JP2006012799A - Estimating device and method of leakage current generated in insulator - Google Patents

Estimating device and method of leakage current generated in insulator Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a leakage current generated in an insulator without installing an exclusive sensor to measure the leakage current. <P>SOLUTION: The estimating device 1 of the leakage current is provided with a photographing means 2 to obtain a monitoring image of the insulator, a light-emitting area calculating means 3 to obtain an area of a part which emits light by discharge from the monitoring image obtained by the photographing means 2, and an estimating means 4 to estimate a leakage current value which flows on the surface of the insulator based on a correlation between a light-emitting area recorded beforehand and the leakage current value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気絶縁性材料により構成されて電線を支持するがいしを監視する装置および方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、がいしにおいて生じる漏れ電流を推定する装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for monitoring an insulator that is made of an electrically insulating material and supports an electric wire. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for estimating leakage current occurring in an insulator.

既存の電力設備の長寿命化と設備利用率の高効率化等の要請から、電力設備の維持管理手法の流れは、従来の事後処理型管理(Corrective Maintenance,CM)もしくは定期的取り替え型管理(Time Based Maintenance,TBM)から、状態に基づく管理(Condition Based Maintenance,CBM)に向かうことが予測されており、そのために設備の状態を常時監視する技術の確立が望まれている。このような状況下で、がいしに対する常時監視技術が確立していないことが指摘されている。   In response to demands for extending the life of existing power facilities and increasing the efficiency of facility utilization, the flow of maintenance and management methods for power facilities is the conventional post-processing management (CM) or periodic replacement management ( From time-based maintenance (TBM) to state-based management (Condition Based Maintenance, CBM) is predicted, and for that purpose, establishment of a technique for constantly monitoring the state of equipment is desired. Under such circumstances, it has been pointed out that constant monitoring technology for insulators has not been established.

がいしの監視項目として、がいし表面の汚損の程度、主に塩害などによる塩分付着量の監視が挙げられる。汚損物ががいし表面に付着し、例えば降雨などによりがいし表面が湿潤した状態となると、汚損物に含まれる電解質(主にNaCl)によって導電路が形成されて、放電が生じ、本来電気絶縁体であるがいしの表面において漏れ電流が発生する場合がある。このような放電や漏れ電流が生じると、ジュール熱や電気化学的な作用等によって、がいしが損傷または劣化してしまう虞がある。特に、シリコーンゴム等の高分子絶縁材料を外皮として採用した高分子がいしは、従来の磁器がいしに比べ、軽量かつ高強度で絶縁性能に優れることから電力輸送分野における今後の適用拡大が期待されているが、有機材料であるため、放電や漏れ電流の発生による侵食劣化が懸念されている。   The monitoring items for the insulator include monitoring the degree of contamination of the insulator surface, and the amount of salt attached mainly due to salt damage. When the contaminated material adheres to the insulator surface, and the insulator surface becomes wet due to, for example, rain, a conductive path is formed by the electrolyte (mainly NaCl) contained in the contaminated material, and a discharge is generated. Leakage current may occur on the insulator surface. If such discharge or leakage current occurs, the insulator may be damaged or deteriorated due to Joule heat, electrochemical action, or the like. In particular, polymer insulators that use polymer insulating materials such as silicone rubber as the outer skin are expected to expand in the future in the field of power transportation because they are lighter, stronger, and have better insulation performance than conventional porcelain insulators. However, since it is an organic material, there is concern about erosion degradation due to the occurrence of discharge and leakage current.

そこで従来、非特許文献1に開示されるように、測定対象であるがいし連ごとに電流検出回路を取り付けて、漏れ電流を測定し、がいし劣化との関係が研究されている。   Therefore, as disclosed in Non-Patent Document 1, conventionally, a current detection circuit is attached to each insulator series to be measured, a leakage current is measured, and a relationship with insulator degradation has been studied.

橋本他,“77kV送電線で高分子がいしの課電暴露試験(2年半経過)” 電気学会電力・エネルギー部門大会予稿集,No.7,pp.147-148,2000.Hashimoto et al., “Exposure test of polymer insulator with 77kV transmission line (two and a half years)” Proceedings of the IEEJ Power and Energy Division, No.7, pp.147-148, 2000.

しかしながら、がいしに対する常時監視を実現するため、すべてのがいし個々に漏れ電流測定用センサを設置するのでは、膨大な数のセンサやセンサ取付のための特殊な設備も必要になり、多大なコスト、労力、時間を要し、監視システム全体が複雑化してしまう。このため現実には、がいし個々に対する常時監視は実現されておらず、例えば台風通過後に塩分が付着したであろうがいしを一斉洗浄するなどの対策が施されているに過ぎない。   However, in order to achieve constant monitoring of insulators, installing all leakage current measuring sensors individually requires a huge number of sensors and special equipment for sensor installation, which requires significant costs, Labor and time are required, and the entire monitoring system becomes complicated. For this reason, in actuality, constant monitoring of individual insulators has not been realized, and only measures such as simultaneous washing of insulators to which salt has adhered after passing through the typhoon are taken.

また、実験的にがいしの漏れ電流を調べる場合にも、がいしの表面状態は気象条件や地理的条件の変化などにより複雑な変化を示すことから、様々な測定条件を設定する必要が生じ、各設定条件のすべてのがいし個々に漏れ電流測定用センサを設置するのでは、やはり膨大な数のセンサやセンサ取付のための特殊な設備も必要になり、多大なコスト、労力、時間を要し、監視システム全体が複雑化してしまう。   In addition, when investigating the leakage current of an insulator experimentally, it is necessary to set various measurement conditions because the surface state of the insulator shows complicated changes due to changes in weather conditions and geographical conditions. Installing a leakage current measurement sensor individually for each of the setting conditions also requires a huge number of sensors and special equipment for sensor installation, which requires a great deal of cost, labor, and time. The entire monitoring system becomes complicated.

そこで本発明は、漏れ電流を測定する専用のセンサを設置することなく、簡易な構成でがいしにおいて生じる漏れ電流を推定できる装置および方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of estimating a leakage current generated in an insulator with a simple configuration without installing a dedicated sensor for measuring the leakage current.

かかる目的を達成するため、本願発明者は種々実験検討した結果、がいしの監視画像に撮影された放電により発光している部分の面積と、この時にがいしの表面を流れる漏れ電流値との間には、相関関係があることを知見するに至った。   In order to achieve this object, the present inventor conducted various experiments and studies, and as a result, between the area of the portion emitting light by the discharge imaged on the monitoring image of the insulator and the leakage current value flowing on the surface of the insulator at this time. Came to know that there is a correlation.

請求項1記載の漏れ電流の推定装置は、かかる知見に基づくものであり、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段より得られた監視画像から放電により発光している部分の面積を求める発光面積算定手段と、漏れ電流値と発光面積との相関関係に基づいて前記発光面積算定手段より求めた発光面積から前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定する推定手段とを備えるようにしている。   The leakage current estimation apparatus according to claim 1 is based on such knowledge, and is based on an imaging unit that acquires a monitoring image of a test piece made of the same material as the insulator or the insulator, and a monitoring image obtained from the imaging unit. A light emitting area calculating means for obtaining an area of a portion emitting light by discharge, and a surface of the insulator or the specimen from the light emitting area obtained by the light emitting area calculating means based on a correlation between a leakage current value and a light emitting area. An estimation means for estimating a flowing leakage current value is provided.

また、請求項8記載の漏れ電流の推定方法は、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、予め求めておいた発光面積と漏れ電流値との相関関係に基づいて、上記求めた発光面積から前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定するようにしている。   The method for estimating leakage current according to claim 8 is to obtain an area of a portion emitting light by discharge from a monitoring image of an insulator or a test piece made of the same material as the insulator, and obtain a light emission area and leakage current obtained in advance. Based on the correlation with the value, the value of the leakage current flowing through the insulator or the surface of the specimen is estimated from the light emission area obtained as described above.

したがって、放電時の発光を監視画像にとらえ、該監視画像における発光面積と、上記放電時の漏れ電流値とを計測し、発光面積と漏れ電流値との相関関係を予め求めておけば、以後は、放電時の発光をとらえた監視画像における発光面積を求めれば、上記予め求めた相関関係に基づいて、対応する漏れ電流値を推定することができる。   Therefore, if the light emission at the time of discharge is captured in the monitoring image, the light emission area in the monitoring image and the leakage current value at the time of the discharge are measured, and the correlation between the light emission area and the leakage current value is obtained in advance, If the light emission area in the monitoring image capturing light emission during discharge is obtained, the corresponding leakage current value can be estimated based on the previously obtained correlation.

また、漏れ電流によりがいしの表面に生ずる放電による発光部分の面積は、印加電圧との間に密接な関係があることが判明した。そして、がいしの表面を流れる漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値(以下、発光面積広がり指標という)と発光面積との間には、相関関係があることを知見するに至った。   Further, it has been found that the area of the light emitting part due to the discharge generated on the surface of the insulator due to the leakage current has a close relationship with the applied voltage. Then, it has been found that there is a correlation between the value obtained by multiplying the leakage current value flowing through the insulator surface by the effective value of the applied voltage (hereinafter referred to as the emission area spread index) and the emission area. It was.

請求項2記載の漏れ電流の推定装置は、かかる知見に基づくものであり、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段より得られた監視画像から放電により発光している部分の面積を求める発光面積算定手段と、漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値を発光面積広がり指標として予め求められた前記発光面積広がり指標と発光面積との相関関係に基づいて、前記発光面積算定手段より求めた発光面積前記から前記発光面積広がり指標を求め、更に前記発光面積広がり指標から印加電圧に対応した前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定する推定手段とを備えるようにしている。   The leakage current estimation apparatus according to claim 2 is based on such knowledge, and includes an imaging unit that acquires a monitoring image of a test piece made of the same material as the insulator or the insulator, and a monitoring image obtained from the imaging unit. Light emission area calculation means for calculating the area of the portion that emits light by discharge, and the light emission area spread index and light emission area obtained in advance as a light emission area spread index obtained by multiplying the leakage current value by the effective value of the applied voltage The emission area spread index is calculated from the emission area obtained from the emission area calculation means based on the correlation between the emission area and the surface of the specimen corresponding to the applied voltage from the emission area spread index. An estimation means for estimating the leakage current value is provided.

また、請求項9記載の漏れ電流の推定方法は、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値を発光面積広がり指標として、予め求めておいた前記発光面積広がり指標と発光面積との相関関係に基づいて、前記監視画像から求めた発光面積から前記発光面積広がり指標を求め、更に前記発光面積広がり指標から印加電圧に対応した前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定するようにしている。   The method for estimating a leakage current according to claim 9 is to obtain an area of a portion emitting light by discharge from a monitoring image of a test piece made of the same material as the insulator or the insulator, and to determine an effective value of the applied voltage as a leakage current value. The value obtained by multiplying as a light emission area spread index, based on the correlation between the light emission area spread index and the light emission area obtained in advance, obtain the light emission area spread index from the light emission area obtained from the monitoring image, Further, a leakage current value flowing through the insulator or the surface of the test body corresponding to the applied voltage is estimated from the light emission area spread index.

したがって、放電時の漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値を発光面積広がり指標として、該発光面積広がり指標とがいし等の監視対象物に漏れ電流が流れたときの放電による発光面積との相関関係を予め求めておけば、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体に対する印加電圧値に拘わらず、放電時の発光をとらえた画像における発光面積を求めて、上記相関関係に基づいて発光面積広がり指標を推定し、印加電圧の実効値で割ることにより対応する漏れ電流値を推定することができる。   Therefore, the value obtained by multiplying the leakage current value at the time of discharge by the effective value of the applied voltage is used as a light emission area spread index, and the light emission by the discharge when the leakage current flows through the monitored object such as the light emission area spread index. If the correlation with the area is obtained in advance, the emission area in the image capturing the light emission at the time of discharge is obtained regardless of the applied voltage value for the insulator or the test piece made of the same material as the insulator, and based on the above correlation. Thus, the emission area spread index is estimated, and the corresponding leakage current value can be estimated by dividing by the effective value of the applied voltage.

ここで、発光を伴う監視画像を得る撮像手段としては、紫外線カメラであることが好ましい。紫外光の波長に大きな感度を持たせた紫外線カメラを用いれば、放電時に空気中の窒素がイオン化する際に放出される紫外光を感度良く撮影することができ、太陽光下などでも、がいし上で発生する放電光を背景に埋もれさせずに良好に撮影することができる。   Here, it is preferable that the imaging means for obtaining a monitoring image accompanied by light emission is an ultraviolet camera. By using an ultraviolet camera with a high sensitivity to the wavelength of ultraviolet light, it is possible to capture the ultraviolet light emitted when nitrogen in the air is ionized during discharge with high sensitivity. It is possible to photograph well without burying the discharge light generated in the background.

また、撮像手段は、600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備えるものであることが好ましい。この場合、放電時に汚損物に含まれるナトリウムが炎色反応を起こす際に放出される光を、太陽光下などでも背景に埋もれさせずに、感度良く撮影することができる。更には、紫外線領域と600nm近傍の波長に対する感度を高めた可視光との双方を得られるものであることがより好ましい。この場合には、漏れ電流に起因する紫外発光とナトリウム発光が重畳した状態で検出できるので、より発光現象の把握が容易となる。   Moreover, it is preferable that an imaging means is provided with a means to raise the sensitivity with respect to the light applicable to the fixed wavelength of 600 nm vicinity rather than the sensitivity with respect to the light of another wavelength. In this case, it is possible to photograph with high sensitivity without burying the light emitted when sodium contained in the fouling material causes a flame reaction during discharge even under sunlight or the like. Furthermore, it is more preferable to be able to obtain both the ultraviolet region and visible light with enhanced sensitivity to wavelengths near 600 nm. In this case, since it is possible to detect in a state where ultraviolet light emission and sodium light emission caused by leakage current are superimposed, it becomes easier to grasp the light emission phenomenon.

また、請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1つに記載の漏れ電流の推定装置において、前記発光面積算定手段は、前記撮像手段により得られた監視画像と、前記がいし又は前記試験体の平常時の画像を示す予め用意された基準画像との2画像について、同じ座標位置における2画素の輝度値の差が予め設定された閾値以上となる画素数を算出し、算出された当該画素数を発光面積とするようにしている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the leakage current estimating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the emission area calculating means includes a monitoring image obtained by the imaging means, and the insulator. Or, for two images with a reference image prepared in advance showing the normal image of the test specimen, the number of pixels in which the difference between the luminance values of the two pixels at the same coordinate position is equal to or greater than a preset threshold is calculated. The number of pixels thus made is set as the light emission area.

したがって、基準画像は監視画像に含まれるノイズと同様のノイズを含んだ画像であるので、監視画像について基準画像からの輝度値の変化分を評価することで、ノイズを効果的に除去することができ、放電現象に伴う発光部分を的確に抽出することができる。   Therefore, since the reference image is an image including noise similar to the noise included in the monitoring image, the noise can be effectively removed by evaluating the change in the luminance value from the reference image for the monitoring image. Thus, the light emission part accompanying the discharge phenomenon can be accurately extracted.

また、請求項6記載の発明は、請求項1または2に記載の漏れ電流の推定装置において、前記撮像手段と同じ光軸上に配置されて前記撮像手段と同じ被写体を同時に撮像する赤外線カメラを備え、赤外線カメラで撮像された赤外線画像の中から発熱が認められたときの対応する監視画像を選定し、該監視画像に対して発光面積算定手段での処理を行うものとしている。また、請求項10記載の漏れ電流の推定方法は、発光を伴う監視画像と同時に同じ光軸上で赤外線画像を取得し、赤外線画像から発熱が認められたときの対応する監視画像に対して発光面積を求めるようにしている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the leakage current estimating apparatus according to the first or second aspect, the infrared camera that is disposed on the same optical axis as the imaging unit and simultaneously images the same subject as the imaging unit is provided. A monitoring image corresponding to when heat generation is recognized is selected from infrared images captured by an infrared camera, and processing by the light emission area calculation means is performed on the monitoring image. The method for estimating leakage current according to claim 10 obtains an infrared image on the same optical axis simultaneously with a monitoring image accompanied by light emission, and emits light to the corresponding monitoring image when heat generation is recognized from the infrared image. The area is calculated.

したがって、監視対象となるがいし又は試験体のうちで、まず、赤外線画像から発熱が認められたがいし又は試験体を撮像した赤外線画像と同時に撮像された監視画像(対応監視画像)に絞り込み、この対応する監視画像のみを発光面積算定手段で処理して、発光面積の算定を行うことができる。   Therefore, among the insulators or test specimens to be monitored, first, narrow down the monitoring images (corresponding monitoring images) taken simultaneously with the infrared images obtained by picking up the insulators or specimens where the heat generation was recognized from the infrared images. Only the monitoring image to be processed can be processed by the light emitting area calculating means to calculate the light emitting area.

