを構成している太陽電池セルは、一般的に、平面状に配置したシリコンセルをエチレンビニルアセテートの封止材で挟み込み、表面側をガラスにて絶縁して裏面側を樹脂製の絶縁材（バックシート）で絶縁する構造形態であるため、シリコンセルとバックシートと接地部位を接続している地面とのそれぞれに電気的二重層が形成され、太陽光発電ユニットは、絶縁抵抗と並列に大きな対地静電容量にて接地部位と接続している状態と等しくなる。よって、太陽光発電ユニットにおける一方の出力端子と接地部位との間を接続して電流値を計測する場合、対地静電容量の充放電が計測値に少なからぬ影響を及ぼすのである。

すなわち、特許文献１に記載の発明方法で絶縁抵抗を測定する場合、第１の電流値および第２の電流値は、絶縁抵抗に流れる電流と対地充電電流とが同時に流れている状態で測定されることになり、本来演算の対象とすべき出力端子と接地部位との間を流れる電流である絶縁抵抗のみに流れる電流よりも多い電流値が第１の電流値と第２の電流値として計測されてしまうのである。このため、第１の電流値から第２の電流値を差し引いた電流値と検査用電圧の電圧値に基づいて演算した出力端子と接地部位との間の絶縁抵抗値は、実際の太陽光発電ユニットの絶縁抵抗値よりも低い値となってしまう。その結果、実際の太陽光発電ユニットの絶縁抵抗が良好であっても、演算により求めた絶縁抵抗値は正常範囲よりも低い値を示す可能性があり、点検時に太陽光発電ユニットと接地部位との間の絶縁状態を不良と誤判定してしまう危険性がある。

このような対地静電容量の影響から、特許文献１に記載の発明方法で接地抵抗を測定しても、しばらくは絶縁抵抗値が変動することとなるため、絶縁抵抗計測を開始してすぐの表示値を設備点検で使うことは危険であり、太陽光発電設備の点検作業等で利用するには、それなりの工夫が必要になる。例えば、絶縁抵抗値を繰り返し測定すると共に、測定開始からの経過時間を時計等で別途測りながら、１分等の決められた時間（対地静電容量が飽和したと考えられる必要十分な時間）に達した時点で絶縁抵抗計に表示されている絶縁抵抗値を記録するのである。とはいえ、日常的に行う定期点検で、測定開始からの経過時間を別途用意した時計やストップウォッチ等で計りながら、計測作業を行うのは非常に煩雑である。

また、特許文献１に記載の発明方法で太陽光発電ユニットの絶縁抵抗を計測する場合、初めに検査用電圧の印加を停止した状態にて第２の電流値を測定し、その後に、検査用電圧を印加した状態において第１の電流値を繰り返し測定してゆくと、時間経過に伴って対地静電容量が飽和に達し、第１の電流値が適正な値として得られるので、計測開始から必要十分な時間が経過すると、演算により求められる絶縁抵抗値も適正な値になっていくように錯覚するかもしれない。

しかしながら、絶縁抵抗の演算に用いる第２の電流値は、対地静電容量の影響を受けている計測開始初期に測定された値であり、その後には更新されないため、特許文献１に記載の発明方法では、第２の電流値が対地充電電流を含んだ高い値となるため、演算により求められる絶縁抵抗値は、本来の絶縁抵抗値よりも常に低い絶縁抵抗値となってしまう。その結果、実際の太陽光発電ユニットの絶縁抵抗が良好であっても、演算により求めた絶縁抵抗値は正常範囲よりも低い値を示す可能性があり、点検時に太陽光発電ユニットと接地部位との間の絶縁状態を不良と誤判定してしまう危険性がある。

