JPH0815345A - 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システム - Google Patents

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システム

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JPH0815345A
JPH0815345A JP7089286A JP8928695A JPH0815345A JP H0815345 A JPH0815345 A JP H0815345A JP 7089286 A JP7089286 A JP 7089286A JP 8928695 A JP8928695 A JP 8928695A JP H0815345 A JPH0815345 A JP H0815345A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、一端側に電源が接続された電路
の、もしくは電源そのものの絶縁状態を該電源の使用停
止時に監視することができ、不測の事態を未然に防止で
きる電力変換システムの絶縁状態測定方法及び判定装置
を提供することを目的とする。 【構成】 電路３０の一端に接続された太陽電池アレイ
１を切換スイッチ２４の作動により非接地状態とし、電
路３０に作動回路２５１からの作動指令を受けた測定ス
イッチ２５２が高電圧を一時的に印加する。接続線路３
１に流れる微小電流を電流検出器２５４が検出し、その
データが絶縁判定回路２５３に送られると、印加された
電圧の大きさと、電流検出器２５４により検出された微
小電流の大きさから絶縁抵抗を算出し、異常があれば、
表示装置２８にてその情報が表示することにすれば、不
測の事態を未然に回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源の絶縁状態を測定
する方法及び判定する装置に関する。特に分散型発電シ
ステム、就中、太陽光発電システムに代表され、所定の
条件下で非接地となる電路を有する電力変換システムに
関し、更に詳細には分散型電源の非使用時における電路
および電源の絶縁状態の測定方法、判定装置及びそれを
用いた分散型発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力需要の増加に伴い、大規模発
電所を補完する役割を持つ系統連系分散型発電システム
が特に注目されてきている。しかしながら現在このよう
な分散型発電システムを運用するには電気設備技術基準
に規定されるような厳しいチェックを常にしておかなけ
ればならない。また、発電システムを独立に使用する場
合においても同様に厳しいチェックを常に行うことが好
ましい。
【０００３】分散型発電システムを一般家庭に普及させ
る為には、使用者に意識させることなく、安定的に電力
を供給しことさら安全な状態にしておくことが必要で、
その様な機能を持った電力変換システムが必要となる。
【０００４】図１２に直流地絡を検出する電力変換シス
テムによる太陽光発電システムの一例を示す。
【０００５】直流電源である太陽電池アレイ１０１と電
力変換システムであるパワーコンディショナー１０９を
構成するインバータ回路１０２とを接続する電路１０３
には事故時（地絡時）にインバータ回路１０２をそれ以
降非作動状態にする手段である連系保護装置１０８を設
けた構成となっている。
【０００６】直流地路を検出する手段としては、電路１
０３の両電線の間に、２個の同抵抗値の分圧抵抗１０４
を接続しておき、その分圧点の接地線に電流検出器１０
５を設け、電流検出器１０５の出力を受けて作動する地
絡電流判定回路１０６を設け、地絡電流判定回路１０６
の出力に応じてインバータ制御回路１０７を作動させる
ようにし、もって電路１０３の少なくとも一方の地絡の
有無を監視しうるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記太
陽光発電システムの構成では、実際に地絡電流が流れた
あと、つまり電源である太陽電池アレイ１０１のパネル
やその配線の充電部分等から漏電してしまったあとでな
ければ太陽電池アレイ１０１や電路１０３の異常を検知
することができない。更に付言すれば、太陽電池アレイ
１０１の＋−のちょうど中間電位の部分で接地された場
合は、検知することもできない。したがって、漏電の危
険を予知することはできないという問題点を有する。
【０００８】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、一端側に電源が接続された電
路の、もしくは電源そのものの絶縁状態を電源の使用停
止時に監視することができ、不測の事態を未然に防止で
きる電源の絶縁状態測定方法、判定手段及びそれを用い
た分散型発電システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の絶縁状態測定方法は、電力変換手段に電路
を通して接続される電源を短絡する電源短絡工程と、前