また、請求項7記載の発明にかかる漏れ電流の推定装置は、撮像手段とがいし又は試験体との間の撮影距離の異同により生じる発光面積の距離依存性を、予め任意に設定した撮影距離での基準画像に撮像された物体のうちから任意に選択した基準物体の基準画像上の面積と、監視画像に撮像された基準物体の監視画像上の面積との面積比率を求め、監視画像における発光面積を補正する手段を備えるようにしている。この場合、撮像手段とがいしとの間の撮影距離の異同により生じる監視画像上の発光面積の変動を補正することができるので、撮影距離に依存せずに、漏れ電流の推定を行うことができる。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an apparatus for estimating a leakage current, wherein the distance dependency of the light emitting area caused by the difference in photographing distance between the imaging means and the insulator or the specimen is arbitrarily set in advance. The area ratio between the area on the reference image of the reference object arbitrarily selected from the objects imaged in the reference image and the area on the monitoring image of the reference object imaged in the monitoring image is obtained, and light emission in the monitoring image Means for correcting the area is provided. In this case, since it is possible to correct the variation of the light emission area on the monitoring image caused by the difference in the shooting distance between the imaging unit and the insulator, it is possible to estimate the leakage current without depending on the shooting distance. .

また、請求項11記載の発明は、請求項8記載の漏れ電流の推定方法において、前記がいし又は前記試験体の放電画像の発光面積と、その時の漏れ電流値とを一組とする複数組の実験データに基づいて、発光面積と漏れ電流との相関を表す第1の回帰曲線を求め、前記実験データのうち前記第1の回帰曲線上の値と比較して同じ発光面積に対する漏れ電流値が低い実験データのみに基づいて、第2の回帰曲線を求め、前記放電画像の死角部分の発光面積が観測された発光面積のα倍であるとして、前記第2の回帰曲線を表す関数のうち発光面積を表す変数を、当該発光面積を表す変数に(1+α)を乗じたものに置換して、当該置換後の関数で表される回帰曲線を第3の回帰曲線として、前記第2の回帰曲線上の値を漏れ電流の推定値の下限値とし、前記第3の回帰曲線上の値を漏れ電流の推定値の上限値とするようにしている。この場合、撮像手段の死角を考慮して、漏れ電流の推定を行える。   The invention according to claim 11 is the leakage current estimation method according to claim 8, wherein a plurality of sets of the light emission area of the discharge image of the insulator or the specimen and the leakage current value at that time are set as one set. Based on the experimental data, a first regression curve representing the correlation between the emission area and the leakage current is obtained, and the leakage current value for the same emission area is compared with the value on the first regression curve of the experimental data. Based on only low experimental data, a second regression curve is obtained, and the light emission of the function representing the second regression curve is calculated assuming that the emission area of the blind spot portion of the discharge image is α times the observed emission area. The variable representing the area is replaced with a variable representing the light emitting area multiplied by (1 + α), and the regression curve represented by the function after the substitution is used as the third regression curve. The upper value is the lower limit of the estimated leakage current And the value on the third regression curve is set as the upper limit value of the estimated value of the leakage current. In this case, the leakage current can be estimated in consideration of the blind spot of the imaging means.

また、請求項12記載の発明は、請求項8または9記載の漏れ電流の推定方法において、撮像手段と前記がいし又は前記試験体との間の撮影距離の異同により生じる前記発光面積の距離依存性を、予め任意に設定した撮影距離での基準画像に撮像された物体のうちから任意に選択した基準物体の基準画像上の面積と、前記監視画像に撮像された前記基準物体の監視画像上の面積との面積比率を予め求めて、前記監視画像における発光面積を補正するようにしている。この場合、撮像手段とがいしとの間の撮影距離の異同により生じる監視画像上の発光面積の変動を補正することができるので、撮影距離に依存せずに、漏れ電流の推定を行うことができる。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the leakage current estimation method according to the eighth or ninth aspect, the distance dependency of the light emitting area caused by the difference in the photographing distance between the imaging means and the insulator or the specimen. The area on the reference image of the reference object arbitrarily selected from the objects imaged in the reference image at the shooting distance arbitrarily set in advance and the monitoring image of the reference object imaged in the monitoring image The area ratio with the area is obtained in advance, and the light emission area in the monitoring image is corrected. In this case, since it is possible to correct the variation of the light emission area on the monitoring image caused by the difference in the shooting distance between the imaging unit and the insulator, it is possible to estimate the leakage current without depending on the shooting distance. .

また、請求項13記載のがいしの監視方法は、がいしの監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、上記求めた発光面積と、予め定めておいた発光面積と汚損度合との相関関係に基づいて、前記がいしの汚損度合を推定するようにしている。   Further, the insulator monitoring method according to claim 13 obtains the area of the portion emitting light by the discharge from the insulator monitoring image, and correlates the obtained emission area with the predetermined emission area and the degree of contamination. Based on the relationship, the degree of contamination of the insulator is estimated.

漏れ電流はがいしの汚損によって生じ、漏れ電流値が大きいほど汚損の度合も大きいと考えられることから、発光面積と汚損度合との相関関係を予め定めておけば、当該相関関係に基づいて、監視画像中の放電による発光面積から、がいし表面の汚損の程度を判断することができる。   Leakage current is caused by contamination of the insulator, and the greater the leakage current value, the greater the degree of contamination.Therefore, if a correlation between the emission area and the degree of contamination is determined in advance, monitoring is performed based on the correlation. The degree of contamination of the insulator surface can be determined from the light emitting area due to the discharge in the image.

また、請求項14記載の発明は、請求項13記載のがいしの監視方法において、監視画像と同時に同じ光軸上で赤外線画像を取得し、赤外線画像から発熱を伴う赤外線画像が得られたときの対応する監視画像を選定し、発光面積を求めて汚損度合いを推定するようにしている。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the insulator monitoring method according to the thirteenth aspect, an infrared image is acquired on the same optical axis as the monitoring image, and an infrared image accompanied by heat generation is obtained from the infrared image. Corresponding monitoring images are selected, the emission area is obtained, and the degree of contamination is estimated.

したがって、多くの監視対象となるがいしのうちから、まず、発熱が認められたがいしを撮影した赤外線画像を選別し、該赤外線画像と同時に撮像された監視画像について、発光面積を算出することができる。また、発光面積と汚損度合との相関関係に基づいて、監視画像中の該がいしの放電による発光面積から、がいし表面の汚損の程度を判断することができる。   Therefore, from among a large number of monitoring targets, first, an infrared image obtained by capturing an insulator in which fever is recognized can be selected, and a light emitting area can be calculated for the monitoring image captured simultaneously with the infrared image. . Further, based on the correlation between the light emission area and the degree of contamination, the degree of contamination on the surface of the insulator can be determined from the light emission area due to the discharge of the insulator in the monitoring image.

しかして請求項1記載の漏れ電流の推定装置および請求項8記載の漏れ電流の推定方法によれば、漏れ電流を測定する専用のセンサを設置することなく、簡易な構成でがいしにおいて生じる漏れ電流を定量的に推定できる。画像処理技術を利用して監視対象であるがいしとは非接触に漏れ電流を推定することが可能であるから、漏れ電流を測定する専用のセンサを設置する手間やコストを削減できる。   Therefore, according to the leakage current estimation device according to claim 1 and the leakage current estimation method according to claim 8, the leakage current generated in the insulator with a simple configuration without installing a dedicated sensor for measuring the leakage current. Can be estimated quantitatively. Since it is possible to estimate the leakage current in a non-contact manner using the image processing technology, the trouble and cost of installing a dedicated sensor for measuring the leakage current can be reduced.

また、請求項2記載の漏れ電流の推定装置および請求項9記載の漏れ電流の推定方法によれば、がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体に対する印加電圧値に拘わらず、
放電時の発光をとらえた画像における発光面積を求めれば、その値から相関関係に基づいて発光面積広がり指標を推定し、印加電圧の実効値で割ることにより対応する漏れ電流値を推定することができる。
Further, according to the leakage current estimation device according to claim 2 and the leakage current estimation method according to claim 9, regardless of the voltage applied to the test piece made of the same material as the insulator or the insulator,
If the light emission area in an image capturing light emission during discharge is obtained, a light emission area spread index is estimated from the value based on the correlation, and the corresponding leakage current value can be estimated by dividing by the effective value of the applied voltage. it can.

そして、推定された漏れ電流値から、がいしの状態、例えばがいしの汚損の程度や劣化の程度などを判断でき、がいしの洗浄やがいし交換の要否を判断できる。また、がいし上で起きた放電を早期に発見することができることから、がいし損傷に起因する事故を未然に防ぐことができる。本発明によれば、現在稼働中のがいしの監視および健全性診断を容易に行うことができ、CBM(Condition Based Maintenance、状態に基づく管理)の実現に大きな貢献が期待できる。   Then, from the estimated leakage current value, it is possible to determine the state of the insulator, for example, the degree of contamination or the deterioration of the insulator, and the necessity of cleaning the insulator or replacing the insulator. In addition, since the discharge occurring on the insulator can be detected at an early stage, an accident caused by the insulator damage can be prevented in advance. According to the present invention, it is possible to easily perform monitoring and soundness diagnosis of a currently operating insulator, and a great contribution can be expected to realize CBM (Condition Based Maintenance).

さらに、本発明によれば、稼働中のがいしの監視に限らず、がいしに関する試験や実験、例えばがいし又はがいしと同じ材料(例えば高分子絶縁材料)を使った屋外課電暴露試験や人工加速劣化試験などにおいても、漏れ電流の推定を容易に行うことができ、漏れ電流の推定値と上記試験などで得られる他の測定結果との対応付けが可能になり、簡易かつ低コストに上記がいしに関する試験や実験を行える。   Furthermore, according to the present invention, not only the monitoring of the active insulator, but also the test and experiment related to the insulator, for example, the outdoor electric field exposure test using the same material as the insulator or insulator (for example, the polymer insulating material) and the artificial accelerated deterioration. In tests and the like, it is possible to easily estimate the leakage current, and it is possible to associate the estimated value of the leakage current with other measurement results obtained in the above-mentioned test, etc. Can perform tests and experiments.

さらに、請求項3記載の漏れ電流の推定装置では、撮像手段として紫外線カメラを備えるので、放電時に空気中の窒素がイオン化する際に放出される紫外光を感度良く撮影することができ、太陽光下などでも、がいし上で発生する放電光を背景に埋もれさせずに良好に撮影することができる。   Furthermore, in the leakage current estimation apparatus according to claim 3, since the ultraviolet camera is provided as the imaging means, the ultraviolet light emitted when nitrogen in the air is ionized during discharge can be photographed with high sensitivity. Even underneath, the discharge light generated on the insulator can be well photographed without being buried in the background.

さらに、請求項4記載の漏れ電流の推定装置では、撮像手段は、600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備えるので、放電時に汚損物に含まれるナトリウムが炎色反応を起こす際に放出される光を、太陽光下などでも背景に埋もれさせずに、感度良く撮影することができる。   Furthermore, in the leakage current estimation apparatus according to claim 4, the imaging means includes means for increasing the sensitivity to light corresponding to a constant wavelength in the vicinity of 600 nm as compared with the sensitivity to light of other wavelengths, so that it is a pollutant during discharge. The light emitted when sodium contained in the flame causes a flame reaction can be photographed with high sensitivity without being buried in the background even in sunlight.

さらに、請求項5記載の漏れ電流の推定装置によれば、基準画像は監視画像に含まれるノイズと同様のノイズを含んだ画像であるので、監視画像について基準画像からの輝度値の変化分を評価することで、ノイズを効果的に除去することができ、放電現象に伴う発光部分を的確に抽出することができる。   Further, according to the leakage current estimating apparatus according to claim 5, since the reference image is an image including noise similar to the noise included in the monitoring image, the change in luminance value from the reference image is detected for the monitoring image. By evaluating, noise can be effectively removed, and a light emitting portion accompanying a discharge phenomenon can be extracted accurately.

さらに、請求項6記載の漏れ電流の推定装置および請求項10記載の漏れ電流の推定方法によれば、発熱現象を利用して漏れ電流に伴って生ずる発光が起こっているがいし又は試験体を撮像した監視画像を絞り込み、該監視画像について発光面積の算定を実施できるので、処理の高速化が可能となる。   Furthermore, according to the leakage current estimation device according to claim 6 and the leakage current estimation method according to claim 10, an image of an insulator or a test body in which light emission caused by the leakage current occurs using a heat generation phenomenon is taken. Since the monitored image can be narrowed down and the emission area can be calculated for the monitored image, the processing speed can be increased.

さらに、請求項7記載の漏れ電流の推定装置および請求項12記載の漏れ電流の推定方法によれば、撮像手段とがいしとの間の撮影距離の異同により生じる監視画像上の発光面積の変動を補正することができるので、撮影距離に依存せずに、漏れ電流の推定を行うことができる。   Furthermore, according to the leakage current estimation apparatus according to claim 7 and the leakage current estimation method according to claim 12, fluctuations in the light emission area on the monitoring image caused by the difference in imaging distance between the imaging means and the insulator are detected. Since the correction can be made, the leakage current can be estimated without depending on the shooting distance.

さらに、請求項11記載の漏れ電流の推定方法によれば、撮像手段の死角を考慮して、漏れ電流の推定を行える。   Furthermore, according to the leakage current estimation method of the eleventh aspect, the leakage current can be estimated in consideration of the blind spot of the imaging means.

さらに、請求項13記載のがいしの監視方法によれば、予め求められた発光面積と汚損度合との相関関係に基づいて、監視画像中の放電による発光面積から、がいし表面の汚損の程度を判断することができる。   Furthermore, according to the insulator monitoring method according to claim 13, the degree of contamination of the insulator surface is determined from the light emission area caused by the discharge in the monitoring image based on the correlation between the light emission area and the degree of contamination obtained in advance. can do.

さらに、請求項14記載のがいしの監視方法によれば、多くの監視対象となるがいしのうちから、まず、発熱が認められたがいしを選別し、対応する監視画像について、発光面積を算出して、発光面積と汚損度合との相関関係に基づいて、がいし表面の汚損の程度を迅速に判断することができる。   Further, according to the insulator monitoring method of claim 14, first, the insulators that generate heat are selected from among the insulators to be monitored, and the emission area is calculated for the corresponding monitor image. Based on the correlation between the light emitting area and the degree of contamination, the degree of contamination on the insulator surface can be quickly determined.

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

図1から図15に本発明のがいしにおいて生じる漏れ電流の推定装置および方法の第一の実施形態を示す。この漏れ電流の推定方法は、がいしの監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、上記求めた発光面積と、予め求めておいた発光面積と漏れ電流値との相関関係に基づいて、がいしの表面を流れる漏れ電流値を推定するようにしている。   FIG. 1 to FIG. 15 show a first embodiment of an apparatus and method for estimating leakage current generated in the insulator of the present invention. This leakage current estimation method obtains the area of the portion emitting light from the insulator monitoring image and based on the obtained light emission area and the correlation between the light emission area obtained in advance and the leakage current value. The leakage current value flowing through the surface of the insulator is estimated.

上記推定方法は、本発明の漏れ電流の推定装置として装置化される。本実施形態の漏れ電流の推定装置1は、がいしの監視画像を取得する撮像手段2と、撮像手段2より得られた監視画像から放電により発光している部分の面積を求める発光面積算定手段3と、発光面積算定手段3より求めた発光面積と、予め記録されている発光面積と漏れ電流値との相関関係とに基づいて、がいしの表面を流れる漏れ電流値を推定する推定手段4とを備えている。   The above estimation method is implemented as a leakage current estimation apparatus of the present invention. The leakage current estimation apparatus 1 according to the present embodiment includes an imaging unit 2 that acquires a monitoring image of an insulator, and a light emission area calculation unit 3 that calculates an area of a portion that emits light from the monitoring image obtained by the imaging unit 2. And an estimation means 4 for estimating the leakage current value flowing on the surface of the insulator based on the emission area obtained by the emission area calculation means 3 and the correlation between the emission area and the leakage current value recorded in advance. I have.

発光面積算定手段3と推定手段4は、例えばパーソナルコンピュータなどの計算機(コンピュータ)5により構成される。このコンピュータ5は、中央処理演算装置(CPU)6、RAMやROMまたはハードディスクなどの記憶装置7、撮像手段2とのインターフェース8、キーボードやマウス等の入力装置9、ディスプレイやプリンタ等の出力装置10などがバス11により接続されて構成されている。がいしを撮影する撮像手段2は、例えば一定時間間隔ごとに監視画像を生成し、生成された監視画像は例えばコンピュータ5の記憶装置7に記録される。また、本実施形態における監視画像は、処理の簡単等のために、グレースケールのデジタル画像としている。監視画像を構成する各画素には、色情報として、例えば0(黒)〜255(白)までの256階調の明るさの値(輝度値)が割り当てられる。但し、監視画像は必ずしもグレースケール画像に限らず、カラー画像であっても良い。   The light emission area calculation means 3 and the estimation means 4 are configured by a computer (computer) 5 such as a personal computer, for example. The computer 5 includes a central processing unit (CPU) 6, a storage device 7 such as a RAM, a ROM, or a hard disk, an interface 8 with the imaging means 2, an input device 9 such as a keyboard and a mouse, and an output device 10 such as a display and a printer. Are connected by a bus 11. The imaging means 2 that captures the insulator generates a monitoring image at regular time intervals, for example, and the generated monitoring image is recorded in the storage device 7 of the computer 5, for example. In addition, the monitoring image in the present embodiment is a gray scale digital image for easy processing and the like. For example, 256 pixels of brightness values (luminance values) from 0 (black) to 255 (white) are assigned to each pixel constituting the monitoring image as color information. However, the monitoring image is not necessarily a grayscale image, and may be a color image.