そこで、本発明は、測定対象体の絶縁抵抗値を適切なタイミングで適正に計測して表示できる絶縁抵抗表示方法および絶縁抵抗計の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、絶縁抵抗の測定処理開始を基準とした時間の経過を計時する経過時間計測工程と、起電力を有する測定対象体における一対の出力端子の一方を被測定端子とし、該被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる電流を所要間隔で２回以上測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第１電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程と、前記検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第１電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第１飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第１飽和達成条件判定工程と、前記第１飽和達成条件判定工程にて第１飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第１電圧印加時測定電流とする検査用第１電圧印加時測定電流取得工程と、前記検査用第１電圧印加時測定電流取得工程を行った後、前記被測定端子と接地部位との間に前記検査用第１電圧とは異なる検査用第２電圧を印加した検査用第２電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第２電圧印加時測定電流を所要間隔で２回以上繰返し測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第２電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程と、前記検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第２電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第２飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第２飽和達成条件判定工程と、前記第２飽和達成条件判定工程にて第２飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第２電圧印加時測定電流とする検査用第２電圧印加時測定電流取得工程と、前記検査用第２電圧印加時測定電流取得工程にて取得した検査用第２電圧印加時測定電流値から前記検査用第１電圧印加時測定電流値を減算して得た検査用差電流値と、前記検査用第２電圧値から前記検査用第１電圧値を減算して得た検査用差電圧値とに基づいて、被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求め、この絶縁抵抗値と、前記経過時間計測工程にて計時を開始してからの経過時間とを同時に表示する絶縁抵抗表示工程と、を行うことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の絶縁抵抗表示方法において、前記絶縁抵抗表示工程では、最初に前記絶縁抵抗値を表示した時点からの経過時間を同時に表示することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の絶縁抵抗表示方法において、前記被測定端子と接地部位との間に過電流保護抵抗を設けた状態で、前記検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程、前記検査用第１電圧印加時測定電流取得工程、検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程、および前記検査用第２電圧印加時測定電流取得工程を行うものとし、前記絶縁抵抗表示工程では、絶縁抵抗値の演算結果から過電流保護抵抗値を減算して補正した抵抗値を絶縁抵抗値として表示することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、請求項４に係る発明は、少なくとも、絶縁抵抗の測定処理開始を基準とした時間の経過を計時可能な計時手段と、起電力を有する測定対象体における一対の出力端子の一方を被測定端子とし、該被測定端子と接地部位との間に検査用電圧を印加可能な給電手段と、前記被測定端子と接地部位との間を流れる電流を測定可能な電流測定手段と、前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧が印加されている検査用第１電圧印加状態と、前記給電手段によって被測定端子と接地部位との間に検査用第２電圧が印加されている検査用第２電圧印加状態とを切り替え制御し、前記電流測定手段によって測定された各電流値と各電圧値とに基づいて被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求めると共に、前記計時手段が計時する時間を用いて任意の基準時からの経過時間を求める計測制御手段と、少なくとも、前記計測制御手段が求めた前記絶縁抵抗値と前記経過時間とを同時に表示可能な表示手段と、を備え、前記計測制御手段は、前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第１電圧印加時測定電流を前記電流測定手段によって所要間隔で２回以上測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第１電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、該検査用第１電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第１飽和達成条件を満たした時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第１電圧印加時測定電流として記憶し、その後、前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に前記検査用第１電圧とは異なる検査用第２電圧を印加した検査用第２電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第２電圧印加時測定電流を前記電流測定手段によって所要間隔で２回以上繰返し測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第２電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、該検査用第２電圧印加時電流変化速度が予め定めた第２飽和達成条件を満たした時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第２電圧印加時測定電流として記憶し、該検査用第２電圧印加時測定電流値から前記検査用第１電圧印加時測定電流値を減算して得た検査用差電流値と、前記検査用第２電圧値から前記検査用第１電圧値を減算して得た検査用差電圧値とに基づいて被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求め、この絶縁抵抗値と、測定処理開始からの経過時間とを同時に前記表示手段へ表示させることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、前記請求項４に記載の絶縁抵抗計において、前記計測制御手段は、最初に取得した検査用第２電圧印加時測定電流値に基づき求めた絶縁抵抗値を前記表示手段へ表示した時点からの経過時間を同時に表示手段へ表示させることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、前記請求項４又は請求項５に記載の絶縁抵抗計において、前記被測定端子と接地部位との間に過電流保護抵抗を接続し、前記計測制御手段は、前記絶縁抵抗値の演算結果から過電流保護抵抗値を減算して補正した抵抗値を絶縁抵抗値として表示手段へ表示させることを特徴とする。

本発明に係る絶縁抵抗の表示方法および絶縁抵抗計によれば、起電力を有する測定対象体が、絶縁抵抗と並列に大きな対地静電容量を持つものであっても、対地静電容量の影響を受けない適切なタイミングで、適正な絶縁抵抗を計測し、計測開始からの時間と併せて表示することができる。よって、定期点検等での絶縁抵抗計測作業を効率よく高精度に行う事ができる。