記短絡させた後に、前記電路と接地点との間に電圧を印
加する高電圧印加工程と、前記印加した電圧により流れ
る電流を測定する電流測定工程とを有し、前記電流から
前記電路もしくは前記電源の絶縁状態を測定することを
特徴とする。
【００１０】また、本発明の絶縁状態判定装置は、一端
に電源が接続される電路を短絡させる短絡手段と、該短
絡手段によって形成された前記電路を有する閉回路と接
地点との間に電圧を印加するための電圧印加手段と、前
記接地点に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電
流検出手段の出力値に基づいて導通状態を測定する絶縁
状態判定手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】さらに、本発明の電力変換システムは、一
端側に電源が接続され、かつ、該電源を短絡手段の作動
により非接地状態で短絡状態に構成された電路と、前記
短絡手段と前記電路と接地点との間に電圧を印加する電
圧印加手段と、該電圧印加手段によって前記電圧を前記
電路と接地点との間に接続するための接続線路と、該接
続線路の電流を検出する電流検出手段と、前記短絡手段
を作動させた後に前記電圧印加手段を作動させる作動手
段と、前記電流検出手段の出力を受けて前記電路もしく
は前記電源の絶縁状態を判定する絶縁判定手段とを備え
たことを特徴とする。
【００１２】
【作用】したがって、本発明の主たる構成によれば、電
路の一瑞に接続された分散型電源等の電路を短絡状態に
したうえで、電路に高電圧を印加する。その時に流れる
電流を検出し、その大きさから分散型電源やその配線回
りの絶縁状態を測定及び判定する。この判定結果が異常
で有ればその情報を表示し、その後に絶縁不良箇所を除
去する等して不測の事態を未然に回避することができ
る。なお、測定スイッチ等の電圧印加手段および測定は
例えば毎夜間の一回行うだけでも、不測の事態は十分に
回避される。
【００１３】以下、本発明を図面を用いて説明する。図
１は、本発明を用いた好適な系統連係させた分散型発電
システムの模式的断面図である。
【００１４】分散型電源１ 分散型電源としては、負荷に電力を供給させられるもの
であればよく、太陽電池等の直流電源であっても、風力
発電等の交流電源でもよい。また、安定的電力を供給で
きる燃料電池やディーゼル発電機等でもよい。具体的に
は、太陽電池モジュールを複数直並列に電気的に接続さ
せた太陽電池アレイが好適に用いられる。
【００１５】パワーコンディショナ２ 入力される電力を所望に応じて使用する電力に変換する
装置である。分散型発電に太陽電池を使用する場合は、
直流電力を家庭で一般的に使われる交流電力に変換して
交流系統と接続できる装置が好ましいが、発電システム
の形態によっては、入力される直流電力の電圧を違う電
圧に変換して出力することもある。
【００１６】コンバータ手段２１ 入力される電力を異なる形態の電力に変換するための回
路である。分散型電源１に太陽電池アレイを用いた場合
では直流／交流変換を行うインバータ回路を例として使
ったが、直流／直流のコンバータ回路であっても良い。
さらに、分散型電源１に応じて交流／交流コンバータ回
路を使用することもできる。具体的には、パワーデバイ
スとして、ＧＴＯ（Gate Turn Off）サイリスタやＩＧ
ＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワー
モスフェット（PowerMOSFET）等を用いて構成される。
【００１７】コンバータ制御手段２２ コンバータ手段２１を制御するためのコンバータ制御手
段出ある。具体的には、コンバータ制御手段であるイン
バータ制御回路が系統に連系させるための機能など通常
必要な制御機能の他に、絶縁判定手段２５３の指示でイ
ンバータ回路２１を停止する機能も合わせ持つことが好
ましい。この場合ＣＰＵ等を用いて構成すればよい。
【００１８】連系保護手段２３ コンバータ手段２１であるインバータ回路の出力する電
力が系統に連系できる範囲の電力品質を越えた時、自動
的に系統と分散型電源１を切り離すための手段である。
分散型電源１を電気的に切り離すものであれば、パワー
コンディショナ２内でコンバータ手段２１の系統側に配
置しても、分散型電源１とコンバータ手段２１との間に
設けてもよい。さらに、パワーコンディショナ２の外で
設けられた通常の商用電力と負荷との間に設けられるブ
レーカーを利用した配電遮断手段と兼用しても良い。
【００１９】切り換えスイッチ２４ 通常運転時と絶縁抵抗測定時のそれぞれの状態を電気的
に切り換えるためのスイッチである。絶縁抵抗測定状態
の時にはコンバータ手段を保護するためにコンバータ手
段であるインバータ回路２１と入力が切り離される。
【００２０】作動手段２５１ 絶縁抵抗測定を開始するための作動指令信号を出力する
ための手段である。切換スイッチ２４が絶縁抵抗測定状
態に切り換わっていないかを判断し切り換わっていなけ
れば出力はしない回路構成とすることが好ましい。この
回路はコンパレータ回路等で形成される。