ここで、汚損したがいし表面での放電発生のメカニズムは、例えば次のように考えられる。先ず、図15(A)に示すように、汚損物が付着している表面に、降雨などの湿潤によって無数の水滴が島状に形成される。図15中の符号12はがいしを示し、符号13は水滴を示し、符号14はがいしに電圧を印加する交流電源を示し、符号15は電極を示す。次に、湿潤が進むに従い、電解質を含む水滴が合体・成長し、一部に導電路が形成されると、局所的電界集中によって、部分放電(水滴端部でのコロナ放電や水滴間での火花放電など)が発生する。次に、部分放電の影響などで撥水性が低下し、表面の湿潤が進み、汚損皮膜が形成される。その結果、電極間にチャネルが形成され、図15(B)に示すように、漏れ電流が流れはじめる。図15中の符号16はコロナ放電や火花放電を示す。次に、漏れ電流のジュール熱により、部分的に水分の蒸発がおこり、表面に乾燥した部分(ドライバンド)が形成される。次に、図15(C)に示すように、ドライバンド両端を橋絡するアーク放電(局部アーク)が発生する。図15中の符号17はドライバンドを示し、符号18はアーク放電を示す。そして、ドライバンドの拡大に伴いアーク放電も成長し、最終的にアーク放電は消滅する。   Here, for example, the mechanism of the occurrence of discharge on the surface of the filing insulator is considered as follows. First, as shown in FIG. 15A, innumerable water droplets are formed in an island shape on the surface on which the fouling material is adhered by wetness such as rainfall. In FIG. 15, reference numeral 12 indicates an insulator, reference numeral 13 indicates a water droplet, reference numeral 14 indicates an AC power supply for applying a voltage to the insulator, and reference numeral 15 indicates an electrode. Next, as wetting progresses, water droplets containing the electrolyte coalesce and grow, and when a conductive path is formed in part, due to local electric field concentration, partial discharge (corona discharge at the edge of the water droplet or between water droplets) Spark discharge, etc.). Next, the water repellency decreases due to the influence of partial discharge, etc., the surface wets, and a fouling film is formed. As a result, a channel is formed between the electrodes, and a leakage current starts to flow as shown in FIG. Reference numeral 16 in FIG. 15 indicates corona discharge or spark discharge. Next, due to the Joule heat of the leakage current, water partially evaporates, and a dried portion (dryness) is formed on the surface. Next, as shown in FIG. 15C, arc discharge (local arc) is generated that bridges both ends of the dry ground. Reference numeral 17 in FIG. 15 indicates dryness, and reference numeral 18 indicates arc discharge. Then, arc discharge grows along with the expansion of dryness, and eventually the arc discharge disappears.

上記のような様相の変化に伴い、がいし表面を流れる漏れ電流の波形も以下のように変化する。表面が一様に汚損皮膜で被われている、あるいは、一部に汚損皮膜による電極間にチャネルが形成された場合、汚損皮膜中を電流が流れる(汚損皮膜導電成分)。その場合、漏れ電流の大きさは、汚損皮膜の持つ抵抗(電解質濃度、皮膜の圧さなどに依存)で決定され、電流波形は印加電圧を反映した正弦波となる。また、水滴端部、ドライバンド端部での局所的な電界集中により、コロナ放電や火花放電が起こる。この微小放電により、パルス性の電流波形が観測される(コロナ・火花放電成分)。また、ドライバンド両端を橋絡した局部アークの発生に伴い、電圧ゼロ(ゼロクロス点)から遅れて急峻に立ち上がる電流が観測される(アーク放電成分)。また、アークの消滅に伴い、電流が急速に減少する波形が観測される。電流の大きさは、ドライバンド以外の残った汚損皮膜抵抗およびアークの抵抗で決定される。   Along with the change of the aspect as described above, the waveform of the leakage current flowing on the insulator surface also changes as follows. When the surface is uniformly covered with the fouling film or when a channel is formed between the electrodes due to the fouling film, a current flows through the fouling film (fouling film conductive component). In that case, the magnitude of the leakage current is determined by the resistance of the fouling film (depending on the electrolyte concentration, the pressure of the film, etc.), and the current waveform is a sine wave reflecting the applied voltage. In addition, corona discharge and spark discharge occur due to local electric field concentration at the water drop end and dry end end. Due to this minute discharge, a pulsed current waveform is observed (corona / spark discharge component). In addition, with the generation of a local arc bridging both ends of the dry ground, a current that rises sharply with a delay from zero voltage (zero cross point) is observed (arc discharge component). In addition, a waveform in which the current rapidly decreases as the arc disappears is observed. The magnitude of the current is determined by the remaining fouling film resistance other than the dry and the arc resistance.

一方、放電による発光の要素は主として2つある。1つは放電時にがいし表面の汚損物に含まれるナトリウム(Na)が炎色反応を起こすことによる発光であり、もう1つは放電時に空気中の窒素(N)がイオン化する際の発光である。ナトリウムの炎色反応による発光では、600nm程度(より正確には589nm程度)の波長の光が放出される。窒素がイオン化する際の発光では、紫外光(波長1nm〜400nm)が放出される。   On the other hand, there are mainly two elements of light emission by discharge. One is light emission due to flame reaction of sodium (Na) contained in insulators on the insulator surface during discharge, and the other is light emission when nitrogen (N) in the air is ionized during discharge. . In light emission by flame reaction of sodium, light having a wavelength of about 600 nm (more precisely, about 589 nm) is emitted. In light emission when nitrogen is ionized, ultraviolet light (wavelength: 1 nm to 400 nm) is emitted.

従って、上記放電時のナトリウムの炎色反応に起因する発光と窒素がイオン化する際の発光の少なくとも一方又は双方の発光を画像にとらえ、この画像における発光面積と、上記放電時にがいし表面を流れた漏れ電流値とを計測し、発光面積と漏れ電流値との相関関係を予め求めておけば、以後は、放電時の発光を、先の撮影条件と同条件またはほぼ同じと見なせる条件の下で画像にとらえ、当該画像における発光面積を求めれば、上記予め求めた相関関係に基づいて、対応する漏れ電流値を推定することができる。   Accordingly, at least one or both of the light emission caused by the flame reaction of sodium during the discharge and the light emission when nitrogen is ionized is captured in the image, and the light emission area in this image and the insulator surface flowed during the discharge. If the leakage current value is measured and the correlation between the light emission area and the leakage current value is obtained in advance, the light emission at the time of discharge is assumed to be the same or almost the same as the previous shooting conditions. If the light emission area in the image is obtained in view of the image, the corresponding leakage current value can be estimated based on the previously obtained correlation.

例えば本実施形態では、撮像手段2として1台の紫外線カメラを用いている。この紫外線カメラは、紫外光の波長(1nm〜400nm)に大きな感度を持たせた既存のまたは新規の紫外線検出用ビデオカメラを利用して良く、あるいは可視光および紫外光を検出可能なCCD等の撮像素子を備え、紫外光を除去するフィルタ処理を省略して可視光から紫外光までを撮影可能な既存のまたは新規のビデオカメラを利用して良い。紫外光の波長に大きな感度を持たせた紫外線カメラを用いれば、放電時に空気中の窒素がイオン化する際に放出される紫外光を感度良く撮影することができ、太陽光下などでも、がいし上で発生する放電光を背景に埋もれさせずに良好に撮影することができる。また、可視光および紫外光を撮影可能な紫外線カメラを用いれば、放電時のナトリウム(Na)の炎色反応による発光と、空気中の窒素(N)がイオン化する際の発光との双方をとらえることができる。放電は可視光(ナトリウム発光)と紫外光の成分を両方含んでいるが、可視光だけの発光面積だと十分な情報を得られない場合もあるので、紫外光と可視光の双方の情報を得られることが好ましく、この場合において一般的な紫外線カメラは特殊フィルターを使わない限り、可視光情報を取得できるので、紫外線カメラの使用が好ましい。   For example, in the present embodiment, a single ultraviolet camera is used as the imaging means 2. The ultraviolet camera may use an existing or new ultraviolet detection video camera having a high sensitivity to the wavelength of ultraviolet light (1 nm to 400 nm), or a CCD or the like capable of detecting visible light and ultraviolet light. An existing or new video camera that includes an image sensor and can capture visible light to ultraviolet light by omitting the filtering process for removing ultraviolet light may be used. By using an ultraviolet camera with a high sensitivity to the wavelength of ultraviolet light, it is possible to capture the ultraviolet light emitted when nitrogen in the air is ionized during discharge with high sensitivity. It is possible to photograph well without burying the discharge light generated in the background. Further, if an ultraviolet camera capable of photographing visible light and ultraviolet light is used, both light emission due to flame reaction of sodium (Na) during discharge and light emission when nitrogen (N) in the air is ionized can be captured. be able to. Discharge contains both visible light (sodium light emission) and ultraviolet light components, but there may be cases where sufficient information cannot be obtained if the light emission area is only visible light. In this case, it is preferable to use an ultraviolet camera because a general ultraviolet camera can acquire visible light information unless a special filter is used.

但し、撮像手段2は必ずしも紫外線カメラに限定されるものではない。例えば600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備えたビデオカメラを利用しても良い。この場合、放電時にナトリウム(Na)が炎色反応を起こす際に放出される光(波長600nm程度、より正確には589nm程度)を、太陽光下などでも背景に埋もれさせずに、感度良く撮影することができる。さらに、紫外光の波長(1nm〜400nm)および600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備えたビデオカメラを利用しても良い。この場合、放電時のナトリウム(Na)の炎色反応による発光と、空気中の窒素(N)がイオン化する際の発光との双方を、太陽光下などでも背景に埋もれさせずに良好に撮影することができる。   However, the imaging means 2 is not necessarily limited to the ultraviolet camera. For example, a video camera provided with means for increasing the sensitivity to light corresponding to a certain wavelength near 600 nm higher than the sensitivity to light of other wavelengths may be used. In this case, the light (wavelength of about 600 nm, more precisely about 589 nm) emitted when sodium (Na) causes a flame reaction during discharge is photographed with high sensitivity without being buried in the background even in sunlight. can do. Furthermore, a video camera provided with means for increasing the sensitivity to light corresponding to the wavelength of ultraviolet light (1 nm to 400 nm) and a constant wavelength in the vicinity of 600 nm higher than the sensitivity to light of other wavelengths may be used. In this case, both the light emission due to the flame reaction of sodium (Na) during discharge and the light emission when nitrogen (N) in the air is ionized are taken well without being buried in the background even in sunlight. can do.

特定の波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも、高める手段としては、例えばフィルタなどの光学デバイスを用いても良く、あるいは得られた原画像データに対して一定の画像処理を実行するソフトウェアまたはハードウェアを用いても良い。例えば、バンドパスフィルタなどを用いて、CCD等の撮像素子に入射する特定波長以外の波長に該当する光を遮断または減衰させて、特定の波長に該当する光に対する感度を高めるようにしても良い。あるいは撮像素子より得られた原画像データに対して、特定波長に該当する光を表す画素を強調したり、特定波長以外の波長に該当する光を除去または減衰させる画像処理を施すようにしても良い。   For example, an optical device such as a filter may be used as a means for increasing the sensitivity to light corresponding to a specific wavelength as compared with the sensitivity to light of other wavelengths, or the obtained original image data may be constant. Software or hardware that executes image processing may be used. For example, by using a band-pass filter or the like, light corresponding to a wavelength other than a specific wavelength incident on an image sensor such as a CCD may be blocked or attenuated to increase sensitivity to light corresponding to a specific wavelength. . Alternatively, the original image data obtained from the imaging device may be subjected to image processing that emphasizes pixels representing light corresponding to a specific wavelength or removes or attenuates light corresponding to a wavelength other than the specific wavelength. good.

紫外線のような微弱光を検出するために、CCD等の撮像素子の感度を高める場合、感度向上に伴い熱雑音すなわちショットノイズの影響も増大する。そこで、本実施形態の発光面積算定手段3は、撮像手段2より得られた監視画像と、平常時すなわち非放電時のがいしの画像を示す予め用意された基準画像との2画像について、同じ座標位置における2画素の輝度値の差が予め設定された閾値以上となる画素数を算出し、算出された当該画素数を発光面積とするようにしている。   In order to detect weak light such as ultraviolet rays, when the sensitivity of an image sensor such as a CCD is increased, the influence of thermal noise, that is, shot noise, increases with the sensitivity improvement. Therefore, the light emission area calculation means 3 of the present embodiment uses the same coordinates for two images, that is, a monitoring image obtained from the imaging means 2 and a reference image prepared in advance showing a normal image, that is, a non-discharge insulator image. The number of pixels in which the difference between the luminance values of the two pixels at the position is equal to or greater than a preset threshold value is calculated, and the calculated number of pixels is set as the light emission area.

基準画像は、漏れ電流の推定開始以前に予め作成される。例えば本実施形態では、放電現象に伴う発光が無い、即ち非放電時におけるがいしを撮影した画像を複数用意し、これらの画像を平均化して、基準画像を作成する。この場合、基準画像の各画素の輝度値は、複数の原画像の同位置における画素の輝度値の平均値となる。時間により周囲の明るさが変化し、撮影条件の設定によってショットノイズレベルが変動するが、複数の画像を平均化して基準画像を得ることで、基準画像は、出現頻度の高いショットノイズを含んだ画像となる。   The reference image is created in advance before the start of leakage current estimation. For example, in the present embodiment, a plurality of images obtained by photographing the insulator that does not emit light due to the discharge phenomenon, that is, non-discharge, are prepared, and these images are averaged to create a reference image. In this case, the luminance value of each pixel of the reference image is an average value of the luminance values of the pixels at the same position of the plurality of original images. The ambient brightness changes with time, and the shot noise level varies depending on the shooting condition setting. By obtaining a reference image by averaging multiple images, the reference image contains shot noise that appears frequently. It becomes an image.

このように基準画像は出現頻度の高いショットノイズを含んだ画像であるので、監視画像について基準画像からの輝度値の変化分を評価することで、熱雑音すなわちショットノイズを効果的に除去することができ、放電現象に伴う発光部分を的確に抽出することができる。基準画像の一例を図2に示し、放電時の監視画像の一例を図3に示す。これらの監視画像と基準画像とを用いて、放電による発光部分を抽出した画像を図4に示す。尚、図2は無放電時の架空送電線を示し、図3はコロナ放電を起こしている架空送電線を示すが、放電による発光部分を抽出する処理についてはがいしの場合も同様である。   Thus, since the reference image is an image including shot noise with a high appearance frequency, thermal noise, that is, shot noise can be effectively removed by evaluating the change in the luminance value from the reference image for the monitoring image. Therefore, the light emission part accompanying the discharge phenomenon can be extracted accurately. An example of the reference image is shown in FIG. 2, and an example of the monitoring image at the time of discharging is shown in FIG. FIG. 4 shows an image obtained by extracting a light emission portion due to discharge using these monitoring image and reference image. Note that FIG. 2 shows an overhead power transmission line when there is no discharge, and FIG. 3 shows an overhead power transmission line that is causing corona discharge, but the same applies to the process of extracting a light emitting part due to discharge.

ここで、ショットノイズの影響を避けて放電による発光部分を抽出する他の方法として、放電の様子が撮影された監視画像において、着目画素の近傍(例えば着目画素を中心とした3×3画素内)に、発光を示す閾値(例えば256階調で100)以上の輝度値を持った画素がなければ、その画素はショットノイズと判定し、その画素を除外するという画像処理を施すことが考えられる。しかし、この画像処理の場合、CCDの感度を上げたことで大きなショットノイズも多く現れることから、ショットノイズの大きさを考慮する必要があり、目的の発光現象だけを取り出すことが難しい。例えば、ショットノイズの大きさを3×3画素以下として、図3に示す放電時の監視画像に対して、上記画像処理を施して、放電による発光部分を抽出した画像を図5に示す。さらに図5に示す画像に対して、ショットノイズの大きさを5×5画素以下に拡大して、上記画像処理をさらに施して、放電による発光部分を抽出した画像を図6に示す。図5および図6中の符号Aで示す円内の黒点がノイズを表す。図4に示した例では、発光部分だけを的確に取り出せているが、図5および図6の画像では、ノイズが除去しきれていない。このことからも、監視画像について基準画像からの輝度値の変化分を評価することの有効性が確認できる。   Here, as another method of extracting the light emission part due to the discharge while avoiding the influence of shot noise, in the monitoring image in which the state of the discharge is photographed, in the vicinity of the target pixel (for example, in the 3 × 3 pixel centered on the target pixel) ), If there is no pixel having a luminance value equal to or higher than a threshold value indicating light emission (for example, 100 in 256 gradations), it is considered that the pixel is determined as shot noise and image processing is performed to exclude the pixel. . However, in this image processing, a large amount of shot noise also appears due to the increased sensitivity of the CCD. Therefore, it is necessary to consider the magnitude of the shot noise, and it is difficult to extract only the target light emission phenomenon. For example, FIG. 5 shows an image in which the size of shot noise is set to 3 × 3 pixels or less and the above-mentioned image processing is performed on the monitoring image during discharge shown in FIG. Further, FIG. 6 shows an image obtained by further increasing the shot noise to 5 × 5 pixels or less with respect to the image shown in FIG. A black dot in a circle indicated by symbol A in FIGS. 5 and 6 represents noise. In the example shown in FIG. 4, only the light emitting portion can be accurately extracted, but noise has not been completely removed in the images of FIGS. 5 and 6. This also confirms the effectiveness of evaluating the change in luminance value from the reference image for the monitoring image.