本発明に係る絶縁抵抗表示方法を適用した絶縁抵抗計で太陽光発電ユニットの絶縁抵抗を測定する場合を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る絶縁抵抗表示方法を適用した絶縁抵抗計の実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１に示す絶縁抵抗計１は、太陽光発電設備の太陽光発電ユニット１０を「起電力を有する測定対象体」として、絶縁抵抗Ｒｇを測定し、その絶縁抵抗値と測定経過時間とを表示するものである。

太陽光発電ユニット１０は、数枚から数十枚の太陽電池モジュールを直列接続した集合体で、コンクリートやアルミの架台に固定した状態で地面に設置されている。この太陽光発電ユニット１０は、一般的に接続箱２０を介して配線接続されるもので、接続箱２０には、一対の出力端子としての第１出力端子２１および第２出力端子２２と、接地された接地部位としての接地端子２３を設けてある。なお、本図に示す太陽光発電ユニット１０は、太陽光が照射されて発電しているときにプラス側となる配線が第１出力端子２１に、マイナス側となる配線が第２出力端子２２にそれぞれ接続され、第１出力端子２１と第２出力端子２２の開放電圧値は、例えば６００Ｖ程度になる。

上記接続箱２０を介して太陽光発電ユニット１０と接続される絶縁抵抗計１は、リアルタイムクロック２、表示手段３、不揮発性記憶手段４、過電流保護抵抗５、電流測定手段６、給電手段７、計測制御手段８、および接続端子９ａ，９ｂを備えている。

リアルタイムクロック２は、実時間を計時するもので、時刻データＤ１を計測制御手段８に常時出力する。この時刻データＤ１を受けた計測制御手段では、計測開始時刻等の任意のタイミングを基準とした経過時間を把握することができる。すなわち、リアルタイムクロック２と計測制御手段８が協働することで、「少なくとも、絶縁抵抗の測定処理開始を基準とした時間の経過を計時可能な計時手段」として機能するのである。なお、任意のタイミングで時間経過を計り始めるタイマ回路等を計時手段とし、その経過時間を計測制御手段８へ提供するような構成としても構わない。

表示手段３は、少なくとも、計測制御手段８から出力される絶縁抵抗値データＤ２と経過時間データＤ３を同時に表示する機能を備えるものである。例えば、絶縁抵抗値は指針式のアナログ表示器で可視表示でき、経過時間は複数のＬＥＤの点灯数（例えば１分経過で１個のＬＥＤを点灯）で可視表示できる。そのほか、セグメント式表示器やＬＥＤをマトリックス状に配置したマトリックス表示器を用いても良いし、表示の自由度が高く高精細な液晶表示器を用いても良い。なお、時間経過に伴う所定のタイミング（例えば１分経過時点）でブザー音を鳴らすなど、聴覚的報知を併せて行うようにしても良い。

不揮発性記憶手段４は、例えば、予め設定された基準電流変化速度データＤ４を記憶し、電源を遮断した後も記憶内容が失われない不揮発性のメモリである。また、この不揮発性記憶手段４には、計測制御手段８の動作プログラムを記憶させてあり、絶縁抵抗計１の起動時等に計測制御手段８が不揮発性記憶手段４から動作プログラムをロードすることで、計測制御手段８が所定の計測制御機能を実行可能となる。さらに、不揮発性記憶手段４は、計測制御手段８から送信される前回測定時刻データＤ５、前回測定データＤ６、測定開始時刻データＤ７等を記憶すると共に、計測制御手段８からの求めに応じて、これらの記憶データを計測制御手段８へ送信する。なお、前回測定時刻データＤ５、前回測定データＤ６、測定開始時刻データＤ７等は計測処理において一時的に必要なデータであるから、計測制御手段８が備える揮発性メモリにて記憶管理するようにしても良い。

過電流保護抵抗５は、過電流による絶縁抵抗計１の破損を防ぐ保護用の抵抗であって、例えば、１ＭΩの抵抗体を用いる。

電流測定手段６は、計測制御手段８からの制御信号Ｓ２に従って太陽光発電ユニット１０の第１出力端子２１もしくは第２出力端子２２のいずれか一方と接地端子２３との間を流れる電流の電流値Ａ１を測定し、その測定結果を測定値データＤ８として計測制御手段８へ出力するものである。