【００２１】測定スイッチ２５２ 作動手段２５１からの作動指令信号によって切換スイッ
チ２４により閉回路とされた分散型電源１と、電圧発生
手段とを電気的に接続させ電路３０に高電圧を印可する
ためのスイッチ。
【００２２】絶縁判定手段２５３ 分散型電源１、及び閉回路を形成する電路３０の絶縁状
態を判定する手段である。具体的には、電路３０と大地
間を流れる微小電流の大きさを電流検出器により測定
し、絶縁判定手段２５３にて、得られた測定と、あらか
じめＲＯＭ等に記憶してある値とを比較する等して、絶
縁状態を判定する。作動手段２５１や電流検出器等と一
体的に回路構成することも可能である。
【００２３】電圧発生手段２６ 電力発生手段は、絶縁状態を判定するために、電路３０
等に高電圧を印加する電圧発生手段である。電圧発生手
段は、一次電池２６２であるマンガン電池、リチウム電
池や、二次電池である鉛蓄電池、リチウムイオン電池等
さらには、系統の電源を電圧発生電源として利用する。
電圧発生電源の電圧が絶縁状態を判定するのに小さい場
合は、昇圧回路２６１を用いて好適な電圧に制御する。
【００２４】また、系統電源等の交流電源を電圧発生電
源として利用する場合は、交流電圧を直流電圧に変換す
るための回路である整流回路２６３を持つことが好まし
い。印加電圧は直流でもパルス状でもよい。なお、絶縁
状態を測定する機器の精度が優れていれば、高電圧（１
００〜２０００Ｖ）を印加する必要はない。
【００２５】電圧検出器２７１、２７２ 絶縁不良を起こしている場所や、絶縁抵抗が低下してい
る場所を特定するための検出器。表示装置２８ 絶縁不良が起きた場合、その旨を表示し、警告するため
の装置である。場合によっては、絶縁不良ではないが絶
縁抵抗が下がっていることを警告しても良い。表示装置
としては、ＬＥＤを使用しても良いし、液晶や電子線デ
ィスプレイを用いて表示しても良い。
【００２６】記憶回路２９ 一定時間経過後の後日、絶縁不良を起こしている場所を
特定するために、絶縁不良が起きた時にその絶縁抵抗値
あるいは微小電流の電流値を記憶しておくための回路で
ある。具体的には、半導体メモリや、磁気記憶装置等が
用いられる。電路３０ 太陽電池１からコンバータ手段２１に電力を供給するた
めの電路である。絶縁状態測定時にはコンバータ手段２
１から切り離し、高電圧を印可する。
【００２７】接続線路３１ 電路３０に対して高電圧を供給するための線路である。分圧抵抗３２１ 入力直流電源の地絡を検出するための分圧抵抗である。
２つの同抵抗値の抵抗器から構成される。
【００２８】電流検出器３２２ 入力直流電流が地絡した時に流れる地絡電流を測定する
ための電流検出器。実施例３のように接続線路３１に流
れる微小電流を測定するための電流検出器として共用し
ても良い。地絡電流判定手段３２３ 電流検出器３２２からの検出レベルをみて地絡している
かどうかを判定するための手段をもつ。
【００２９】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００３０】（実施例１）図１に本発明を好適に用いた
分散型発電システムである太陽光発電システムの実施例
１を模式的に示した。
【００３１】以下、図１に基づいて説明する。電源とな
る太陽電池アレイ１からは、電路３０を介して、電力変
換手段であるパワーコンディショナー２を構成するコン
バータ手段２１のインバータ回路に直流電力が入力さ
れ、直流電力は交流に変換された後に出力端子２ｃ、２
ｄを介して配電線に供給される様にした。パワーコンデ
ィショナー２の内部には通常、電源が直流電力を出力す
る場合直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
（電源が、交流電力を出力する場合は、ＡＣーＡＣコン
バータが使用される）コンバータ手段２１であるインバ
ータ回路を制御するためのコンバータ制御手段２２であ
るインバータ制御回路、系統連系の為の連系保護手段２
３が、内蔵されている。
【００３２】さらに、太陽電池アレイ１とインバータ回
路とを接続する電路３０に、例えばリレーや半導体リレ
ーなどを使った２回路連動型切換スイッチ２４を設け、
太陽電池アレイ１が機能しない夜間や判定のために、太
陽電池アレイへの入射光を阻止し、発電停止時等には入
力瑞子２ａ、２ｂを短絡させると共に、太陽電池アレイ
１をインバータ回路２１から切り離すようにした。切換
スイッチ２４の制御は、インバータ回路２１が停止した
時に短絡させる様に制御し、別途手段によってインバー
タ回路２１を起動させる時にインバータ回路２１に接続
する様に制御すれば良い。必要に応じて手動で切り換え
るようにしても差し支えない。
【００３３】一方の電路３０には、例えばリレーや半導
体リレーなどを使った測定スイッチ２５２を設ける。測
定スイッチ２５２は通常時、（すなわち太陽電池アレイ
１の使用時）にはオフ状態となる様にし、作動手段であ
る作動回路２５１により作動回路２５１からの作動指令
によりオン状態となる様制御した。測定スイッチ２５２
には、高電圧発生電源２６を接続した。ここでは、電圧