尚、基準画像は監視の時間帯や監視時の天候等に応じて複数用意しておき、状況に応じた最適な基準画像を適宜選択するようにしても良い。また、発光部分の抽出に基準画像を用いることは上記のように好ましい例ではあるが、必ずしもこの例に限定されず、例えば監視画像において、発光を示す予め定めた閾値(例えば256階調で100)以上の輝度値を持った画素数を算出し、算出された当該画素数を発光面積とするようにしても良い。さらに、当該画素数算出前の監視画像に対して、新規または既知のノイズ除去の画像処理を施すようにしても良い。   It should be noted that a plurality of reference images may be prepared according to the monitoring time zone, the weather at the time of monitoring, and the optimum reference image corresponding to the situation may be selected as appropriate. Further, although the use of the reference image for extracting the light emitting portion is a preferable example as described above, the present invention is not necessarily limited to this example. For example, in a monitoring image, a predetermined threshold value indicating light emission (for example, 100 in 256 gradations) is used. ) The number of pixels having the above luminance values may be calculated, and the calculated number of pixels may be used as the light emission area. Further, new or known noise removal image processing may be performed on the monitoring image before the calculation of the number of pixels.

ここで、監視画像から放電による発光部分を抽出するための閾値は、放電による発光部分のみが的確に抽出できるように、撮影条件や撮影時の状況等に適合したものが、例えば解析者等の判断で設定される。尚、監視の時間帯や監視時の天候等に応じて複数の閾値を用意しておき、状況に応じて最適な閾値を適宜選択するようにしても良い。例えば本実施形態では、閾値を15に設定している。   Here, the threshold value for extracting the light emission part due to discharge from the monitoring image is suitable for the photographing conditions and the situation at the time of photographing so that only the light emission part due to discharge can be accurately extracted. Set by judgment. A plurality of threshold values may be prepared according to the monitoring time zone, the weather at the time of monitoring, and the optimum threshold value may be appropriately selected according to the situation. For example, in this embodiment, the threshold is set to 15.

放電時の発光面積と漏れ電流値との相関関係は、予め実験により求められる。この相関関係を求める実験には、例えば人工加速劣化試験装置である回転輪浸漬試験装置(Rotating Wheel Dip Test、RWDT)を利用できる。この回転輪浸漬試験装置は、例えば図7に示すように、がいしと同じ材質の試験体19としての棒状試料片を回転板20に取り付けて、回転軸21回りに回転板20を回転させて、水槽内に入れられた汚損液22への浸漬と、交流電源23による高電圧の印加を繰り返すことで、試験体19の表面の耐侵食性を短時間に評価するものである。   The correlation between the light emission area at the time of discharge and the leakage current value is obtained in advance by experiments. For the experiment for obtaining this correlation, for example, a rotating wheel immersion test apparatus (RWDT) which is an artificial accelerated deterioration test apparatus can be used. For example, as shown in FIG. 7, this rotating wheel immersion test apparatus attaches a rod-shaped sample piece as a specimen 19 made of the same material as the insulator to the rotating plate 20, rotates the rotating plate 20 around the rotating shaft 21, The erosion resistance of the surface of the test specimen 19 is evaluated in a short time by repeating immersion in the fouling liquid 22 placed in the water tank and application of a high voltage by the AC power source 23.

この回転輪浸漬試験装置において、漏れ電流計測回路24により、試験体19の表面を流れる漏れ電流を一定時間ごとに測定するとともに、撮像手段2により試験体19を撮影し一定時間ごとに画像を生成する。尚、撮像手段2は、漏れ電流推定時と撮影条件等を一致させるために、漏れ電流推定装置1に備えるものと同一または同じ型式のものが好ましい。   In this rotating wheel immersion test apparatus, the leakage current measurement circuit 24 measures the leakage current flowing on the surface of the specimen 19 at regular intervals, and also images the specimen 19 by the imaging means 2 and generates images at regular intervals. To do. The imaging means 2 is preferably of the same or the same type as that provided in the leakage current estimation device 1 in order to match the imaging conditions and the like with the leakage current estimation.

そして、撮影された画像中の放電による発光部分の面積と、当該撮影時刻と同時刻に計測された漏れ電流値とを、一方の軸が漏れ電流値を示し他方の軸が発光面積を示す直交座標上にプロットする。このようにプロットされたグラフの一例を図8に示す。上記プロットされたグラフから、放電時の発光面積と漏れ電流値との相関関係を示す回帰曲線を求める。尚、漏れ電流計測回路24から出力される漏れ電流値データおよび撮像手段2から出力される画像データをパーソナルコンピュータ等の計算機に取り込んで、上記漏れ電流と発光面積との関係を示すグラフを自動作成するようにしても良く、さらに回帰曲線を自動作成するようにしても良い。さらに上記計算機は、発光面積算定手段3と推定手段4を実現するコンピュータ5であっても良い。   Then, the area of the light emitting portion due to the discharge in the photographed image and the leakage current value measured at the same time as the photographing time are orthogonal to each other with one axis indicating the leakage current value and the other axis indicating the light emission area. Plot on the coordinates. An example of the graph plotted in this way is shown in FIG. From the plotted graph, a regression curve indicating the correlation between the light emission area during discharge and the leakage current value is obtained. The leakage current value data output from the leakage current measuring circuit 24 and the image data output from the imaging means 2 are taken into a computer such as a personal computer, and a graph showing the relationship between the leakage current and the light emission area is automatically created. Alternatively, a regression curve may be automatically created. Further, the computer may be a computer 5 that realizes the light emission area calculating means 3 and the estimating means 4.

ここで、部分放電の発光強度と部分放電の電荷量は対数比例関係にあることが指摘されている。そこで本実施形態では、放電光の発光面積と漏れ電流も同様に対数比例関係が成り立つものと仮定し、放電光の発光面積をSとし、漏れ電流値をIとし、次式が成立するものと仮定して、図8に示す実測データを用いた回帰分析により、同数式中のA,kを求める。求められた回帰曲線を第1回帰曲線と呼ぶ。図9中の破線で示し、符号Bで示す曲線が第1回帰曲線を示す。   Here, it is pointed out that the emission intensity of partial discharge and the charge amount of partial discharge are in a logarithmic proportional relationship. Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the light emission area of the discharge light and the leakage current also have a logarithmic proportional relationship, where the light emission area of the discharge light is S, the leakage current value is I, and the following equation holds: Assume that A and k in the equation are obtained by regression analysis using actual measurement data shown in FIG. The obtained regression curve is called a first regression curve. A curve indicated by a broken line in FIG. 9 and indicated by a symbol B indicates a first regression curve.

<数1>
I=A*S
<Equation 1>
I = A * S k

図9に示されるように、実測データは、第1回帰曲線の上側に位置するものが多い。これは、撮像手段2の死角となっている部分でも発光している可能性があるためと考えられる。つまり、計測された発光面積よりも、実際の発光面積は大きいと考えられる。一方、第1回帰曲線よりも下側にあるデータは、カメラの死角で発光している可能性が低いと考えられる。そこで、新たに、第1回帰曲線よりも下側にあるデータ(図9中のハッチングで示す領域に含まれるデータ)を用いた回帰分析により、次式で表される回帰曲線を求め、同数式中のA’,k’を求める。求められた回帰曲線を第2回帰曲線と呼ぶ。図9中の実線で示し、符号Cで示す曲線が第2回帰曲線を示す。第2回帰曲線は、撮像手段2から得られた発光面積の情報により推定した漏れ電流の下限を表すと考えることができる。   As shown in FIG. 9, the actual measurement data is often located on the upper side of the first regression curve. This is considered because there is a possibility that light is emitted even in a portion that is a blind spot of the imaging means 2. That is, the actual light emission area is considered to be larger than the measured light emission area. On the other hand, it is considered that the data below the first regression curve is unlikely to emit light at the blind spot of the camera. Therefore, a regression curve represented by the following equation is newly obtained by regression analysis using data below the first regression curve (data included in the hatched area in FIG. 9). Find A 'and k' inside. The obtained regression curve is called a second regression curve. A curve indicated by a solid line in FIG. 9 and indicated by a symbol C indicates a second regression curve. The second regression curve can be considered to represent the lower limit of the leakage current estimated from the information on the light emitting area obtained from the imaging means 2.

<数2>
I=A’*S
<Equation 2>
I = A '* S k '

次に、撮像手段2の死角部分での発光面積を考慮する。死角部分の発光面積が、観測された発光面積のα倍であったとすると、撮像手段2の死角部分を考慮した回帰曲線は、次式で表される。   Next, the light emission area in the blind spot portion of the imaging means 2 is considered. If the light emission area of the blind spot portion is α times the observed light emission area, the regression curve considering the blind spot portion of the imaging means 2 is expressed by the following equation.

<数3>
I=A’*((1+α)*S)
<Equation 3>
I = A ′ * ((1 + α) * S) k

1+αを改めてβとすれば、次式となる。
<数4>
I=A’*(β*S)
If 1 + α is changed to β, the following equation is obtained.
<Equation 4>
I = A ′ * (β * S) k

数式4中のβ*Sは、観測された発光面積Sから推定される全体の発光面積を示すものと言える。例えば撮像手段2としての紫外線カメラの死角が棒状試料片19の全周囲の1/2なので、軸対象に一様に発光した場合、総発光面積は実測された発光面積の2倍となると考えられ、β=2となる。数式4で表される回帰曲線を第3回帰曲線と呼ぶ。図9中の一点鎖線で示し、符号Dで示す曲線が第3回帰曲線を示す。第3回帰曲線は、推定される漏れ電流の上限を表すと考えることができる。従って、漏れ電流の真値は、第2回帰曲線と第3回帰曲線との間の範囲内にあると考えられる。   It can be said that β * S in Equation 4 represents the entire light emission area estimated from the observed light emission area S. For example, since the blind spot of the ultraviolet camera as the imaging means 2 is ½ of the entire circumference of the rod-shaped sample piece 19, it is considered that the total light emitting area is twice the actually measured light emitting area when the light is uniformly emitted to the axis target. , Β = 2. The regression curve expressed by Equation 4 is called a third regression curve. A curve indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 9 and indicated by a symbol D indicates a third regression curve. It can be considered that the third regression curve represents the upper limit of the estimated leakage current. Therefore, the true value of the leakage current is considered to be within a range between the second regression curve and the third regression curve.

尚、本実施形態では、放電光の発光面積Sと、漏れ電流値Iとの間に、数式1の関係が成立すると仮定したが、必ずしもこの例に限定されず、がいしの素材の特性やがいしの形状などの影響で数式1とは異なった関係となる場合も考えられるため、上記影響を考慮して数式1と異なる関係を仮定しても良く、あるいは近似により回帰関数を簡略化しても良い。例えば図10に示すようにほぼ線形の回帰曲線を求めるようにしても良い。尚、回帰曲線は直線となる場合も含む。   In this embodiment, it is assumed that the relationship of Formula 1 is established between the light emission area S of the discharge light and the leakage current value I. However, the present invention is not necessarily limited to this example. In some cases, the relationship may differ from Equation 1 due to the influence of the shape or the like, so that a relationship different from Equation 1 may be assumed in consideration of the influence, or the regression function may be simplified by approximation. . For example, a substantially linear regression curve may be obtained as shown in FIG. The regression curve includes a case where the regression curve is a straight line.

また、本実施形態では、撮像手段2の死角の影響を考慮して、漏れ電流の推定値の下限を表す第2回帰曲線と上限を表す第3回帰曲線とを導出したが、例えば撮像手段2を撮影対象であるがいしの周囲に複数設置するなどして死角のない画像を得る構成とした場合などには、実験データに基づいて第1回帰曲線のみを導出するようにしても良い。   In the present embodiment, the second regression curve representing the lower limit of the estimated value of the leakage current and the third regression curve representing the upper limit are derived in consideration of the influence of the blind spot of the imaging unit 2, but for example, the imaging unit 2 May be derived based on experimental data, for example, by setting a plurality of images around the insulator that is the subject of imaging to obtain an image without a blind spot.

本実施形態の漏れ電流の推定方法および推定装置1によれば、例えば図11および図12に示す処理により、がいしにおいて生じる漏れ電流を推定できる。先ず、前処理として、予め求められた放電光の発光面積と漏れ電流値との相関関係、予め作成された基準画像、予め設定された閾値が、漏れ電流の推定装置1に入力される(S1〜S3)。   According to the leakage current estimation method and estimation apparatus 1 of the present embodiment, the leakage current generated in the insulator can be estimated by the processing shown in FIGS. 11 and 12, for example. First, as preprocessing, the correlation between the emission area of the discharge light obtained in advance and the leakage current value, a reference image created in advance, and a preset threshold value are input to the leakage current estimation device 1 (S1). ~ S3).

例えば第1〜第3回帰曲線を表す発光面積Sと漏れ電流値Iとの関係式が入力装置9を介して記憶装置7に記録される(S1)。図1中の符号25は、記憶装置7に格納された発光面積Sと漏れ電流値Iとの相関関係データを示す。また、予め作成された基準画像が記憶装置7に読み込まれる(S2)。図1中の符号26は、記憶装置7に格納された基準画像データを示す。また、監視画像から放電による発光部分を抽出するための閾値が、入力装置9を介して記憶装置7に記録される(S3)。図1中の符号27は、記憶装置7に格納された閾値データを示す。   For example, a relational expression between the light emission area S and the leakage current value I representing the first to third regression curves is recorded in the storage device 7 via the input device 9 (S1). Reference numeral 25 in FIG. 1 indicates correlation data between the light emission area S and the leakage current value I stored in the storage device 7. Further, a reference image created in advance is read into the storage device 7 (S2). Reference numeral 26 in FIG. 1 indicates reference image data stored in the storage device 7. In addition, a threshold value for extracting a light emission portion due to discharge from the monitoring image is recorded in the storage device 7 via the input device 9 (S3). Reference numeral 27 in FIG. 1 indicates threshold data stored in the storage device 7.

次に、撮像手段2によるがいしの撮影が開始され、一定時間間隔ごとにがいしの監視画像が撮像手段2により作成され、当該作成された監視画像が記憶装置7に記録される。図1中の符号28は、記憶装置7に格納された監視画像データ群を示す。記憶装置7に記録された監視画像は例えば1枚ずつ読み出されて(S4)、発光面積算定手段3により、読み出された監視画像について放電による発光部分の面積が算出される(S5)。   Next, the photographing of the insulator by the imaging unit 2 is started, and the monitoring image of the insulator is created by the imaging unit 2 at regular time intervals, and the created monitoring image is recorded in the storage device 7. Reference numeral 28 in FIG. 1 indicates a monitoring image data group stored in the storage device 7. The monitoring images recorded in the storage device 7 are read out, for example, one by one (S4), and the light emission area calculation means 3 calculates the area of the light emission portion due to discharge for the read monitoring image (S5).

発光面積算定処理の一例を図12に示す。先ず、発光面積を表す変数Sに初期値0が設定される(S501)。また、垂直画素番号を表す変数yに初期値1が設定される(S502)。そして、垂直画素番号yが最大値y_maxに至るまで以下の処理が繰り返される(S503;Yes)。   An example of the light emission area calculation process is shown in FIG. First, an initial value 0 is set to the variable S representing the light emitting area (S501). Also, an initial value 1 is set to the variable y representing the vertical pixel number (S502). Then, the following processing is repeated until the vertical pixel number y reaches the maximum value y_max (S503; Yes).

水平画素番号を表す変数xに初期値1が設定される(S504)。そして、水平画素番号xが最大値x_maxに至るまで次の処理が繰り返される(S505;Yes)。即ち、監視画像の座標(x,y)の画素の輝度値と、基準画像の座標(x,y)の画素の輝度値との差の絶対値を求める(S506)。当該求められた輝度値の差分の絶対値が、ステップ3で設定された閾値以上であれば(S507;Yes)、発光面積Sに1を加算する(S508)。そして、水平画素番号xに1を加算して(S509)、S505の処理に戻る。一方、上記求められた輝度値の差分の絶対値が、ステップ3で設定された閾値未満の場合は、S508の処理は行わず、水平画素番号xに1を加算して(S509)、S505の処理に戻る。   An initial value 1 is set to the variable x representing the horizontal pixel number (S504). Then, the next process is repeated until the horizontal pixel number x reaches the maximum value x_max (S505; Yes). That is, the absolute value of the difference between the luminance value of the pixel at the coordinate (x, y) of the monitoring image and the luminance value of the pixel at the coordinate (x, y) of the reference image is obtained (S506). If the absolute value of the obtained luminance value difference is equal to or greater than the threshold value set in step 3 (S507; Yes), 1 is added to the light emitting area S (S508). Then, 1 is added to the horizontal pixel number x (S509), and the process returns to S505. On the other hand, if the absolute value of the difference between the obtained luminance values is less than the threshold value set in step 3, the process of S508 is not performed, and 1 is added to the horizontal pixel number x (S509). Return to processing.