給電手段７は、計測制御手段８からの制御信号Ｓ１に従って、第１出力端子２１または第２出力端子２２と接地端子２３との間に検査用電圧Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１およびＶ２は任意の値に設定可能）を出力する。

接続端子９ａは、接地端子２３と接続するための端子であり、接続端子９ｂは、太陽光発電ユニット１０における第１出力端子２１または第２出力端子２２と接続するための端子である。

計測制御手段８は、絶縁抵抗の計測を統括的に制御する。具体的には、給電手段７に対して制御信号Ｓ１を出力することによって検査用電圧Ｖ１の出力の開始および停止、または、検査用電圧Ｖ２の出力の開始および停止を制御すると共に、電流測定手段６に対して制御信号Ｓ２を出力して電流値Ａ１の測定処理を開始させる。さらに、計測制御手段８は、リアルタイムクロック２から出力される時刻データＤ１と不揮発性記憶手段４に記憶されている前回測定時刻データＤ５、電流測定手段６から出力される測定値データＤ８と不揮発性記憶手段４に記憶されている前回測定データＤ６に基づいて電流変化速度を求め、不揮発性記憶手段４に記憶されている基準電流変化速度データＤ４以下であるか否か（飽和達成条件）を判別し、この飽和達成条件を満たした時の測定値データＤ８から太陽光発電ユニット１０の絶縁抵抗値データＤ２を演算すると共に、リアルタイムクロック２から出力される時刻データＤ１と不揮発性記憶手段４に記憶されている測定開始時刻データＤ７にて測定開始からの経過時間データＤ３を求め、絶縁抵抗値データＤ２と経過時間データＤ３とを表示手段３へ表示する。

次に、絶縁抵抗計１による太陽光発電ユニット１０の絶縁抵抗の計測制御および表示制御について説明する。

先ず太陽光発電設備に絶縁抵抗計１を携行し、接続箱２０の接地端子２３に接続端子９ａを接続し、かつ、接続箱２０に接続された太陽光発電ユニット１０の第１出力端子２１（例えば、プラス端子）を被測定端子とし、これに接続端子９ｂを接続する。これにより、接地端子２３は接続端子９ａを介して給電手段７に接続され、太陽光発電ユニット１０の第１出力端子２１は接続端子９ｂと過電流保護抵抗５とを介して電流測定手段６に接続される。

上記のようにして絶縁抵抗計のセットが完了した後、図示しない操作部の測定開始スイッチを操作する。この測定開始指示を受けることで、計測制御手段８は、測定対象体（この例では、太陽光発電ユニット１０）の絶縁抵抗値データＤ２と、測定処理開始から現在までの経過時間データＤ３とを表示する制御処理を開始する。

絶縁抵抗計測処理の開始した時、例えば接地端子２３と太陽光発電ユニット１０の第１出力端子２１との間に絶縁不良が生じており、接地端子２３と第１出力端子２１との間の絶縁抵抗Ｒｇの値が、正常な絶縁状態の値よりも小さくなっていた場合には、接地端子２３と太陽光発電ユニット１０の第１出力端子２１との間に生じている電位差（太陽光発電ユニット１０の起電力）に起因して絶縁不良箇所から接地端子２３と第１出力端子２１との間に大きな電流が流れて、絶縁抵抗計１の破損を招くおそれがある。このため絶縁抵抗計１では、過電流保護抵抗５（この例では、１ＭΩ）を電流測定手段６と接続端子９ｂとの間に接続することで接地端子２３と第１出力端子２１との間に絶縁不良が生じていたとしても、絶縁抵抗計１が破損する事態を回避している。

先ず、計測制御手段８は、給電手段７に対して制御信号Ｓ１を出力して、直流の検査用電圧Ｖ１（例えば、５００Ｖ）を出力させる（被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態にする）と共に、リアルタイムクロック２から時刻データＤ１を読み込み、測定開始時刻データＤ７として不揮発性記憶手段４に記憶する。この検査用第１電圧印加状態において、接地端子２３と第１出力端子２１との間に流れる電流Ａ１の電流値を測定するが、この場合、検査対象の太陽光発電ユニット１０が正常に絶縁された状態で設置されていたとしても、接地端子２３と第１出力端子２１との間には大きな抵抗値の絶縁抵抗Ｒｇと大きな容量値の対地静電容量Ｃｇが並列に存在する（図１中、破線で示す）。