発生手段２６を一次電池２６２と、一次電池２６２の電
圧を昇圧する一方の線路が接地された昇圧回路２６１
と、から構成した。電圧発生手段２６を接続線路３１を
介して電路３０に判定に必要な時間だけ接続させた。判
定は切換スイッチ２４が短絡状態になっていることが条
件なので、切換スイッチ２４を短絡状態にした後に作動
手段２５１から作動指令を出力させた。
【００３４】もし、作動手段２５１を例えば時計回路等
から構成し、例えば毎夜１２時に５秒程度の作動指令を
出力する様にすれば、絶縁判定を一日に何度も行わずに
済むので、一次電池２６２の消耗を防ぐことができ、よ
り望ましい構成といえる。もちろん必要に応じて切換ス
イッチ２４が短絡状態の時に手動で測定スイッチ２５２
を押す様にしても良い。
【００３５】なお、この実施例の場合、昇圧回路２６１
は一次電池２６２から昇圧する様に構成したが、一次電
池に代えて、例えば充電型の二次電池や別途配電した系
統からの電源、あるいは他の発電システム等を用いた場
合であっても同様に作動する。
【００３６】測定スイッチ２５２が閉じられると、接続
線路３１に流れる微小電流を電流検出器２５４が検出
し、そのデータを例えばオペアンプやコンパレータなど
から構成される絶縁判定手段２５３に送る様に構成し
た。絶縁判定手段２５３は電圧発生電源２６により印加
された電圧の大きさと、電流検出器２５４により検出さ
れた微小電流の大きさから絶縁抵抗を算出し、仮に絶縁
抵抗が規定の値未満の場合は、その情報がインバータ制
御回路２２に伝えられると共に、表示装置２８にてその
情報が表示されるようにした。（なお、絶縁抵抗の規定
の値とは、例えば日本の電気設備技術基準第１４条に規
定された値であり、図１１に示す様なものであることが
望ましい。）
【００３７】なお、高電圧発生電源２６により印加され
た電圧が常に一定のものならば、絶縁判定回路２５３の
内部で絶縁抵抗を算出しなくても、電流検出器２５４に
より検出された微小電流の大きさだけで絶縁状態を判定
することができる。この場合、回路設計上、より簡易に
実現できるため装置構造を単純化し、より故障が少なく
安価に形成できる。絶縁抵抗が規定の値未満であるよう
な場合には、切換スイッチ２４をそのまま切り換えるこ
となく、インバータ制御回路２２は太陽電池アレイ１か
ら電力が出力されるべき翌朝になってもインバータ回路
２１を起動させることなく、故障モードに入るように制
御した。
【００３８】図１０には、徐々に絶縁抵抗不良となって
行く場合の絶縁抵抗値の経日変化の一例を示した。この
場合、規定の値を第１のしきい値とするならば、さら
に第２のしきい値を設定することにより、不測の事態
の発生をより一層確実に回避することもできる。最初の
設置時にそのシステムにおける絶縁抵抗を測定し初期値
として記憶するようにした。絶縁抵抗は測定状態の時々
によってかなりばらつくものなので計算により誤差範囲
を定め、記憶してある初期絶縁抵抗値に対する当該誤差
範囲を逸脱する線をしきい値として定めた。
【００３９】測定した絶縁抵抗値がしきい値以下でし
きい値以上である場合には、故障モードには入らない
ようにし、警戒状態という位置付けにして、警報のみを
表示するようにする。したがって、太陽電池アレイ１は
通常通り運転できるようにした。
【００４０】この様にして、太陽電池アレイ１および接
続される電路３０の絶縁抵抗を定期的に（毎晩）測定
し、異常が発生した時は入力端子２ａ、２ｂを短絡させ
ることで電圧の発生を無くして装置等の保護を行いつ
つ、表示装置２８により使用者等に警告を発したり、電
話回線を通じて施設管理者等に警告を発することができ
る。特に樹脂封止した太陽電池を使用した場合に、地絡
が発生した場合は、地絡が徐々に進行することがあり、
本発明は特に有効である。
【００４１】なお、本実施例においては発電システムを
系統連系システムとしたが、連系されない独立型システ
ムであっても適用することができる。なお、図７、８、
９にそれぞれ絶縁判定手段、作動手段、太陽電池動作の
切換スイッチ制御をフローチャートで示した。
【００４２】（実施例２）図２に本発明を好適に用いた
太陽光発電システムの別の実施例を示した。実施例２で
は高電圧発生電源２６の構成を、実施例１における一次
電池２６２に代えて、系統側の交流電圧を整流回路２６
３により整流したものを使用した。実施例２では常時安
定的に高電圧発生電源として使用することが出来る。本
実施例の構成にすれば電圧発生電源となる電池の交換等
は不要である。
【００４３】また、本実施例では測定スイッチ２５２を
接続線路３１上には設けず、電圧発生手段２６の内部に
設けてある。かかる構成にしても、本発明の目的を達成
することはできる。これは実施例１においても全く同様
で、測定スイッチ２５２は、電路３０と接地点との間に
高電圧を印加する為の電圧印加手段という機能を達成で
きるなら、接続線路３１上以外に設けることもできる。
他の作動は実施例１と同様にした。
【００４４】（実施例３）図３に本発明を好適に用いた
太陽光発電システムのさらに別の実施例を示した。この
実施例では切換スイッチ２４を２回路連動型から３回路