水平画素番号xが最大値x_maxを超えると(S505;No)、垂直画素番号yに1を加算して(S510)、S503の処理に戻る。垂直画素番号yが最大値y_maxを超えると(S503;No)、当該監視画像についての発光面積算定処理は終了する。以上により、ステップ4で読み込まれた監視画像の全画素について、基準画像の対応する画素との輝度値の差分が求められ、当該差分が予め設定された閾値以上となる画素数が算出され、算出された当該画素数が発光面積Sとなる。   When the horizontal pixel number x exceeds the maximum value x_max (S505; No), 1 is added to the vertical pixel number y (S510), and the process returns to S503. When the vertical pixel number y exceeds the maximum value y_max (S503; No), the light emission area calculation process for the monitoring image ends. As described above, for all the pixels of the monitoring image read in step 4, the difference in luminance value from the corresponding pixel of the reference image is obtained, and the number of pixels for which the difference is equal to or greater than a preset threshold is calculated and calculated. The number of pixels thus obtained becomes the light emission area S.

次に、ステップ1で入力された発光面積Sと漏れ電流値Iとの関係式と、ステップ5で求められた発光面積Sとに基づいて、漏れ電流値Iが推定される(図11のS6)。推定された漏れ電流値は、例えばコンピュータ5が備える出力装置10、例えばディスプレイに表示出力される。尚、推定された漏れ電流値がある一定値以上となる場合に、スピーカやディスプレイ等の出力装置10に警告音や警告メッセージ等を自動出力し、監視者等に注意を促すようにしても良い。記憶装置7に記録されたすべての監視画像について上記の処理が行われると(S7;No)、処理は終了する。   Next, the leakage current value I is estimated based on the relational expression between the light emission area S and the leakage current value I input in step 1 and the light emission area S obtained in step 5 (S6 in FIG. 11). ). The estimated leakage current value is displayed and output on an output device 10 provided in the computer 5, for example, a display. When the estimated leakage current value exceeds a certain value, a warning sound, a warning message, or the like may be automatically output to the output device 10 such as a speaker or a display so as to alert the supervisor or the like. . When the above processing is performed for all the monitoring images recorded in the storage device 7 (S7; No), the processing ends.

以上のように本発明によれば、漏れ電流を測定する専用のセンサを設置することなく、簡易な構成でがいしにおいて生じる漏れ電流を定量的に推定できる。画像処理技術を利用して監視対象であるがいしとは非接触に漏れ電流を推定することが可能であるから、漏れ電流を測定する専用のセンサを設置する手間やコストを削減できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to quantitatively estimate the leakage current generated in the insulator with a simple configuration without installing a dedicated sensor for measuring the leakage current. Since it is possible to estimate the leakage current in a non-contact manner using the image processing technology, the trouble and cost of installing a dedicated sensor for measuring the leakage current can be reduced.

そして、推定された漏れ電流値から、がいしの状態、例えばがいしの汚損の程度や劣化の程度などを判断でき、がいしの洗浄やがいし交換の要否を判断できる。また、がいし上で起きた放電を早期に発見することができることから、がいし損傷に起因する事故を未然に防ぐことができる。本発明によれば、現在稼働中のがいしの監視および健全性診断を容易に行うことができ、CBM(Condition Based Maintenance、状態に基づく管理)の実現に大きな貢献が期待できる。   Then, from the estimated leakage current value, it is possible to determine the state of the insulator, for example, the degree of contamination or the deterioration of the insulator, and the necessity of cleaning the insulator or replacing the insulator. In addition, since the discharge occurring on the insulator can be detected at an early stage, an accident caused by the insulator damage can be prevented in advance. According to the present invention, it is possible to easily perform monitoring and soundness diagnosis of a currently operating insulator, and a great contribution can be expected to realize CBM (Condition Based Maintenance).

さらに、本発明によれば、稼働中のがいしの監視に限らず、がいしに関する試験や実験、例えばがいし又はがいしと同じ材料(例えば高分子絶縁材料)を使った屋外課電暴露試験や人工加速劣化試験などにおいても、漏れ電流の推定を容易に行うことができ、漏れ電流の推定値と上記試験などで得られる他の測定結果との対応付けが可能になり、簡易かつ低コストに上記がいしに関する試験や実験を行える。従って、本発明に係る漏れ電流の推定方法および装置の監視対象は、既設のがいしに限定されず、がいしを模擬した試験体やがいしと同じ材質の試験体も含まれる。また、がいしを構成する絶縁材料は、シリコーンゴム等の高分子材料に限らず、セラミックス等であっても良い。   Furthermore, according to the present invention, not only the monitoring of the active insulator, but also the test and experiment related to the insulator, for example, the outdoor electric field exposure test using the same material as the insulator or insulator (for example, the polymer insulating material) and the artificial accelerated deterioration. In tests and the like, it is possible to easily estimate the leakage current, and it is possible to associate the estimated value of the leakage current with other measurement results obtained in the above-mentioned test, etc. Can perform tests and experiments. Therefore, the monitoring target of the leakage current estimation method and apparatus according to the present invention is not limited to an existing insulator, and includes a specimen that simulates an insulator and a specimen that is made of the same material as an insulator. The insulating material constituting the insulator is not limited to a polymer material such as silicone rubber, but may be ceramics or the like.

次に、図16から図19に本発明のがいしにおいて生じる漏れ電流の推定装置および方法の第二の実施形態を示す。   Next, FIGS. 16 to 19 show a second embodiment of the apparatus and method for estimating the leakage current generated in the insulator of the present invention.

第一の実施形態では、紫外線カメラにより撮像された画像を監視画像として用いたが、紫外線カメラを用いる場合、撮影条件によっては画像の背景が問題となることがある。特に屋外での撮影の場合などに問題となる場合が多い。例えば、地上から送電線上のがいしを点検のために撮影した場合、がいしの発光部分は発光により白色に撮影される。このため、背景となる空や雲の色にがいしの発光部分が埋もれてしまい発光部分の視認が困難である場合がある。また、監視対象となるがいしは非常に数が多く、一つの監視画像に、多くのがいしが撮影される。このような場合には、監視画像において発光部分として捉えられる部分が、実際のどのがいしに当たるのかの見分けが難しい場合もある。   In the first embodiment, an image captured by an ultraviolet camera is used as a monitoring image. However, when an ultraviolet camera is used, the background of the image may be a problem depending on the shooting conditions. In particular, it is often a problem when shooting outdoors. For example, when the insulator on the power transmission line is photographed for inspection from the ground, the light emitting portion of the insulator is photographed in white by light emission. For this reason, the light emitting portion of the insulator is buried in the background sky or cloud color, and it may be difficult to visually recognize the light emitting portion. In addition, the number of insulators to be monitored is very large, and many insulators are photographed in one monitoring image. In such a case, it may be difficult to distinguish which portion of the monitoring image is regarded as a light emitting portion actually hits.

そこで、本実施形態では、放電に伴い流れる漏れ電流により熱が発生し、漏れ電流が発生する部分は熱によりがいしの温度が上昇することに着目し、赤外線カメラにより発熱しているがいしを選別した上で、監視画像により漏れ電流の推定を行うこととした。これにより、第一の実施形態に比べ、放電が生じているがいしなどの監視対象物の特定と迅速かつ効率的に漏れ電流の推定を行うことができ、がいしの監視作業をおこなうことができるようにしたものである。   Therefore, in the present embodiment, attention is paid to the fact that heat is generated by the leakage current that flows along with the discharge, and the temperature of the insulator rises due to the heat, and the insulator that generates heat is selected by the infrared camera. In the above, the leakage current is estimated from the monitoring image. As a result, compared to the first embodiment, it is possible to identify an object to be monitored such as an insulator in which a discharge has occurred and to estimate a leakage current quickly and efficiently, and to perform an insulator monitoring operation. It is a thing.

漏れ電流の時間的変化が赤外線画像における発熱面積と監視画像における与える変化について検討した。図17に赤外線画像における発熱面積と漏れ電流値との関係を示す。図18に監視画像による発光面積と漏れ電流値との関係を示す。   The change in the heat generation area in the infrared image and the change in the monitoring image due to the temporal change of the leakage current was examined. FIG. 17 shows the relationship between the heat generation area and the leakage current value in the infrared image. FIG. 18 shows the relationship between the light emission area and the leakage current value based on the monitoring image.

図17に示されるように、赤外線画像の発熱面積の時間変化は、漏れ電流の時間変化に比べ緩やかであり、いったん発熱面積が大きくなると発熱面積の変化が少ないことがわかる。また、図18に示されるように、監視画像の発光面積の時間変化は、赤外線画像での時間変化に比べ、時々刻々と変化していることがわかる。このことは、図18に示すグラフの時間軸を短縮し、発光面積と漏れ電流の絶対値とで表した図19のグラフによってより明らかなものとなる。即ち、図19より、監視画像による発光面積の時間変化は、漏れ電流量の変動に伴って激しく変動していることが明確に読み取れる。しかし、図18及び図19に示すように、発光面積の時間変化は漏れ電流量の変動に伴って絶えず変動しているため、同一のがいしの監視画像のわずかな時間差の画像であっても、発光面積の画素数には大きな差が生じる可能性があることから、発光面積を見落としたり、画像認識が困難な場合がある。   As shown in FIG. 17, the time change of the heat generation area of the infrared image is more gradual than the time change of the leakage current, and it can be seen that once the heat generation area is increased, the change of the heat generation area is small. Further, as shown in FIG. 18, it can be seen that the temporal change in the light emission area of the monitoring image changes from time to time as compared to the temporal change in the infrared image. This is made clearer by the graph of FIG. 19 in which the time axis of the graph shown in FIG. 18 is shortened and the light emission area and the absolute value of the leakage current are expressed. That is, it can be clearly seen from FIG. 19 that the temporal change of the light emission area due to the monitoring image varies violently with the variation of the leakage current amount. However, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, the temporal change of the light emission area constantly changes with the fluctuation of the leakage current amount, so even if it is an image with a slight time difference between the monitoring images of the same insulator, Since there may be a large difference in the number of pixels in the light emitting area, the light emitting area may be overlooked or image recognition may be difficult.

これに対し、赤外線画像は、いったん発熱面積が大きくなると発熱面積の変化がゆるやかであって、温度が上昇すると、しばらく温度が高い状態が続くことがわかる。しかも、がいしの温度の上昇は、漏れ電流による発光部分の温度が上昇したことだけによるのではなく、例えば、実際の発光部分の周辺が熱伝導によって温度が上昇している等の漏れ電流の発生に直接起因しないその他の要因によるものも含まれると考えられる。即ち、温度が上昇している部分は、必ずしも漏れ電流が発生しているとは限らないこととなるので、発熱面積の変化は漏れ電流の変化を正確に反映しているものとはいえないこととなる。しかしながら、赤外線画像は画像上において発熱部分の画像認識が監視画像に比べ容易にできる。しかも、発熱部分は漏れ電流の存在だけを示すものではないが、漏れ電流が存在すれば通常は発熱部分に含まれることとなるので、赤外線画像は、無数にある監視対象のがいしのうち発熱部分を有する(漏れ電流が発生している可能性がある)がいしを選別することには、適していると言える。   On the other hand, the infrared image shows that once the heat generation area increases, the heat generation area changes gradually, and when the temperature rises, the temperature remains high for a while. In addition, the rise in the temperature of the insulator is not only due to the increase in the temperature of the light emitting part due to the leakage current, but for example, the generation of a leakage current such as the temperature around the actual light emitting part is increased due to heat conduction. Other factors that are not directly attributable to this are also considered to be included. In other words, since the leakage current is not always generated in the part where the temperature is rising, it cannot be said that the change in the heat generation area accurately reflects the change in the leakage current. It becomes. However, the infrared image can easily recognize the image of the heat generation portion on the image as compared with the monitoring image. Moreover, the heat generation part does not only indicate the presence of leakage current, but if there is leakage current, it will normally be included in the heat generation part, so the infrared image is the heat generation part among countless insulators to be monitored. It can be said that it is suitable for selecting insulators that have (possibly causing leakage current).

そこで、本実施形態では、例えば、図16に示すように、監視画像を取得する撮像手段2と同じ光軸上に赤外線カメラ30を配置し、赤外線画像と監視画像を同時に撮影可能としている。尚、図中の符号31はビームスプリッタを、32は撮像レンズ、33はプリズムを示している。ここで、撮像手段2としては、発光面積の変動が比較的急激なので連続画像となるビデオカメラの画像が好ましいが、赤外線カメラとしては発熱面積の変動は比較的穏やかなので静止画像であっても支障が少なく、ビデオカメラでなくとも良い。紫外線カメラにより撮影された監視画像には、1〜400nmの紫外線画像のみを含む場合も、600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備える撮像装置により撮像された可視光も、更にはこれらの双方を含むものである。   Therefore, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 16, an infrared camera 30 is disposed on the same optical axis as the imaging unit 2 that acquires the monitoring image, and the infrared image and the monitoring image can be taken simultaneously. In the figure, reference numeral 31 denotes a beam splitter, 32 denotes an imaging lens, and 33 denotes a prism. Here, the image pickup means 2 is preferably a video camera image that is a continuous image since the variation of the light emission area is relatively rapid. However, since the variation of the heat generation area is relatively mild for an infrared camera, even a still image is not a problem. There are few, and it is not necessary to be a video camera. An imaging apparatus provided with means for increasing the sensitivity to light corresponding to a certain wavelength in the vicinity of 600 nm more than the sensitivity to light of other wavelengths, even when the monitoring image taken by the ultraviolet camera includes only an ultraviolet image of 1 to 400 nm. The visible light picked up by the above also includes both of them.

ところで、赤外線カメラで得られた赤外線画像によって漏れ電流の可能性があるがいしを検出してから、そのがいしからの監視画像を得ようとしても、多数のがいしが存在する場合には、実際のどのがいしであるのかの判断が難しいなどの問題がある。   By the way, after detecting a possible leak current from an infrared image obtained by an infrared camera and then trying to obtain a monitoring image from that insulator, if there are many insulators, There is a problem that it is difficult to judge whether it is an insulator.

そこで、赤外線画像と監視画像の撮影は、同じ光軸上で同時に撮像し、同期を取ることとしている。両画像の同期をとるには、例えば、NTP(Network Time Protocol)を利用することができる。また、画像に同時にタイムカウンタを記録しておいてもよい。また、両画像のフレームレート数は、必ずしも完全一致である必要はない。この場合、各画像フレームの対応関係を記憶手段等に記録しておけばよい。例えば、赤外線画像は、温度が時系列変化が監視画像に比べ少ないので、監視画像をビデオレートで撮影し、赤外線画像をそれよりも遅いフレームレートで撮影し、両画像の同期をとってもよい。   Therefore, the infrared image and the monitoring image are taken simultaneously on the same optical axis and synchronized. In order to synchronize both images, for example, NTP (Network Time Protocol) can be used. Also, a time counter may be recorded on the image at the same time. In addition, the number of frame rates of both images does not necessarily have to be completely the same. In this case, the correspondence between the image frames may be recorded in the storage means or the like. For example, since the temperature of an infrared image is less time-series than that of a monitoring image, the monitoring image may be taken at a video rate, the infrared image may be taken at a slower frame rate, and both images may be synchronized.

まず、発熱している部分の判断は、赤外線画像において、発熱部分を抽出するための閾値を予め設定し、閾値以上の値となった画素を、発熱部分と判断することが好ましい。閾値は任意に設定することが可能であり、相対的なものでも絶対的なものでも良く、また、閾値を設定する対象となる値も限られるものではない。例えば、外気温を基準にして、外気温+5度以上(相対的閾値)に設定したり、一定の温度例えば25度以上(絶対的閾値)に設定するようにしてもよい。また、例えば、平常時すなわち非放電時のがいしの画像を示す予め用意された基準画像とし、基準画像の同一画素に対して閾値を設定することもできる。   First, it is preferable to determine a portion that generates heat by setting a threshold value for extracting a heat generation portion in an infrared image in advance and determining a pixel having a value equal to or greater than the threshold value as a heat generation portion. The threshold value can be arbitrarily set, and may be a relative value or an absolute value, and the value to which the threshold value is set is not limited. For example, on the basis of the outside air temperature, the outside air temperature may be set to +5 degrees or more (relative threshold), or may be set to a certain temperature, for example, 25 degrees or more (absolute threshold). In addition, for example, a reference image prepared in advance showing an image of an insulator at normal time, that is, non-discharge, can be used, and a threshold value can be set for the same pixel of the reference image.