また、太陽光発電ユニット１０の各太陽電池モジュールに太陽光が照射されて、光電変換機能が正常に働いていれば、第１出力端子２１と第２出力端子２２との間に直流６００Ｖ程度の電位差が生じるので、検査用第１電圧印加状態における接地端子２３と第１出力端子２１との間には、直流３００Ｖ程度が検査用電圧Ｖ１に重畳された電位差が生じることとなる。この状態においては、先ず初めに絶縁抵抗Ｒｇに流れる電流Ａ２ｒと対地静電容量Ｃｇに流れる対地充電電流Ａ２ｃとの合成電流Ａ２が流れ始めるが、対地静電容量Ｃｇに流れる対地充電電流Ａ２ｃは対地静電容量Ｃｇに電荷が貯まるにつれて流れなくなるため、最終的には絶縁抵抗Ｒｇに流れる電流Ａ２ｒのみとなる。

したがって、計測制御手段８は、リアルタイムクロック２からの時刻データＤ１を不揮発性記憶手段４に前回測定時刻データＤ５として記憶すると共に、電流測定手段６に対して制御信号Ｓ２を出力して接地端子２３と第１出力端子２１との間を流れる電流Ａ１を測定させ、電流測定手段６から出力される測定値データＤ８を不揮発性記憶手段４に前回測定データＤ６として記憶させる。この一連の処理を所要間隔（対地充電電流Ａ２ｃの変化速度に応じて適宜に定めた時間であり、例えば１秒間隔）で２回以上行う。

そして、連続する２回分の測定で得た２つの電流値、すなわち、測定値データＤ８と前回測定データＤ６との差（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間、すなわち、時刻データＤ１と前回測定時刻データＤ５の時刻差（Δｔ）とから電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、電流変化速度が不揮発性記憶手段４に記憶されている基準電流変化速度データＤ４以下になった時点（飽和達成条件を満たした時点）で、測定した電流Ａ１の電流値（検査用第１電圧印加時測定電流値であり、例えば、０．４ｍＡ）は、対地静電容量Ｃｇに流れる対地充電電流Ａ２ｃの影響を除外した絶縁抵抗Ｒｇに流れる電流Ａ２ｒの測定値データＤ８として不揮発性記憶手段４に記憶する。

ここで、電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）とは、電流測定手段６によって検出される電流Ａ１が時間経過につれて変化するＩ−ｔ曲線のある時間範囲における傾きを示しており、その傾きが０になると、電流Ａ１が一定値になったことを示す。よって、対地静電容量Ｃｇが飽和に達したと看做し得るＩ−ｔ曲線の傾きを基準電流変化速度として予め設定しておき、演算により求められた電流変化速度が基準電流変化速度以下になることを飽和達成条件にすることにより、対地充電電流Ａ２ｃの影響が除外されて絶縁抵抗Ｒｇに流れる電流Ａ２ｒを測定値データＤ８として測定できる状態になったことを判定できるのである。従って、飽和達成条件を満たした時点で測定したときの測定値データＤ８は、検査用電圧非印加時における適正な検査用電圧非印加時測定電流値であり、これを測定値データＤ８として不揮発性記憶手段４に記憶しておき、後述する絶縁抵抗演算に用いることで、高精度の絶縁抵抗値を得ることが可能となる。

以上のようにして、「被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる電流を所要間隔で２回以上測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第１電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程」と、「前記検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第１電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第１飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第１飽和達成条件判定工程」と、「前記第１飽和達成条件判定工程にて第１飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第１電圧印加時測定電流とする検査用第１電圧印加時測定電流取得工程」が絶縁抵抗計１によって行われる。

次いで計測制御手段８は、同じく給電手段７に対して制御信号Ｓ１を出力して、直流の検査用電圧Ｖ２（例えば、１０００Ｖ）を出力させ、リアルタイムクロック２からの時刻データＤ１を不揮発性記憶手段４に前回測定時刻データＤ５として記憶させ、更に、電流測定手段６に対して制御信号Ｓ２を出力して接地端子２３と第１出力端子２１との間を流れる電流Ａ１の電流値を測定させ、電流測定手段６から出力される測定値データＤ８を不揮発性記憶手段４に前回測定データＤ６として記憶させる。この一連の処理を所要間隔（対地充電電流Ａ２ｃの変化速度に応じて適宜に定めた時間であり、例えば１秒間隔）で２回以上行う。