連動型に変更し、測定スイッチ２５２を切換型にしたこ
とで、地絡電流検出用の電流検出器３２２を絶縁抵抗検
出用として兼用することができる。
【００４５】切換スイッチ２４は、太陽電池アレイ１が
機能しない夜間等には入力端子２ａ、２ｂを短絡させる
ようにし、太陽電池アレイ１をコンバータ手段であるイ
ンバータ回路２１から切り離すとともに電流検出器３２
２を通して接地させるようにした。
【００４６】測定スイッチ２５２は通常時には、接地側
に接続されている一方、作動手段２５１からの作動指令
が入力されると、電圧発生手段２６の高電圧が電路３０
に印加される。電圧発生手段２６が電路３０の判定に必
要な時間だけ接続した。測定時間は、各検出器の精度や
電源の構成にもよるが、好ましくは２〜１０秒である。
【００４７】電流検出器３２２は、このときに流れる微
小電流を検出し、そのデータを絶縁判定手段２５３に送
るが、絶縁判定手段２５３は印加された電圧とその微小
電流から絶縁抵抗を算出し、仮に絶縁抵抗が規定の値未
満の場合は、その情報をコンバータ制御手段２２に伝え
ると共に、表示装置２８にてその情報が表示されるよう
にした。また、実施例１と同様絶縁抵抗が規定の値未満
である場合、切換スイッチ２４を切り換えることなく、
太陽電池アレイ１を接地状態にし、故障モードとした。
【００４８】また、通常時においての分圧抵抗３２１、
電流検出器３２２、地絡電流判定手段３２３の各動作
は、比較例に示す分圧抵抗１０４、電流検出器１０５、
地絡電流判定手段１０６の各動作と同様な制御を行って
いる。
【００４９】実施例３において、実施例１、２における
電流検出器２５４と地絡判定用に兼用できるので、その
分コストダウンを図ることができる。また、地絡時に作
動する地絡電流判定手段３２３等との協調を図ることが
できて便利である。事故時における太陽電池アレイ１を
接地状態にすることができ、本実施例は、実施例１、２
に比較して、より安全性を向上し得たものとなった。
【００５０】なお、実施例１、２ではいずれの場合も、
夜間に絶縁抵抗を測定する様に構成したが、入力端子２
ａ、２ｂおよび２回路連動型切換スイッチ２４を含む短
絡回路が、接続される太陽電池アレイ１の短絡電流に耐
える容量を有してさえいれば、昼間行うように構成して
も差し支えない。ただし、システムによってはその短絡
電流が数１０Ａにも達する場合もあるので、仮にそれだ
けの容量を有していたとしても、夜間に測定する方が好
ましい使い方といえる。
【００５１】（実施例４）図４に本発明に係る太陽光発
電システムの実施例を示した。この実施例は実施例１〜
３に付加する回路として、絶縁不良が生じている場所を
特定する為の手段を設けたものである。すなわち、切換
スイッチ２４のインバータよりの電路において、入力端
子２ａ側、２ｂ側と大地間にて夫々電圧検出器２７１，
２７２を設け、各電圧検出器２７１，２７２にて夫々の
電路の電圧を検出し、各検出された電圧を絶縁判定手段
２５３に供給する様にした。
【００５２】かかる構成にすると、両電圧検出器２７
１，２７２にて検出した電圧値の差の値に応じて、太陽
電池アレイ１のいずれの部分が絶縁不良を起こしている
のかを推定することができる。
【００５３】例えば、分圧抵抗３２１を構成する二つの
抵抗を各々１ＭΩとし、太陽電池アレイ１が２０Ｖ太陽
電池モジュール１０枚直列で構成されているとすると、
入力端子２ａ側が絶縁抵抗１００ｋΩで接地された場
合、一方の電圧検出器２７１はＯＶを、他方の電圧検出
器２７２は１８２Ｖを示すようになる。これに対して入
力瑞子２ｂ側で絶縁不良があった場合は逆に電圧検出器
２７１は１８２Ｖ、電圧検出器２７２はＯＶを示すよう
になる。そして下から３枚目と４枚目の間のケーブルで
同様に１００ｋΩの絶縁不良があった場合は、電圧検出
器２７１は１２７Ｖ、電圧検出器２７２は５５Ｖを示
す。つまり、それぞれの電圧値を観測することにより、
太陽電池アレイ１のどの位置で絶縁抵抗が落ちているの
かの推定をすることができる。
【００５４】従って、夜間に絶縁抵抗を測定した際に異
常が認められた日があったとすると、その翌日に太陽電
池の電圧が十分上がった時点で、作動回路２５１の自動
的にまたは手動的な作動時に、一時的に電圧を検出する
ことで、その電圧バランスからどの場所で絶縁抵抗が落
ちているのかを表示装置２８にて表示することができ
る。
【００５５】また、昼間の内に測定したそれぞれの電圧
値をＲＡＭ等から構成される回路に記憶しておき、夜間
に絶縁抵抗を測定した際に異常が認められた場合、その
情報をコンバータ制御手段２２に伝える一方、表示装置
２８にていずれの箇所で絶縁抵抗が落ちているかを表示
できる構成とすることもできる。
【００５６】（実施例５）図５に本発明に係る分散型発
電システムのさらに別の実施例を示した。この実施例は
実施例４と同様、実施例１〜３に付加する回路として、
絶縁不良が生じている場所を特定する為の回路を設けた
ものである。ただし、切換スイッチ２４のインバータよ
りの電路には、電圧検出器２７１を一つだけ設け、電圧
検出器２７１にて電路の一方の電圧を検出し、検出され