次に、発熱部分が抽出された赤外線画像と、同一光軸上で同時に撮影された対応する監視画像を抽出するようにしている。ここで、赤外線画像、並びに監視画像は、撮像されるとそれぞれメインメモリ上、または記録装置に記録される。赤外線画像のうち発熱部分とされた画素位置に対応する、監視画像の画素位置の輝度値が予め設定した閾値以上となった発光部分として抽出を行うこととしている。尚、発熱部分が抽出されたすべての赤外線画像について上記の処理を行う必要は必ずしもなく、例えば、発熱部分を抽出された赤外線画像から、監視画像上を抽出する際に一定の閾値を設けることも可能である。例えば、赤外線画像上で発熱部分が10画素以上検出された画像についてのみ、対応する監視画像を選別することも可能である。また、監視画像から発光面積を抽出する際に用いる閾値は必ずしも設ける必要はなく、赤外線画像のうち発熱部分とされた画素位置に対応する、監視画像の画素位置をすべて発光面積として抽出することもできる。尚、上述の発熱部分を検出したときの対応監視画像の選定並びに該監視画像からの発光面積算定ステップを実行する手段は、第一の実施形態と同様に、中央演算処理装置と前記装置などによって構成されるコンピュータと、このコンピュータに上述のステップを実行させるプログラム、更には機能させるプログラムによって構成されている。   Next, an infrared image from which the heat generation portion is extracted and a corresponding monitoring image taken at the same time on the same optical axis are extracted. Here, when an infrared image and a monitoring image are captured, they are recorded on the main memory or in a recording device, respectively. In the infrared image, extraction is performed as a light emitting part corresponding to a pixel position that is a heat generating part and having a luminance value at a pixel position of the monitoring image that is equal to or greater than a preset threshold value. Note that it is not always necessary to perform the above processing on all infrared images from which heat generation portions have been extracted. For example, a certain threshold value may be provided when extracting on a monitoring image from an infrared image from which heat generation portions have been extracted. Is possible. For example, it is possible to select a corresponding monitoring image only for an image in which a heat generation portion is detected by 10 pixels or more on an infrared image. Further, it is not always necessary to provide a threshold value used when extracting the light emission area from the monitoring image, and all the pixel positions of the monitoring image corresponding to the pixel position that is the heat generation part in the infrared image may be extracted as the light emission area. it can. Note that, as in the first embodiment, the means for selecting the corresponding monitoring image when detecting the heat generation portion and the step of calculating the light emission area from the monitoring image are performed by the central processing unit and the device, as in the first embodiment. The computer includes a computer, a program that causes the computer to execute the above-described steps, and a program that causes the computer to function.

ここで、CCDカメラの性能が全く同じで、同じピクセル(画素位置)で同じ対象が映っていれば、赤外線の画像から、がいしが漏れ電流により熱せられた部分がどの位置かを求め、その情報をもとに、対応する監視画像上での輝度値を求めその輝度値以上の画素を計数し、発光面積とする。CCDカメラの性能が同じでなければ、赤外線画像と監視画像の間で各ピクセルごとの対応関係を、格子状のパターンを使って調べ(キャリブレーションという)ておき、以下赤外線画像で得られた、放電により熱せられたと考えられる画素位置に対応する、監視画像の画素位置の輝度値を調べ、それ以上の輝度値を持つ画素を計数して発光面積を求めることとする。   Here, if the performance of the CCD camera is exactly the same and the same object is reflected at the same pixel (pixel position), the position where the insulator is heated by the leakage current is determined from the infrared image, and the information is obtained. Based on the above, the luminance value on the corresponding monitoring image is obtained, and the pixels having the luminance value or more are counted to obtain the light emission area. If the performance of the CCD camera is not the same, the correspondence for each pixel between the infrared image and the monitoring image is examined using a grid pattern (referred to as calibration). The luminance value at the pixel position of the monitoring image corresponding to the pixel position considered to have been heated by the discharge is examined, and pixels having a luminance value higher than that are counted to obtain the light emission area.

以上のように、本実施形態においては、赤外線画像と監視画像を同一光軸上で同時に撮影し、赤外線画像により、発熱箇所を捉えられるがいしを選定し、そのときの対応する監視画像に対して発光面積を算出する処理を実施してから、がいしの漏れ電流を推定することにより、監視画像のみを用いる場合に比べてより迅速かつ効果的にがいしの漏れ電流を推定することができるようになる。尚、本実施形態では、赤外線画像と監視画像の取得を同期させ、対象の絞り込みと発光面積の算出を並列あるいは連続処理するようにしているが、場合によっては、赤外線カメラで発熱部分を見つけ、その後、同一の光軸上の紫外線カメラに切り替えて実施形態の方法を実施するようにしてもよい。   As described above, in the present embodiment, the infrared image and the monitoring image are simultaneously photographed on the same optical axis, the insulator that can catch the heat generation point is selected by the infrared image, and the corresponding monitoring image at that time is selected. By performing the process of calculating the light emitting area and then estimating the leakage current of the insulator, the leakage current of the insulator can be estimated more quickly and effectively than when only the monitoring image is used. . In this embodiment, the acquisition of the infrared image and the monitoring image is synchronized, and the target narrowing and the calculation of the light emitting area are processed in parallel or continuously. Thereafter, the method of the embodiment may be performed by switching to an ultraviolet camera on the same optical axis.

次に、図20から図22に本発明の第三の実施形態を示す。   Next, FIGS. 20 to 22 show a third embodiment of the present invention.

実際のがいしの点検作業は、地上から送電線上のがいしを撮影したり、ヘリコプターから送電線上のがいしを撮影するなど、様々な状況での点検が考えられる。つまり、がいしと撮像手段2との間の撮影距離は、その撮影環境によって異なるものであり、実際の点検作業において撮影距離を一定に保つことは困難である。ここで、監視画像における発光面積とは、監視画像における撮像画像中の発光部分の画素数であるので、撮像手段とがいしとの距離によって発光面積は変動することとなる。即ち、漏れ電流量が同じであっても、撮影距離が近づけば発光面積が大きくなり、撮影距離が離れれば発光面積が小さく撮像されることとなる。これを発光面積の距離依存性とする。   The actual insulator inspection work can be performed in various situations, such as photographing the insulator on the transmission line from the ground or photographing the insulator on the transmission line from the helicopter. That is, the shooting distance between the insulator and the imaging means 2 varies depending on the shooting environment, and it is difficult to keep the shooting distance constant in actual inspection work. Here, since the light emission area in the monitoring image is the number of pixels of the light emitting portion in the captured image in the monitoring image, the light emission area varies depending on the distance from the imaging means to the insulator. That is, even if the amount of leakage current is the same, the light emission area increases as the shooting distance decreases, and the light emission area decreases as the shooting distance increases. This is the distance dependency of the light emitting area.

この発光面積の距離依存性は、実際のがいしの点検作業等において、がいしの位置と撮像手段2との距離が一定している場合(幾種類かの距離が存在している場合も含まれる)には、予め各距離に応じた漏れ電流と発光面積との関係を実験によって求めておけば良いが、想定外の距離となる場合には校正が必要となる。   This distance dependency of the light emitting area is when the distance between the position of the insulator and the imaging means 2 is constant in actual inspection work or the like (including cases where several types of distances exist). In this case, the relationship between the leakage current and the light emission area corresponding to each distance may be obtained by experiments in advance, but calibration is required when the distance is not assumed.

このような発光面積の距離依存性を解消するための従来手法としては、対象物にマーカなどを付して、キャリブレーション処理をおこなうことで対象物との撮影距離の計測を行うことが一般的である。しかしながら、送電線上のがいしに対してマーカをその都度つけることは容易ではなく、監視するすべてのがいしにマーカをつけることは困難であるので、マーカによるキャリブレーション処理を行うことは実用的ではない。   As a conventional method for eliminating the distance dependency of the light emitting area, it is common to measure the shooting distance from the object by attaching a marker to the object and performing a calibration process. It is. However, it is not easy to attach a marker to the insulator on the transmission line each time, and it is difficult to attach a marker to all the insulators to be monitored. Therefore, it is not practical to perform the calibration process using the marker.

そこで、本発明は、監視画像上にある共通の対象物を基準物体として設定し、撮影距離の異同による監視画像上での発光面積の違いを基準物体の拡大、縮小率を用いて求めることにより、距離依存性の解消をするようにしている。発光面積の距離依存性の確認と非依存化の手法について、図22に示す実験装置を用いて、カメラ2と支柱38上の試験体(がいし)39との距離を変えて発光面積をとらえた。この結果、図20に示すように、予め任意に設定した撮影距離(以下、基準距離ともいう)での基準画像34に撮像された物体のうちから任意に選択した物体(以下、基準物体)37の基準画像34上の面積と、監視画像35に撮像された基準物体37の監視画像35上の面積との面積比率から、拡大又は縮小比を求める。次に、監視画像上の発光面積に求めた比率をかけることにより、異なる撮影距離であっても基準物体の画像上の面積比を利用して、撮影距離の補正を行うこととしている。これにより、あらかじめ基準距離を測定して定めておき、基準距離で撮影した基準物体の面積を予め求めておけば、基準物体が撮影された画像であれば、撮影距離が不明であっても、撮影距離に起因する距離依存性を解消することができ、正しい漏れ電流値の推定を行うことができる。   Therefore, the present invention sets a common object on the monitoring image as a reference object, and obtains the difference in light emission area on the monitoring image due to the difference in shooting distance using the enlargement / reduction ratio of the reference object. The distance dependence is resolved. Regarding the method of confirming and making the dependence of the light emitting area distance independent, the light emitting area was captured by changing the distance between the camera 2 and the specimen 39 on the column 38 using the experimental apparatus shown in FIG. . As a result, as shown in FIG. 20, an object (hereinafter referred to as a reference object) 37 arbitrarily selected from objects picked up in a reference image 34 at an imaging distance (hereinafter also referred to as a reference distance) arbitrarily set in advance. The enlargement or reduction ratio is obtained from the area ratio between the area on the reference image 34 and the area on the monitoring image 35 of the reference object 37 captured by the monitoring image 35. Next, the shooting distance is corrected by using the area ratio on the image of the reference object even at different shooting distances by multiplying the calculated light emission area on the monitoring image. Thereby, by measuring and determining the reference distance in advance, if the area of the reference object photographed at the reference distance is obtained in advance, if the reference object is an image taken, even if the photographing distance is unknown, The distance dependency due to the shooting distance can be eliminated, and a correct leakage current value can be estimated.

なお、具体的には、発光面積とは抽出された監視画像の画素数であるので、基準距離での基準物体が占める画素数と、撮影された監視画像上での基準物体が占める画素数との比率(拡大、または縮小率)を求めて、撮影された監視画像上の発光面積を占める画素数に、上記求めた比率をかける処理を行うことによって、発光面積を補正するものである。   Specifically, since the light emission area is the number of pixels of the extracted monitoring image, the number of pixels occupied by the reference object at the reference distance, and the number of pixels occupied by the reference object on the captured monitoring image This ratio (enlargement or reduction ratio) is obtained, and the light emission area is corrected by performing a process of multiplying the number of pixels occupying the light emission area on the captured monitoring image by the obtained ratio.

ここで、相対比を求めるための基準距離は、測距計などで予め計測しておくものとする。尚、基準距離に特に制限はなく基準物体が監視画像上で一定の画素数を占めていればよい。尚、基準物体は監視対象物の直近に在るもの、例えばがいしを監視対象とする本実施形態ではがいしの腕の部分などであるが、これに限るものではなく、画像上で特定可能な部分であればよい。即ち、がいし自体を基準物体とすることも可能である。実際のがいしの点検作業においては、がいしの側にとりつけられた避雷装置等の面積が求めやすい形状の物体を基準物体とすることが考えられる。また、長方形部分の面積とは、撮影画像における基準物体の面積のことであるが、基準物体の面積の形状は、画素数が計測可能であればよいので、その形状は長方形に限られるものではない。   Here, the reference distance for obtaining the relative ratio is preliminarily measured with a distance meter or the like. There is no particular limitation on the reference distance, and the reference object may occupy a certain number of pixels on the monitoring image. Note that the reference object is the object closest to the monitoring object, for example, the arm part of the insulator in this embodiment where the insulator is the monitoring object, but is not limited to this, and can be specified on the image If it is. That is, the insulator itself can be used as the reference object. In actual insulator inspection work, it is conceivable that the reference object is an object having a shape where the area such as a lightning arrester mounted on the insulator side can be easily obtained. The area of the rectangular part is the area of the reference object in the captured image, but the shape of the area of the reference object is not limited to a rectangle because the number of pixels only needs to be measurable. Absent.

以上により、共通の対象物から撮影距離による画像上での面積の違いを拡大・縮小率の倍率として求めることで、図21に示すように、実際の撮影距離に依存せずに漏れ電流量の推定を行うことが可能となった。これにより、がいしの点検作業において、撮影距離の測定をすることなく点検作業を行うことができるので、がいしにマーカなどをとりつける必要がなくなり、より効果的に点検作業を行うことが可能となるものである。尚、上述の共通の対象物から撮影距離による画像上での面積の違いを拡大・縮小率の倍率として求めるステップを実行する手段は、第一の実施形態と同様に、中央演算処理装置と前記装置などによって構成されるコンピュータと、このコンピュータに上述のステップを実行させるプログラム、更には機能させるプログラムによって構成されている。   As described above, the difference in the area on the image due to the shooting distance from the common object is obtained as the magnification of the enlargement / reduction ratio, and as shown in FIG. 21, the leakage current amount is not dependent on the actual shooting distance. Estimates can be made. As a result, since it is possible to perform the inspection work without measuring the shooting distance in the inspection work of the insulator, there is no need to attach a marker or the like to the insulator, and the inspection work can be performed more effectively. It is. The means for executing the step of obtaining the difference in area on the image according to the shooting distance from the common object as the magnification of the enlargement / reduction ratio is the same as that of the first embodiment. It is comprised by the computer comprised by an apparatus etc., the program which makes this computer perform the above-mentioned step, and also the program which makes it function.

次に、図23から図27に基づいて印加電圧への依存性を排除した第四の実施形態を示す。   Next, a fourth embodiment in which the dependency on the applied voltage is eliminated based on FIGS. 23 to 27 will be described.

上述の漏れ電流と発光面積との相関関係には、印加電圧の大きさが影響を与える。このため、送電系統などにおいて大きく印加電圧が異なる場合には、各印加電圧毎に漏れ電流と発光面積の相関関係を求めておくことが必要となる。即ち、監視画像上における発光面積が同じであっても、印加電圧に差異があれば、実際の漏れ電流値は異なる(このことを印加電圧依存性とする)。この点について本発明者等が実験を、研究をした結果、印加電圧の実効値に漏れ電流値を乗じた値を指標(本明細書においては発光面積広がり指標と呼ぶ)とすれば、図25に示すよにう1つの会期曲線で示すことができ、印加電圧の大きさに拘わらず発光面積から漏れ電流量を推定できることを知見するに至った。ここで、発光面積広がり指標は、電圧値に電流値を乗じて求めたエネルギー量であり、単位はW(ワット)で表される。   The magnitude of the applied voltage affects the correlation between the leakage current and the light emitting area. For this reason, when the applied voltage is greatly different in a power transmission system or the like, it is necessary to obtain the correlation between the leakage current and the light emitting area for each applied voltage. That is, even if the light emission area on the monitoring image is the same, if there is a difference in the applied voltage, the actual leakage current value will be different (this will be referred to as the applied voltage dependency). As a result of research conducted by the present inventors on this point, if a value obtained by multiplying the effective value of the applied voltage by the leakage current value is used as an index (referred to as a light emission area spread index in this specification), FIG. As can be seen from FIG. 1, it has been found that the leakage current amount can be estimated from the light emitting area regardless of the magnitude of the applied voltage. Here, the light emission area spread index is an energy amount obtained by multiplying the voltage value by the current value, and the unit is expressed in W (watts).

印加電圧毎の漏れ電流と発光面積との関係をシリコーンゴム試料片を用いて実験により求めた。図23は、前記試料片に対して印加電圧を6kVを加えた場合のグラフを示し、漏れ電流と発光面積の関係を示す回帰曲線(以下、第1漏れ電流推定曲線ともいう。)が得られた。また、図24は、前記試料片に対して印加電圧を10kVを加えた場合のグラフを示している。二つのグラフの発光面積を比べると、印加電界を10kVを加えた場合のグラフの方が、6kVを加えた場合に比べ、漏れ電流の増加に比例して発光面積が大きくなることが見てとれる。これは、同じ漏れ電流値の場合、印加電圧が大きいと、消費可能なエネルギーが増えるため、発光しやすくなったからであると考えられる。   The relationship between the leakage current and the light emission area for each applied voltage was determined by experiment using a silicone rubber sample piece. FIG. 23 shows a graph when an applied voltage of 6 kV is applied to the sample piece, and a regression curve showing the relationship between the leakage current and the light emission area (hereinafter also referred to as a first leakage current estimation curve) is obtained. It was. FIG. 24 shows a graph when an applied voltage of 10 kV is applied to the sample piece. Comparing the light emission areas of the two graphs, it can be seen that the light emission area increases in proportion to the increase in leakage current in the graph when the applied electric field is applied at 10 kV, compared with the case where 6 kV is applied. . This is presumably because, in the case of the same leakage current value, if the applied voltage is large, the energy that can be consumed increases, so that light emission is facilitated.