そして、連続する２回分の測定で得た２つの電流値、すなわち、測定値データＤ８と前回測定データＤ６との差（ΔＩ）と時刻データＤ１と前回測定時刻データＤ５の時間間隔（Δｔ）とから電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、電流変化速度が不揮発性記憶手段４に記憶されている基準電流変化速度データＤ４以下になった時点で測定した電流Ａ１の電流値（検査用第２電圧印加時測定電流値であり、例えば０．６５ｍＡ）から不揮発性記憶手段４に記憶している測定値データＤ８（検査用第１電圧印加時測定電流値）を減算し、検査用差電流値を求める。この検査用差電流値は、太陽光発電ユニット１０の発電によって接地端子２３と第１出力端子２１との間に生じた上記３００Ｖ程度の電位差の影響を除外した電流値（例えば、０．２５ｍＡ）である。

続いて計測制御手段８は、演算で求めた検査用差電流値と、給電手段７によって印加した検査用電圧Ｖ２から検査用電圧Ｖ１を差し引いた電圧値（検査用差電圧値であり、例えば５００Ｖ）とに基づき、抵抗値を求める。この抵抗値から過電流保護抵抗５の抵抗値（１ＭΩ）を減算して補正することで、接地端子２３と第１出力端子２１との間の絶縁抵抗Ｒａの抵抗値を求め、絶縁抵抗値データＤ２として表示手段３へ送信する。これと同時に、計測制御手段８は、リアルタイムクロック２から現在の時刻データＤ１を読み込み、不揮発性記憶手段４に記録しておいた測定開始時刻データＤ７を差し引くことで、測定開始からの経過時間を演算し、経過時間データＤ３として表示部３へ送信する。すなわち、絶縁抵抗値データＤ２経過時間データＤ３を同時に受信した表示手段３によって、絶縁抵抗値と経過時間とが同時に表示されるのである。

以上のようにして、「前記検査用第１電圧印加時測定電流取得工程を行った後、前記被測定端子と接地部位との間に前記検査用第１電圧とは異なる検査用第２電圧を印加した検査用第２電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第２電圧印加時測定電流を所要間隔で２回以上繰返し測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第２電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程」と、「前記検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第２電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第２飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第２飽和達成条件判定工程」と、「前記第２飽和達成条件判定工程にて第２飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第２電圧印加時測定電流とする検査用第２電圧印加時測定電流取得工程」と、「前記検査用第２電圧印加時測定電流取得工程にて取得した検査用第２電圧印加時測定電流値から前記検査用第１電圧印加時測定電流値を減算して得た検査用差電流値と、前記検査用第２電圧値から前記検査用第１電圧値を減算して得た検査用差電圧値とに基づいて、被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求め、この絶縁抵抗値と、前記経過時間計測工程にて計時を開始してからの経過時間とを同時に表示する絶縁抵抗表示工程」とが絶縁抵抗計１によって行われる。

本実施形態の絶縁抵抗計１によれば、対地静電容量Ｃｇの影響を無視できる状態になったタイミング（第１飽和達成条件と第２飽和達成条件の成立時）で検査用第１電圧印加時測定電流値と検査用第２電圧印加時測定電流値を取得し、これら検査用第１電圧印加時測定電流値と検査用第２電圧印加時測定電流値を用いて絶縁抵抗値を演算するので、高精度の絶縁抵抗値Ｒａを表示することができる。したがって、計測開始から１分等の決められた経過時間にて絶縁抵抗値を記録するような作業を行う必要が無く、１分に満たない時間で絶縁抵抗値が表示された場合でも、信頼性の高い絶縁抵抗値として記録できるので、点検作業を効率よく進めることができる。

しかも、本実施形態の絶縁抵抗計１で計測できる絶縁抵抗値は信頼性が高いので、微妙な抵抗値の低減も計測値に反映されることから、太陽光発電ユニット１０の経時劣化を判断するための有用な指標とすることもできる。

なお、本実施形態の絶縁抵抗計１では、信頼性の高い絶縁抵抗値を計測できるのであるが、例えば第２飽和達成条件の判定に用いる基準電流変化速度を若干緩くして、対地静電容量Ｃｇの影響が若干残っているときに第２飽和達成条件が成立するようにしておき、対地静電容量Ｃｇの影響が若干残っている検査用第２電圧印加時測定電流値を用いて演算した絶縁抵抗値を表示手段３に表示させ、その後も定期的に検査用第２電圧印加時測定電流値の計測を行って、その都度、絶縁抵抗値の表示を更新させてゆくようにしても良い。このようにすれば、適正な絶縁抵抗値に近づいてゆく過程を経過時間と共に表示できるし、適正な絶縁抵抗値になった後も、絶縁抵抗値の計測が定期的に行われ、経過時間と共に表示できる。