た電圧を絶縁判定手段２５３に供給する様にした。さら
に絶縁判定手段２５３に例えば半導体メモリや磁気記憶
装置のような記憶回路２９を設け、夜間に測定した絶縁
抵抗を記憶しておけるような構成とした。
【００５７】かかる構成により、夜間に絶縁抵抗を測定
した際に異常が認められた日があったなら、絶縁抵抗を
記憶回路２９に記憶しておき、その翌日に太陽電池の電
圧が十分上がった時点で、作動回路２５１の自動的にま
たは手動的な作動時に、一時的に電圧を検出し、電圧の
大きさと、記憶しておいた前記絶縁抵抗とから上記第４
の実施例における電圧バランスを逆算することができ
る。その電圧バランスからどの場所で絶縁抵抗が落ちて
いるのかを表示装置２８である液晶ディスプレイ上に表
示するようにした。
【００５８】他の作動は実施例４と同様とした。かかる
構成とすることで、電圧検出器が１台ですむにもかかわ
らず、実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００５９】（実施例６）本発明に係る絶縁判定装置を
独立運転方発電システムの例で示した。この実施例で
は、実施例１の太陽電池アレイに代えて風力発電機を電
源として用いた。それに伴いコンバータ手段をＤＣ−Ａ
ＣインバータからＡＣ−ＤＣコンバータに置き換えた。
また、電源からみて負荷となる系統を通常の蓄電手段及
び／又は照明等の負荷に置き換えた。さらに、絶縁状態
等を表示する表示装置に置き換えて、無線手段にて、絶
縁状態を示す信号を送付し、別の場所で表示した。この
実施例においても、実施例１と同様、絶縁状態を判定す
ることができた。
【００６０】
【発明の効果】以上のように、請求項１、７、１１の発
明によれば、電力変換システムによって入力側の電路や
発電機、太陽電池パネル等の電路の絶縁状態をユーザー
が特段の意識をすることなく、手動及び／又は自動的に
測定及び判定することができるようになり、漏電等によ
る不測の事態を未然に防止することができ、ユーザーの
安全確保上きわめて好ましいものとなる。ひいては太陽
光発電システムのようなクリーンエネルギーの分散型発
電システムを一般家庭にまで普及させることができる様
になり、地球規模での環境問題の改善にも寄与すること
ができる。
【００６１】請求項２の発明によれば、電力変換システ
ムの絶縁状態判定において、前記高電圧の大きさと前記
電流の大きさから絶縁抵抗を求め、絶縁抵抗の大きさか
ら前記電路もしくは前記電源の絶縁状態を判定すること
を特徴とするので、請求項１の発明の効果に加え、直接
絶縁抵抗の規定の値をもって絶縁状態の測定及び判定が
容易になる。また、システム設計上簡便になり、より好
ましい。
【００６２】請求項３の発明によれば、前記絶縁抵抗
が、２つの違う大きさのしきい値をそれぞれ超えている
か否かを判断するため、請求項２の発明の効果に加え、
絶縁不良の状態を段階的に知ることができる。そのため
システムの運営上より好ましい。
【００６３】請求項４の発明によれば、前記電路は、直
流２線式電路であることを特徴とするので、請求項１か
ら請求項３までの発明の効果に加え、一般的な直流交流
変換システムにも適用できる。
【００６４】請求項５の発明によれば、請求項１に記載
の絶縁状態測定方法によって求められた絶縁抵抗の大き
さを記憶し、前記電源を再度接続させた後に前記電路の
一方と接地点の間の電圧を測定して、電圧の大きさと前
記絶縁抵抗の大きさとから絶縁不良の発生場所を推定す
るため、請求項２の発明の効果に加え前記電源のどの位
置で絶縁不良が生じているのかを推定できる。
【００６５】請求項６の発明によれば、電圧印加手段に
用いられる電源の消耗を抑えつつ、絶縁状態を測定でき
る。請求項７の発明によれば、簡便なシステムを用いて
電路の絶縁状態を判定できる。
【００６６】請求項８の発明によれば、一般的な直流交
流交換システムにも適用できる。請求項９の発明によれ
ば、入手が比較的簡単である一次電池、二次電池や安定
的な電力供給源としての商用電源を電圧印加手段の電源
に用いられる。
【００６７】請求項１１の発明によれば、一端側に電源
が接続され、かつ、電源を短絡手段の作動により非接地
状態で短絡状態とする様に構成された電路を有する電力
変換システムの絶縁状態監視装置において、直流もしく
はパルス状の高電圧を発生する為の高電圧発生電源と、
前記電路と接地点との間に前記直流もしくはパルス状の
高電圧を印加する為の電圧印加手段と、電圧印加手段に
よって前記高電圧を前記短絡手段と前記電路と接地点と
の間に接続するための接続線路と、接続線路の電流を検
出する電流検出手段と、前記短絡手段を作動させた後に
前記電圧印加手段を一時的に作動させる作動手段と、前
記電流検出器の出力を受けて前記電路もしくは前記電源
の絶縁状態を判定する絶縁判定手段と、を備えたことを
特徴とするので、電力変換システムによって入力側の電
路や発電機、太陽電池パネル等の電路の絶縁状態をユー
ザーが特段の意識することなく、自動的に判定すること
ができるようになり、漏電による不測の事態を未然に防
止することができ、ユーザーの使用管理上きわめて好ま