図26並びに図27の測定結果から、漏れ電流に印加電圧の実効値をかけた発光面積広がり指標と発光面積との関係を示す回帰曲線(以下、第2漏れ電流推定曲線ともいう。)を求めた。この結果のグラフを図25に示す。図25のグラフから、発光面積広がり指標と発光面積は、異なる印加電圧値であっても同一の回帰曲線に近傍することがわかる。尚、本実施形態においては、印加電圧を、それぞれ6kVと10kVにした場合の計測結果より第2漏れ電流推定曲線回帰曲線を求めたが、基準となる計測結果はこれに限られるものではなく、任意に設定した一の印加電圧値での漏れ電流値と発光面積の計測結果から、発光面積広がり指標を求めても、計測結果は、同様に同一の回帰曲線に近傍する。つまり、発光面積で発光面積広がり指標を推定すれば、印加電圧によらず統一的に扱えることがわかる。これにより、印加電圧がわかれば漏れ電流の推定が可能であることがわかる。   26 and 27, a regression curve showing the relationship between the emission area spread index obtained by multiplying the leakage current by the effective value of the applied voltage and the emission area (hereinafter also referred to as a second leakage current estimation curve) is obtained. It was. The resulting graph is shown in FIG. From the graph of FIG. 25, it can be seen that the emission area spread index and the emission area are close to the same regression curve even at different applied voltage values. In this embodiment, the second leakage current estimation curve regression curve was obtained from the measurement results when the applied voltage was 6 kV and 10 kV, respectively. However, the reference measurement result is not limited to this. Even if the light emission area spread index is obtained from the measurement result of the leakage current value and the light emission area at one arbitrarily applied voltage value, the measurement result is similarly close to the same regression curve. That is, it can be understood that if the light emission area spread index is estimated from the light emission area, it can be handled uniformly regardless of the applied voltage. Thus, it can be seen that the leakage current can be estimated if the applied voltage is known.

本実施形態は、かかる知見に基づくものであって、印加電圧の実行値に漏れ電流値を乗じた値である発光面積広がり指標と、発光面積との関係を表す第2漏れ電流推定曲線を予め求めて記憶装置に記憶しておいたうえで、監視画像上で捉えられた発光面積から、第2漏れ電流推定曲線を用いて、発光面積広がり指標を推定するものである。さらに、推定された発光面積広がり指標を印加電圧の実行値で割ることにより、漏れ電流値を推定することができるものである。これにより、印加電圧が異なっていても、1つの第2漏れ電流推定曲線を予め求めておけば、漏れ電流値の推定を行うことができる。即ち、印加電圧依存性を解消することができる。   The present embodiment is based on such knowledge, and a second leakage current estimation curve representing a relationship between a light emission area spread index, which is a value obtained by multiplying an execution value of an applied voltage by a leakage current value, and a light emission area in advance. The light emission area spread index is estimated using the second leakage current estimation curve from the light emission area captured on the monitoring image after being obtained and stored in the storage device. Furthermore, the leakage current value can be estimated by dividing the estimated emission area spread index by the execution value of the applied voltage. Thereby, even if the applied voltages are different, the leakage current value can be estimated by obtaining one second leakage current estimation curve in advance. That is, the applied voltage dependency can be eliminated.

上述した印加電圧依存性の解消により、印加電圧に依存せずに、漏れ電流の推定を行うことが可能となる。即ち、これまでの実施形態では、印加電圧が異なるごとに第1漏れ電流推定曲線を求めなければならなかったが、本実施形態では、印加電圧が異なっていても一の回帰曲線(第2漏れ電流推定曲線)を求めておくことで印加電圧量に依らないで漏れ電流量の推定が可能となるものである。尚、上述の印加電圧の距離依存性を解消するステップを実行する手段は、第一の実施形態と同様に、中央演算処理装置と前記装置などによって構成されるコンピュータと、このコンピュータに上述のステップを実行させるプログラム、更には機能させるプログラムによって構成されている。   By eliminating the applied voltage dependency described above, it is possible to estimate the leakage current without depending on the applied voltage. That is, in the previous embodiments, the first leakage current estimation curve had to be obtained every time the applied voltage was different, but in this embodiment, even if the applied voltage is different, one regression curve (second leakage curve) is required. By calculating the current estimation curve), the leakage current amount can be estimated without depending on the applied voltage amount. As in the first embodiment, the means for executing the step of eliminating the distance dependency of the applied voltage described above is a computer constituted by a central processing unit and the device, and the above-described steps are included in this computer. It is comprised by the program which performs this, and also the program which makes it function.

以上の第2並び第3の各実施形態は、監視対象物の撮影条件あるいは監視対象物に課される条件などによって、それぞれ第1の実施形態と同時に必要に応じて実施されることが好ましい。さらに、第4の実施形態は、印加電圧が変わる場合などには、第1の実施形態の漏れ電流推定手段・推定ステップに代えて、実施されることが好ましい。また、場合にはよっては、これらを連続的に実施すること、例えば図30に示す処理により、がいしにおいて生じる漏れ電流を推定することが好ましい。先ず、前処理として各入力項目、閾値の設定を行う(S101)。入力項目としては、がいしにかかる印加電圧値、基準物体の撮影画像上の面積と基準距離、予め求められた放電光の発光面積と漏れ電流値との相関関係、予め求められた発光面積広がり指標と発光面積との相関関係、基準画像の読み込み、閾値としては、予め設定された赤外線画像に対する閾値、予め設定された監視画像に対する閾値が、漏れ電流の推定装置の記憶装置に入力される。   Each of the second and third embodiments described above is preferably implemented as necessary simultaneously with the first embodiment, depending on the imaging conditions of the monitoring object or the conditions imposed on the monitoring object. Furthermore, the fourth embodiment is preferably implemented in place of the leakage current estimating means / estimating step of the first embodiment when the applied voltage changes. Moreover, depending on the case, it is preferable to perform these continuously, for example, to estimate the leakage current generated in the insulator by the processing shown in FIG. First, each input item and threshold is set as pre-processing (S101). Input items include the applied voltage value for the insulator, the area of the reference object on the captured image and the reference distance, the correlation between the discharge light emission area and the leakage current value obtained in advance, and the light emission area spread index obtained in advance. As a threshold value, a threshold value for a preset infrared image and a threshold value for a preset monitoring image are input to the storage device of the leakage current estimation device.

次に、撮像手段2によりがいしの撮影が開始され、がいしを撮影した監視画像と赤外線画像を取得し、記憶装置に記録する。記憶装置に記録された赤外線画像は1画像ごとに読み出され(S102)、発熱部分が認められれば(S103−Yes)、同時に撮影された監視画像が読み出す処理(S104)を行う。赤外線画像に発熱部分がなければ(S103−No)、次の赤外線画像が読み出される(S102)。監視画像が読み出されたら、基準物体の画像上の面積との相対比により、撮影距離依存性の解消処理(S105)を行う。さらに、発光面積算定手段3により、読み出された監視画像の放電による発光部分の面積が算出される(S106)。   Next, shooting of the insulator is started by the imaging means 2, and a monitoring image and an infrared image obtained by shooting the insulator are acquired and recorded in the storage device. The infrared image recorded in the storage device is read for each image (S102), and if a heat generation portion is recognized (S103-Yes), a process of reading a monitoring image taken at the same time (S104) is performed. If there is no heat generation part in the infrared image (S103-No), the next infrared image is read (S102). When the monitoring image is read out, the shooting distance dependency elimination processing (S105) is performed based on the relative ratio with the area of the reference object on the image. Further, the light emission area calculation means 3 calculates the area of the light emission portion due to the discharge of the read monitoring image (S106).

ステップ106で求められた発光面積から、ステップ101で入力された発光面積と発光面積広がり指標との関係式に基づいて、発光面積広がり指標を推定し(S107)、推定された発光面積広がり指標を印加電圧の実効値で割り漏れ電流値を推定する(S108)処理を行う。記憶装置に記録されたすべての撮影画像について上記の処理が行われると(S109;No)、処理は終了する。   A light emission area spread index is estimated from the light emission area obtained in step 106 based on the relational expression between the light emission area and the light emission area spread index input in step 101 (S107), and the estimated light emission area spread index is calculated. A process of estimating the leakage current value by the effective value of the applied voltage is performed (S108). When the above processing is performed on all the captured images recorded in the storage device (S109; No), the processing ends.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述の実施形態では、監視画像中の放電による発光面積から漏れ電流値を推定するようにしたが、上記漏れ電流はがいしの汚損によって生じ、漏れ電流値が大きいほど汚損の度合も大きいと考えられることから、発光面積と汚損度合との相関関係を予め定めておき、当該相関関係に基づいて、監視画像中の放電による発光面積から、がいし表面の汚損の程度を判断するようにしても良い。特に、がいし表面の汚損物に含まれるナトリウムが炎色反応を起こすことによる発光面積は、がいし表面の汚損範囲と密接な関係があると考えられることから、上記ナトリウムの炎色反応による発光面積を監視画像から求めることで、がいし表面の汚損の程度を精度良く推定することができる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the leakage current value is estimated from the light emission area due to the discharge in the monitoring image. However, the leakage current is caused by the contamination of the insulator, and the greater the leakage current value, the greater the degree of contamination. Therefore, a correlation between the light emitting area and the degree of contamination may be determined in advance, and based on the correlation, the degree of contamination of the insulator surface may be determined from the light emitting area due to the discharge in the monitoring image. . In particular, the emission area due to flame reaction of sodium contained in the insulator on the insulator surface is considered to be closely related to the contamination range of the insulator surface. By obtaining from the monitoring image, it is possible to accurately estimate the degree of contamination of the insulator surface.

また、本発明者等の実験によると、がいしの材料が変わると、発光面積と漏れ電流との関係も変わり、更には材料によっては計測結果にばらつきが生ずることがある。このことから、どのように材料に対しても高い精度で漏れ電流を推定することかは場合によっては困難なこともある。しかし、画像を使うメリットとして非接触で遠隔から計測できることであるから、漏れ電流を大雑把にでも見積もれることは設備の保守・点検上において非常に重要でかつ有用なことである。   Further, according to experiments by the present inventors, when the material of the insulator changes, the relationship between the light emission area and the leakage current also changes, and the measurement result may vary depending on the material. From this, it may be difficult in some cases how to estimate the leakage current with high accuracy for a material. However, since the merit of using images is that they can be measured remotely without contact, it is very important and useful in terms of maintenance and inspection of facilities that the leakage current can be estimated roughly.

(実施例1)
図7に示す回転輪浸漬試験装置を用いて、試料片19上で発生したアーク放電の発光面積と、当該アーク放電による漏れ電流とを測定し、当該発光面積と漏れ電流との関係を求めた。漏れ電流は0.1msec(ミリ秒)ごとに計測し、撮像手段2としての紫外線カメラからの画像の取込みは33msec(ミリ秒)ごと(即ち1秒あたり30フレーム)とした。漏れ電流の測定値と、撮像手段2から得られた監視画像との対応をとるため、NTP(Network Time Protocol)を利用し、LAN経由で両方の計測システムの時刻同期を行い、漏れ電流データと監視画像データとのそれぞれにデータ作成時間を表すタイプスタンプを付け、漏れ電流データと監視画像データとの対応をとった。
Example 1
Using the rotating wheel immersion test apparatus shown in FIG. 7, the light emission area of the arc discharge generated on the sample piece 19 and the leakage current due to the arc discharge were measured, and the relationship between the light emission area and the leakage current was obtained. . The leakage current was measured every 0.1 msec (milliseconds), and the image was taken in from the ultraviolet camera as the imaging means 2 every 33 msec (milliseconds) (that is, 30 frames per second). In order to take correspondence between the measured value of the leakage current and the monitoring image obtained from the imaging means 2, the time synchronization of both measurement systems is performed via the LAN using NTP (Network Time Protocol). A type stamp indicating the data creation time is attached to each of the monitoring image data, and the correspondence between the leakage current data and the monitoring image data is taken.

発光面積の算出は図12に示す処理により行った。放電の様子を撮影した画像から放電による発光部分を抽出するための閾値は15に設定した。計測開始直前の10秒間の画像を取得し、その画像群の平均的な画像を作成して、基準画像とした。電源23の課電圧は、3kVから10kVの間で変化させた。   The calculation of the light emission area was performed by the process shown in FIG. The threshold for extracting the light emission part due to discharge from the image of the state of discharge was set to 15. An image for 10 seconds immediately before the start of measurement was acquired, and an average image of the image group was created and used as a reference image. The applied voltage of the power source 23 was changed between 3 kV and 10 kV.

撮像手段2としての紫外線カメラで撮影した各課電電圧での監視画像を図13に示す。図13中の(A)は課電圧3kVの場合の放電光を示し、(B)は課電圧4kVの場合の放電光を示し、(C)は課電圧6kVの場合の放電光を示し、(D)は課電圧8kVの場合の放電光を示し、(E)は課電圧10kVの場合の放電光を示す。図13から、課電電圧が大きくなるにつれて、アーク放電が激しくなっていくことがわかる。   A monitoring image at each applied voltage taken by an ultraviolet camera as the imaging means 2 is shown in FIG. 13A shows the discharge light when the applied voltage is 3 kV, (B) shows the discharge light when the applied voltage is 4 kV, (C) shows the discharge light when the applied voltage is 6 kV, D) shows the discharge light when the applied voltage is 8 kV, and (E) shows the discharge light when the applied voltage is 10 kV. From FIG. 13, it can be seen that arc discharge increases as the applied voltage increases.

図8に、実際に計測された漏れ電流とアーク放電の発光面積との関係を示す。図8に示す実測データに基づいて、数式1が成立することを仮定して、相関関係を示す回帰曲線を求めた結果を図9に示す。この結果、本実験における第1回帰曲線は、次式となった。   FIG. 8 shows the relationship between the actually measured leakage current and the arc discharge emission area. Based on the actual measurement data shown in FIG. 8, assuming that Formula 1 is satisfied, the result of obtaining the regression curve indicating the correlation is shown in FIG. As a result, the first regression curve in this experiment was as follows.

<数5>
I=1.8545*S0.68224
<Equation 5>
I = 1.8545 * S 0.68224

また、本実験における第2回帰曲線は、次式となった。
<数6>
I=0.75795*S0.91518
In addition, the second regression curve in this experiment was as follows.
<Equation 6>
I = 0.75795 * S 0.91518

紫外線カメラ2の死角は試料19の全周囲の1/2なので、軸対象に一様に発光した場合、総発光面積は実測された発光面積の2倍となると考えられる。そこで、本実験における第3回帰曲線は、次式となると考えられる。   Since the blind spot of the ultraviolet camera 2 is ½ of the entire circumference of the sample 19, it is considered that the total light emitting area is twice the actually measured light emitting area when light is emitted uniformly to the axis target. Therefore, the third regression curve in this experiment is considered to be the following equation.

<数7>
I=0.75795(2*S)0.91518
<Equation 7>
I = 0.75795 (2 * S) 0.91518

従って、本実験での漏れ電流の推定については、漏れ電流の下限は数式6で表され、漏れ電流の上限は数式7で表されると考えられる。   Therefore, regarding the estimation of the leakage current in this experiment, it is considered that the lower limit of the leakage current is expressed by Expression 6 and the upper limit of the leakage current is expressed by Expression 7.

以上のように、アーク放電の発光面積と、当該アーク放電による漏れ電流との間には、正の相関があることが確認された。従って、この相関関係(例えば数式5〜数式7に示す回帰関数)を予め求めておけば、放電光の発光面積Sを計測することで、漏れ電流値Iを推定することができる。   As described above, it was confirmed that there is a positive correlation between the light emission area of the arc discharge and the leakage current due to the arc discharge. Therefore, if this correlation (for example, the regression function shown in Equations 5 to 7) is obtained in advance, the leakage current value I can be estimated by measuring the emission area S of the discharge light.

ここで本発明では、予め求めておいた放電時の発光面積と漏れ電流値との相関関係に基づいて、計測された放電時の発光面積から、漏れ電流値を推定するようにしている。これに対して、放電時の光強度を表す輝度値と、漏れ電流値との相関関係を予め求めておいて、計測された放電時の光強度を表す輝度値から、漏れ電流値を推定することも考えられる。本実験で計測された漏れ電流と監視画像上の輝度値との関係を図14に示す。本実験では、漏れ電流が流れ、発光が観察されると、画像上の輝度値が漏れ電流によらず約255となっており、輝度値(発光強度)では漏れ電流値を推定できるだけの分解能がないことがわかる。この点からも、放電時の発光面積からその時の漏れ電流値を推定することの有効性が確認できる。   Here, in the present invention, the leakage current value is estimated from the measured emission area during discharge based on the correlation between the emission area during discharge and the leakage current value obtained in advance. In contrast, a correlation between the luminance value representing the light intensity during discharge and the leakage current value is obtained in advance, and the leakage current value is estimated from the measured luminance value representing the light intensity during discharge. It is also possible. FIG. 14 shows the relationship between the leakage current measured in this experiment and the luminance value on the monitoring image. In this experiment, when leakage current flows and light emission is observed, the luminance value on the image is about 255 regardless of the leakage current, and the luminance value (light emission intensity) has a resolution that can estimate the leakage current value. I understand that there is no. Also from this point, the effectiveness of estimating the leakage current value at that time from the light emitting area at the time of discharge can be confirmed.

(実施例2)
図16に示すように第一の実施例の監視画像を得る紫外線カメラと同じ光軸上に配置された赤外線カメラによって、赤外線画像と監視画像を同時に撮像し、漏れ電流変化に対応する発光面積の変化並びに発熱面積の変化について検討した。
(Example 2)
As shown in FIG. 16, the infrared camera arranged on the same optical axis as the ultraviolet camera that obtains the monitoring image of the first embodiment simultaneously captures the infrared image and the monitoring image, and has a light emitting area corresponding to the change in leakage current. Changes and changes in the heat generation area were examined.