また、上述した実施形態では、太陽光発電ユニット１０の＋出力端子に接続された第１出力端子２１を被測定端子とする場合を説明したが、これに限らず、太陽光発電ユニット１０の−出力端子に接続された第２出力端子２２を被測定端子として絶縁抵抗の計測および表示を行っても良い。また、接地端子２３と第１出力端子２１との間の絶縁抵抗と、接地端子２３と第２出力端子２２との間の絶縁抵抗をそれぞれ測定し、両者の絶縁抵抗値（正常であれば、測定結果の絶縁抵抗値がほぼ一致する）から測定対象体と接地部位との間の絶縁状態を判断することにより、測定対象体の内部（第１出力端子２１と第２出力端子２２との間の太陽電池セル間等）に断線が生じていたとしても、測定対象体の各部（一方の出力端子の側、および他方の出力端子の側）における絶縁状態が良好であるか不良であるか確実かつ簡便に点検することができる。

また、表示手段３に表示する表示時間は、計測開始時からの経過時間に限定されるものではなく、任意のタイミングを基準とした経過時間を表示して良い。例えば、最初に前記絶縁抵抗値を表示した時点からの経過時間を表示するようにしても良い。

また、本実施形態の絶縁抵抗計１では、電流測定手段６と接続端子９ｂとの間に過電流保護抵抗５を接続して抵抗値を測定するものとしたので、測定した抵抗値の演算結果から過電流保護抵抗５の既知の抵抗値を差し引いた抵抗値を絶縁抵抗値に補正して表示手段３へ表示する必要があるものの、測定対象体に絶縁不良が生じていた場合など、太陽光発電ユニット１０接地端子２３と第１出力端子２１または第２出力端子２２との間に生じている電位差（測定対象体の起電力）に起因して大きな電流Ａ１が流れることを過電流保護抵抗５によって防げるので、絶縁抵抗計１が破損する事態を回避することができる。

また、本実施形態に係る絶縁抵抗計１は給電手段７が計測制御手段８からの制御信号Ｓ１に基づいて検査用電圧Ｖ１，Ｖ２を印加したり、検査用電圧Ｖ１，Ｖ２の印加を停止したりすることで、絶縁抵抗計測の作業工程を自動化できるものとしたが、これに限らず、検査用電圧Ｖ１，Ｖ２の印加や印加の停止を手動で切り替えるようにしても構わない。

また、本実施形態の絶縁抵抗計１は、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電ユニット１０を「起電力を有する測定対象体」としたが、これに限定されず、風力発電ユニット、水力発電ユニット、潮力発電ユニットおよび地熱発電ユニット等の各種の「起電力を有する測定対象体」の絶縁抵抗を適切なタイミングで測定して表示することができる。

以上、本発明に係る絶縁抵抗表示方法を適用した絶縁抵抗計の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

１絶縁抵抗計
２リアルタイムクロック
３表示手段
４記憶手段
５過電流保護抵抗
６電流測定手段
７給電手段
８計測制御手段
９ａ接続端子
９ｂ接続端子
１０太陽光発電ユニット
２０接続箱
２１第１接続端子
２２第２接続端子
２３接地端子