しいものとなる。ひいては太陽光発電システムのような
クリーンエネルギーの分散型発電システムを一般家庭に
まで普及させることができる様になり、地球規模での環
境問題の改善にも寄与することができる。
【００６８】請求項１２の発明によれば、前記短絡手段
と電源との間の電路は、直流２線式電路であることを特
徴とするので、請求項１１の発明の効果に加えて、一般
的な直流交流変換システムにも適用できる。
【００６９】請求項１３の発明によれば、前記直流２線
式電路は、一端側に電源として直流電源が接続され、他
端側にインバータを介して配電系統に接続されることを
特徴とするので請求項１２の発明の効果に加え、一般の
分散型発電システムに適用できる。また、請求項１４の
発明のように、前記直流電源を太陽電池にすれば、普及
度の著しい太陽光発電システムに適用でき、請求項１５
の発明のように、前記太陽電池を可とう性の太陽電池モ
ジュールで構成すれば更に普及性を向上できる。
【００７０】請求項１６の発明によれば、前記電圧発生
電源は、前記配電系統の電圧を昇圧する昇圧回路と、昇
圧回路の出力を整流する整流回路とから成ることを特徴
とするので、一次電池のような面倒な交換作業を省略で
きる。
【００７１】請求項１７の発明によれば、前記直流２線
式電路は、一方の電路と接地点の問、及び他方の電路と
接地点の問に夫々電圧検出器が接続されており、前記絶
縁判定手段は各電圧検出器の出力を受けて絶縁不良の発
生場所を推定することを特徴とするので、請求項１２の
発明の効果に加え、長い太陽電池モジュールのいずれの
箇所で、または複雑な電源装置のおおまかにどの位置
で、絶縁不良が生じているのかを容易に推定できる。
【００７２】請求項１８の発明によれば、前記直流２線
式電路は、いずれか一方の電路と接地点の間に電圧検出
器が接続されており、本発明の絶縁状態測定方法によっ
て求められた絶縁抵抗の大きさを記憶する手段を設け、
前記絶縁判定手段は前記電圧検出器の出力と前記記憶し
た絶縁抵抗の大きさとを受けて絶縁不良の発生場所を推
定することを特徴とするので、請求項１２の発明の効果
に加え、簡易な回路で、長い太陽電池モジュールのいず
れの箇所で、または複雑な電源装置のおおまかにどの位
置で、絶縁不良が生じているのかを容易に推定できる。
【００７３】請求項１９の発明によれば、樹脂の絶縁性
が経時的に変化するため、予め絶縁状態が不良となる凡
その期間が推定される。請求項１９及び２０により、分
散型発電システムや独立型発電システムとして好適に普
及させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す好適なブロック図である。
【図２】本発明の電圧発生手段として連続の電源を用い
た構成を示す好適なブロック図である。
【図３】本発明の構成を示す別のブロック図である。
【図４】本発明の構成を示す他のブロック図である。
【図５】本発明の構成を示すさらに別のブロック図であ
る。
【図６】本発明の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に用いられる絶縁判定手段の動作を示す
フローチャートである。
【図８】本発明に用いられる作動手段の動作を示すフロ
ーチャートである。
【図９】本発明に好適に用いられる切換スイッチの制御
手段の動作を示すフローチャートである。
【図１０】絶縁抵抗のしきい値の設定例を示すグラフで
ある。
【図１１】絶縁抵抗の規定の値を説明するための区分図
である。
【図１２】本発明と比較のための電力変換システムであ
る太陽光発電システムの構成例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１ 分散型電源、 ２ パワーコンディショナー、 ２１ コンバータ手段、 ２２ インバータ制御手段、 ２３ 連系保護手段、 ２４ 切換スイッチ、 ２５１ 作動手段、 ２５２ 測定スイッチ、 ２５３ 絶縁判定手段、 ２６ 電圧発生手段、 ２６１ 昇圧回路、 ２６２ 一次電池、 ２６３ 整流回路、 ２７１、２７２ 電圧検出器、 ２８ 表示装置、 ２９ 記憶回路、 ３０ 電路、 ３１ 接続線路、 ３２１ 分圧抵抗、 ３２２ 電流検出器、 ３２３ 地絡電流判定回路、 １０１ 太陽電池アレイ、 １０２ インバータ回路、 １０３ 電路、 １０４ 分圧抵抗、 １０５ 電流検出器、 １０６ 地絡電流判定回路、 １０７ インバータ制御回路 １０９ パワーコンディショナー。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力変換手段に電路を通して接続される
    電源を短絡する電源短絡工程と、 前記短絡させた後に、前記電路と接地点との間に電圧を
    印加する高電圧印加工程と、 前記印加した電圧により流れる電流を測定する電流測定
    工程とを有し、 前記電流から前記電路もしくは前記電源の絶縁状態を測
    定することを特徴とする絶縁状態測定方法。
  2. 【請求項２】 前記電圧値と前記電流値から絶縁抵抗を
    求め、該絶縁抵抗値から前記電路もしくは前記電源の絶
    縁状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の絶
    縁状態測定方法。
  3. 【請求項３】 前記絶縁抵抗が、２つの異なる大きさの
    しきい値をそれぞれ超えているか否かに基づいて前記測
    定を行うことを特徴とする請求項２に記載の絶縁状態測
    定方法。
  4. 【請求項４】 前記電路は、直流２線式電路であること
    を特徴とする請求項１項に記載の絶縁状態測定方法。
  5. 【請求項５】 前記絶縁抵抗の大きさを記憶し、前記電
    源を再度接続させた後に前記電路の一方と接地点の間の
    電圧を測定して、該電圧の大きさと前記絶縁抵抗の大き
    さとから絶縁不良の発生場所を推定することを特徴とす
    る請求項２に記載の絶縁状態測定方法。
  6. 【請求項６】 前記電圧印加時間が２〜５秒であること
    を特徴とする請求項１に記載の絶縁状態測定方法。
  7. 【請求項７】 一端に電源が接続される電路を短絡させ
    る短絡手段と、該短絡手段によって形成された前記電路
    を有する閉回路と接地点との間に電圧を印加するための
    電圧印加手段と、前記接地点に流れる電流を検出する電
    流検出手段と、該電流検出手段の出力値に基づいて導通
    状態を測定する絶縁状態判定手段と、を有することを特
    徴とする絶縁状態判定装置。
  8. 【請求項８】 前記電路が直流２線式電路であることを
    特徴とする請求項７に記載の絶縁状態判定装置。
  9. 【請求項９】 前記電圧発生手段は、一次電池、二次電
    池、商用系統の少なくとも一つを電源としていることを
    特徴とする請求項７に記載の絶縁状態判定装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載の絶縁状態判定装置を
    有することを特徴とする電力変換装置。
  11. 【請求項１１】 一端側に電源が接続され、かつ、該電
    源を短絡手段の作動により非接地状態で短絡状態に構成
    された電路と、 前記短絡手段と前記電路と接地点との間に電圧を印加す
    る電圧印加手段と、 該電圧印加手段によって前記電圧を前記電路と接地点と
    の間に接続するための接続線路と、 該接続線路の電流を検出する電流検出手段と、 前記短絡手段を作動させた後に前記電圧印加手段を作動
    させる作動手段と、 前記電流検出手段の出力を受けて前記電路もしくは前記
    電源の絶縁状態を判定する絶縁判定手段とを備えたこと
    を特徴とする電力変換システム。
  12. 【請求項１２】 前記短絡手段と電源との間の電路は、
    直流２線式電路であることを特徴とする請求項１１に記
    載の電力変換システム。
  13. 【請求項１３】 前記直流２線式電路は、一端側に電源
    として直流電源が接続され、他端側にコンバータ手段を
    介して負荷に接続されることを特徴とする請求項１２に
    記載の電力変換システム。
  14. 【請求項１４】 前記直流電源は、太陽電池であること
    を特徴とする請求項１３に記載の電力変換システム。
  15. 【請求項１５】 前記太陽電池は、可とう性の太陽電池
    モジュールで構成されていることを特徴とする請求項１
    ４に記載の電力変換システム。
  16. 【請求項１６】 前記電圧発生手段は、前記配電系統の
    電圧を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路の出力を整流す
    る整流回路とを有することを特徴とする請求項に記載の
    電力変換システム。
  17. 【請求項１７】 前記直流２線式電路は、一方の電路と
    接地点の間、及び他方の電路と接地点の間に夫々電圧検
    出器が接続されており、前記絶縁判定手段は各電圧検出
    器の出力を受けて絶縁不良の発生場所を推定することを
    特徴とする請求項１１に記載の電力変換システム。
  18. 【請求項１８】 前記直流２線式電路は、いずれか一方
    の電路と接地点の間に電圧検出器が接続されており、絶
    縁状態判定方法によって求められた絶縁抵抗の大きさを
    記憶する記憶手段を設け、前記絶縁判定手段は前記電圧
    検出器の出力と前記記憶した絶縁抵抗の大きさとを受け
    て絶縁不良の発生場所を推定することを特徴とする請求
    項１１に記載の電力変換システム。
  19. 【請求項１９】 前記太陽電池は、樹脂封止された太陽
    電池モジュールで構成されていることを特徴とする請求
    項１４に記載の電力変換システム。
  20. 【請求項２０】 前記負荷が配電系統であることを特徴
    とする請求項１３に記載の電力変換システム。
  21. 【請求項２１】 前記負荷が蓄電手段であることを特徴
    とする請求項１３に記載の電力変換システム。
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