Claims

絶縁抵抗の測定処理開始を基準とした時間の経過を計時する経過時間計測工程と、
起電力を有する測定対象体における一対の出力端子の一方を被測定端子とし、該被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる電流を所要間隔で２回以上測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第１電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程と、
前記検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第１電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第１飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第１飽和達成条件判定工程と、
前記第１飽和達成条件判定工程にて第１飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第１電圧印加時測定電流とする検査用第１電圧印加時測定電流取得工程と、
前記検査用第１電圧印加時測定電流取得工程を行った後、前記被測定端子と接地部位との間に前記検査用第１電圧とは異なる検査用第２電圧を印加した検査用第２電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第２電圧印加時測定電流を所要間隔で２回以上繰返し測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第２電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求める検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程と、
前記検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程で得た検査用第２電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第２飽和達成条件を満たしたか否かを判定する第２飽和達成条件判定工程と、
前記第２飽和達成条件判定工程にて第２飽和達成条件が判定された時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第２電圧印加時測定電流とする検査用第２電圧印加時測定電流取得工程と、
前記検査用第２電圧印加時測定電流取得工程にて取得した検査用第２電圧印加時測定電流値から前記検査用第１電圧印加時測定電流値を減算して得た検査用差電流値と、前記検査用第２電圧値から前記検査用第１電圧値を減算して得た検査用差電圧値とに基づいて、被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求め、この絶縁抵抗値と、前記経過時間計測工程にて計時を開始してからの経過時間とを同時に表示する絶縁抵抗表示工程と、
を行うことを特徴とする絶縁抵抗表示方法。
前記絶縁抵抗表示工程では、最初に前記絶縁抵抗値を表示した時点からの経過時間を同時に表示することを特徴とする請求項１に記載の絶縁抵抗表示方法。
前記被測定端子と接地部位との間に過電流保護抵抗を設けた状態で、前記検査用第１電圧印加時電流変化速度取得工程、前記検査用第１電圧印加時測定電流取得工程、検査用第２電圧印加時電流変化速度取得工程、および前記検査用第２電圧印加時測定電流取得工程を行うものとし、
前記絶縁抵抗表示工程では、絶縁抵抗値の演算結果から過電流保護抵抗値を減算して補正した抵抗値を絶縁抵抗値として表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶縁抵抗表示方法。
少なくとも、絶縁抵抗の測定処理開始を基準とした時間の経過を計時可能な計時手段と、
起電力を有する測定対象体における一対の出力端子の一方を被測定端子とし、該被測定端子と接地部位との間に検査用電圧を印加可能な給電手段と、
前記被測定端子と接地部位との間を流れる電流を測定可能な電流測定手段と、
前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧が印加されている検査用第１電圧印加状態と、前記給電手段によって被測定端子と接地部位との間に検査用第２電圧が印加されている検査用第２電圧印加状態とを切り替え制御し、前記電流測定手段によって測定された各電流値と各電圧値とに基づいて被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求めると共に、前記計時手段が計時する時間を用いて任意の基準時からの経過時間を求める計測制御手段と、
少なくとも、前記計測制御手段が求めた前記絶縁抵抗値と前記経過時間とを同時に表示可能な表示手段と、
を備え、
前記計測制御手段は、前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に検査用第１電圧を印加した検査用第１電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第１電圧印加時測定電流を前記電流測定手段によって所要間隔で２回以上測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第１電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、該検査用第１電圧印加時電流変化速度が、予め定めた第１飽和達成条件を満たした時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第１電圧印加時測定電流として記憶し、その後、前記給電手段によって前記被測定端子と接地部位との間に前記検査用第１電圧とは異なる検査用第２電圧を印加した検査用第２電圧印加状態において、被測定端子と接地部位との間を流れる検査用第２電圧印加時測定電流を前記電流測定手段によって所要間隔で２回以上繰返し測定し、連続する２回分の測定で得た２つの電流値の差である差分電流値（ΔＩ）と、その２回の測定間隔である経過時間（Δｔ）とから検査用第２電圧印加時の電流変化速度（ΔＩ／Δｔ）を求め、該検査用第２電圧印加時電流変化速度が予め定めた第２飽和達成条件を満たした時に被測定端子と接地部位との間を流れる電流を検査用第２電圧印加時測定電流として記憶し、該検査用第２電圧印加時測定電流値から前記検査用第１電圧印加時測定電流値を減算して得た検査用差電流値と、前記検査用第２電圧値から前記検査用第１電圧値を減算して得た検査用差電圧値とに基づいて被測定端子と接地部位との間の絶縁抵抗値を求め、この絶縁抵抗値と、測定処理開始からの経過時間とを同時に前記表示手段へ表示させることを特徴とする絶縁抵抗計。
前記計測制御手段は、最初に取得した検査用第２電圧印加時測定電流値に基づき求めた絶縁抵抗値を前記表示手段へ表示した時点からの経過時間を同時に表示手段へ表示させることを特徴とする請求項４に記載の絶縁抵抗計。
前記被測定端子と接地部位との間に過電流保護抵抗を接続し、
前記計測制御手段は、前記絶縁抵抗値の演算結果から過電流保護抵抗値を減算して補正した抵抗値を絶縁抵抗値として表示手段へ表示させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の絶縁抵抗計。