図18に監視画像による発光面積と漏れ電流の関係を示すグラフを示す。紫外線カメラより得られた監視画像と、平常時すなわち非放電時のがいしの画像を示す予め用意された基準画像との2画像について、同じ座標位置における2画素の輝度値の差が予め設定された閾値以上となる画素数を算出し、算出された当該画素数を発光面積とした。   FIG. 18 is a graph showing the relationship between the light emission area and the leakage current based on the monitoring image. For two images of a monitoring image obtained from an ultraviolet camera and a reference image prepared in advance showing a normal image, that is, a non-discharged insulator image, a difference in luminance value of two pixels at the same coordinate position is preset. The number of pixels equal to or greater than the threshold was calculated, and the calculated number of pixels was used as the light emission area.

また、図17〜図19に示したグラフにおける発熱面積、発光面積は、グラフの変化を明確に捉えられるようにするため、それぞれ1/80倍にした表示とした。また、漏れ電流値は0.1msec(ミリ秒)ごとに計測し、異波長同時計測カメラからの画像の取込みは33msec(ミリ秒)ごと(1秒あたり30フレーム)とした。また、漏れ電流の測定値と、異波長同時計測カメラから得られた監視画像との対応をとるため、NTP(Network Time Protocol)を利用し、LAN経由で両方の計測システムの時刻同期を行い、漏れ電流データと監視画像データとのそれぞれにデータ作成時間を表すタイプスタンプを付け、漏れ電流データと監視画像データとの対応をとった。   In addition, the heat generation area and the light emission area in the graphs shown in FIGS. 17 to 19 are each displayed to be 1/80 times so that changes in the graph can be clearly understood. Further, the leakage current value was measured every 0.1 msec (milliseconds), and the image capturing from the different wavelength simultaneous measurement camera was performed every 33 msec (milliseconds) (30 frames per second). In addition, in order to take correspondence between the measured value of the leakage current and the monitoring image obtained from the simultaneous measurement camera of different wavelengths, NTP (Network Time Protocol) is used to synchronize the time of both measurement systems via LAN, A type stamp indicating the data creation time is attached to each of the leakage current data and the monitoring image data, and correspondence between the leakage current data and the monitoring image data is taken.

また、発熱面積の算出は、赤外線カメラより得た赤外線画像の発熱部分を判断する閾値として、外気温+5度以上になった領域の画素数を算出し、算出された画素を発熱面積として抽出するようにした。この結果、赤外線画像は、いったん発熱面積が大きくなると発熱面積の変化がゆるやかであって、温度が上昇すると、しばらく温度が高い状態が続くことがわかった。また、紫外線画像は監視画像による発光面積の時間変化は、漏れ電流量の変動に伴って激しく変動していることが明らかとなった。   The heat generation area is calculated by calculating the number of pixels in the region where the outside air temperature is 5 ° C. or more as a threshold for determining the heat generation portion of the infrared image obtained from the infrared camera, and extracting the calculated pixels as the heat generation area. I did it. As a result, the infrared image showed that once the heat generation area was increased, the change in the heat generation area was gradual, and when the temperature rose, the temperature remained high for a while. Further, it has been clarified that in the ultraviolet image, the temporal change of the light emission area by the monitoring image fluctuates violently with the fluctuation of the leakage current amount.

(実施例4)
第一に、印加電圧値に対する漏れ電流値の依存性を図るため、以下の実験を行った。図26に、印加電圧を6kVを加えた場合の漏れ電流と発光面積の関係を示す。この結果、本実験における第1漏れ電流推定曲線は、次式となった。
Example 4
First, the following experiment was performed in order to make the leakage current value dependent on the applied voltage value. FIG. 26 shows the relationship between leakage current and light emission area when an applied voltage of 6 kV is applied. As a result, the first leakage current estimation curve in this experiment was as follows.

<数8>
S=244.98*I
<Equation 8>
S = 244.98 * I

また、図27に、印加電圧を10kVを加えた場合の漏れ電流と発光面積の関係を示す。この結果、本実験における第1漏れ電流推定曲線は、次式となった。   FIG. 27 shows the relationship between the leakage current and the light emission area when an applied voltage of 10 kV is applied. As a result, the first leakage current estimation curve in this experiment was as follows.

<数9>
S=554.8*I
<Equation 9>
S = 554.8 * I

なお、発光面積と漏れ電流値との間には、それぞれ高い相関関係が認められた(図26に示す第1漏れ電流推定曲線では、相関係数=0.80、図27に示す第1漏れ電流推定曲線では、相関係数=0.91)ため、第1漏れ電流推定曲線を示す回帰曲線を一次式で表しているが、累乗回帰により求めることもできる。尚、本実施例における回帰曲線には回帰直線も含むものとする。   A high correlation was observed between the light emitting area and the leakage current value (correlation coefficient = 0.80 in the first leakage current estimation curve shown in FIG. 26, the first leakage shown in FIG. 27). In the current estimation curve, since the correlation coefficient = 0.91), the regression curve indicating the first leakage current estimation curve is represented by a linear expression, but can also be obtained by power regression. Note that the regression curve in this embodiment includes a regression line.

以上より、がいしに対する印加電圧が大きく異なる場合には、第1漏れ電流推定曲線が異なることがわかった。即ち、印加電圧依存性があるので、各印加電圧毎に漏れ電流と発光面積の相関関係を求めておかなければならないことがわかった。   From the above, it was found that the first leakage current estimation curve is different when the applied voltage for the insulator is greatly different. In other words, since there is an applied voltage dependency, it has been found that the correlation between the leakage current and the light emission area must be obtained for each applied voltage.

第二に、この印加電圧依存性を解消するため、印加電圧の実効値に漏れ電流値を乗じた値を指標(発光面積広がり指標)として求める実験をおこなった。   Second, in order to eliminate the dependency on the applied voltage, an experiment was performed in which a value obtained by multiplying the effective value of the applied voltage by the leakage current value is used as an index (light emission area spread index).

発光面積広がり指標(P)は、印加電圧の実効値(V/√2)に電流値(I)とを乗じた値であり、次式により求められる。   The emission area spread index (P) is a value obtained by multiplying the effective value (V / √2) of the applied voltage by the current value (I), and is obtained by the following equation.

<数10>
P=V/√2*I
<Equation 10>
P = V / √2 * I

本実験では、図26に示した実験の結果求めた漏れ電流値に、印加電圧の実効値(6kV/√2)を乗じて発光面積広がり指標を求め、また、図27に示した実験の結果求めた漏れ電流値に、印加電圧の実効値(10kV/√2)を乗じて発光面積広がり指標を求めた。その結果から、発光面積広がり指標と発光面積の関係を(第2漏れ電流推定曲線)を求めた。その結果、発光面積広がり指標と発光面積は、異なる印加電圧値であっても同一の回帰曲線に近傍することがわかった。尚、本実験における第2漏れ電流推定曲線は、次式となった。Sは発光面積、Pは発光面積広がり指標を表す。   In this experiment, the emission current spread index is obtained by multiplying the leakage current value obtained as a result of the experiment shown in FIG. 26 by the effective value (6 kV / √2) of the applied voltage, and the result of the experiment shown in FIG. The obtained leakage current value was multiplied by an effective value (10 kV / √2) of the applied voltage to obtain a light emission area spread index. From the result, the relationship between the emission area spread index and the emission area (second leakage current estimation curve) was obtained. As a result, it was found that the emission area spread index and the emission area are close to the same regression curve even at different applied voltage values. In addition, the 2nd leakage current estimation curve in this experiment became following Formula. S represents a light emission area, and P represents a light emission area spread index.

<数11>
S=71.3*P
<Equation 11>
S = 71.3 * P

発光面積広がり指標と発光面積との間には、高い相関関係(相関係数=0.88)が認められた(図28)ため、第2漏れ電流推定曲線を示す回帰曲線を一次式で表しているが、累乗回帰により以下のような式で求めることもできる。尚、Aは係数、kは指数である。   Since a high correlation (correlation coefficient = 0.88) was recognized between the emission area spread index and the emission area (FIG. 28), the regression curve indicating the second leakage current estimation curve is expressed by a linear expression. However, it can also be obtained by the following formula by power regression. A is a coefficient and k is an index.

<数12>
S=A*P
<Equation 12>
S = A * P k

この結果、印加電圧が異なっていても第2漏れ電流推定曲線を求めることにより、印加電圧量に依らないで漏れ電流量の推定が可能であることが明らかとなった。   As a result, it was found that the leakage current amount can be estimated without depending on the applied voltage amount by obtaining the second leakage current estimation curve even if the applied voltage is different.

本発明の漏れ電流の推定方法および装置の実施の一形態を示し、漏れ電流の推定装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a leakage current estimating method and apparatus according to the present invention and showing the configuration of a leakage current estimating apparatus. 基準画像の一例を示す画像である。It is an image which shows an example of a reference image. 監視画像の一例を示す画像である。It is an image which shows an example of a monitoring image. 図3の監視画像から発光部分を抽出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having extracted the light emission part from the monitoring image of FIG. 他の方法により図3の監視画像から発光部分を抽出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having extracted the light emission part from the monitoring image of FIG. 3 by the other method. 他の方法により図3の監視画像から発光部分を抽出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having extracted the light emission part from the monitoring image of FIG. 3 by the other method. 放電時の発光面積と漏れ電流値との相関関係を求めるための実験装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the experimental apparatus for calculating | requiring the correlation with the light emission area at the time of discharge, and a leakage current value. 放電時の発光面積と漏れ電流値との関係の一例を示すグラフであり、横軸は発光面積を示し、縦軸は漏れ電流値を示す。It is a graph which shows an example of the relationship between the light emission area at the time of discharge, and a leakage current value, a horizontal axis shows a light emission area, and a vertical axis | shaft shows a leakage current value. 図8のグラフについて放電時の発光面積と漏れ電流値との相関関係を示す回帰曲線を付加した図である。It is the figure which added the regression curve which shows the correlation with the light emission area at the time of discharge, and a leakage current value about the graph of FIG. 図8のグラフについて回帰曲線を求めた図である。It is the figure which calculated | required the regression curve about the graph of FIG. 本発明の漏れ電流の推定方法および装置の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process of the estimation method and apparatus of the leakage current of this invention. 発光面積算定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the light emission area calculation process. 課電電圧と放電光との関係を示す画像であり、(A)は課電圧3kVの場合の放電光を示し、(B)は課電圧4kVの場合の放電光を示し、(C)は課電圧6kVの場合の放電光を示し、(D)は課電圧8kVの場合の放電光を示し、(E)は課電圧10kVの場合の放電光を示す。It is an image which shows the relationship between an applied voltage and discharge light, (A) shows the discharge light in the case of an applied voltage of 3 kV, (B) shows the discharge light in the case of an applied voltage of 4 kV, (C) is an imposition. The discharge light when the voltage is 6 kV is shown, (D) shows the discharge light when the applied voltage is 8 kV, and (E) shows the discharge light when the applied voltage is 10 kV. 漏れ電流と監視画像上の輝度値との関係の一例を示すグラフであり、横軸は漏れ電流値を示し、縦軸は輝度値を示す。It is a graph which shows an example of the relationship between a leakage current and the luminance value on a monitoring image, a horizontal axis shows a leakage current value, and a vertical axis | shaft shows a luminance value. 汚損したがいし表面で放電が発生するメカニズムを示す概念図であり、(A)はがいし上に水滴が形成される様子を示し、(B)はがいし上での部分放電の初期の様子を示し、(C)はがいし上でアーク放電が起きる様子を示す。It is a conceptual diagram which shows the mechanism in which a discharge generate | occur | produces on the surface of a spoiled insulator, (A) shows a mode that a water droplet is formed on a insulator, (B) shows the initial mode of partial discharge on a insulator, (C) shows how arc discharge occurs on the insulator. 異波長同時計測カメラの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a different wavelength simultaneous measurement camera. 赤外線画像による発熱面積と漏れ電流の関係を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は発熱面積と漏れ電流を示す。It is a graph which shows the relationship between the heat_generation | fever area by an infrared image, and leakage current, a horizontal axis shows time, and a vertical axis | shaft shows a heat generation area and leakage current. 紫外線画像による発光面積と漏れ電流の関係を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は発光面積と漏れ電流を示す。It is a graph which shows the relationship between the light emission area and leakage current by an ultraviolet image, a horizontal axis shows time, and a vertical axis | shaft shows a light emission area and leakage current. 紫外線画像による発光面積と漏れ電流の関係を示すグラフの時間軸を拡大し、発光面積と漏れ電流の絶対値を示すグラフである。It is a graph which expands the time axis | shaft of the graph which shows the relationship between the light emission area by an ultraviolet image, and leakage current, and shows the absolute value of a light emission area and leakage current. 撮影距離を変えた場合の発光面積の変化の一例を示す画像である。It is an image which shows an example of the change of the light emission area at the time of changing an imaging distance. 発光面積と漏れ電流の関係を示す計測値に対し距離依存性を補正したときの値を示すグラフである。It is a graph which shows the value when distance dependence is correct | amended with respect to the measured value which shows the relationship between a light emission area and leakage current. 塩霧室法実験装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a salt fog chamber method experimental apparatus. 印加電圧6kVでの、発光面積と漏れ電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light emission area and leakage current in the applied voltage of 6 kV. 印加電圧10kVでの、発光面積と漏れ電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light emission area and leakage current in the applied voltage of 10 kV. 発光面積広がり指標と発光面積の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a light emission area expansion parameter | index and a light emission area. 高分子がいしへの実験結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the experimental result to a polymer insulator. 本発明の漏れ電流の推定方法および装置の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process of the estimation method and apparatus of the leakage current of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 推定装置
2 撮像手段
3 発光面積算定手段
4 推定手段
34 基準画像
35 監視画像
36 発光部分
37 基準物体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Estimation apparatus 2 Imaging means 3 Light emission area calculation means 4 Estimation means 34 Reference image 35 Monitoring image 36 Light emission part 37 Reference object

Claims (14)

がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段より得られた監視画像から放電により発光している部分の面積を求める発光面積算定手段と、漏れ電流値と発光面積との相関関係に基づいて前記発光面積算定手段より求めた発光面積から前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定する推定手段とを備えることを特徴とする漏れ電流の推定装置。   An imaging means for acquiring a monitoring image of a test piece of the insulator or the same material as the insulator, a light emission area calculating means for obtaining an area of a portion emitting light from the monitoring image obtained from the imaging means, and a leakage current value And an estimation means for estimating a leakage current value flowing through the insulator or the surface of the specimen from the light emission area obtained by the light emission area calculation means based on the correlation between the light emission area and the light emission area. Estimating device. がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段より得られた監視画像から放電により発光している部分の面積を求める発光面積算定手段と、漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値を発光面積広がり指標として予め求められた前記発光面積広がり指標と発光面積との相関関係に基づいて、前記発光面積算定手段より求めた発光面積前記から前記発光面積広がり指標を求め、更に前記発光面積広がり指標から印加電圧に対応した前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定する推定手段とを備えることを特徴とする漏れ電流の推定装置。   An imaging means for acquiring a monitoring image of a test piece of the insulator or the same material as the insulator, a light emission area calculating means for obtaining an area of a portion emitting light from the monitoring image obtained from the imaging means, and a leakage current value Based on the correlation between the light emission area spread index and the light emission area obtained in advance as a light emission area spread index obtained by multiplying the effective value of the applied voltage by the light emission area calculated from the light emission area calculation means Leakage current estimation, further comprising: an estimation unit that obtains the emission area spread index and further estimates a leakage current value flowing through the insulator or the surface of the specimen corresponding to an applied voltage from the emission area spread index. apparatus. 前記撮像手段は紫外線カメラであることを特徴とする請求項1または2記載の漏れ電流の推定装置。   3. The leakage current estimating apparatus according to claim 1, wherein the imaging means is an ultraviolet camera. 前記撮像手段は、600nm近傍の一定波長に該当する光に対する感度を、他の波長の光に対する感度よりも高める手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の漏れ電流の推定装置。   3. The leakage current estimating apparatus according to claim 1, wherein the imaging means includes means for increasing the sensitivity to light corresponding to a constant wavelength near 600 nm as compared to the sensitivity to light of other wavelengths. 前記発光面積算定手段は、前記撮像手段により得られた監視画像と、前記がいし又は前記試験体の平常時の画像を示す予め用意された基準画像との2画像について、同じ座標位置における2画素の輝度値の差が予め設定された閾値以上となる画素数を算出し、算出された当該画素数を発光面積とすることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の漏れ電流の推定装置。   The light emission area calculating means includes two pixels at the same coordinate position with respect to two images of a monitoring image obtained by the imaging means and a reference image prepared in advance showing a normal image of the insulator or the specimen. 5. The leakage current according to claim 1, wherein the number of pixels for which a difference in luminance value is equal to or greater than a preset threshold value is calculated, and the calculated number of pixels is used as a light emission area. Estimating device. 前記撮像手段と同じ光軸上に配置されて前記撮像手段と同じ被写体を同時に撮像する赤外線カメラを備え、前記赤外線カメラで撮像された赤外線画像の中から発熱が認められたときの対応する前記監視画像を選定し、該監視画像に対して前記発光面積算定手段での処理を行うものである請求項1または2記載の漏れ電流の推定装置。   An infrared camera that is disposed on the same optical axis as the image pickup means and simultaneously picks up the same subject as the image pickup means, and corresponds to the monitoring when heat generation is recognized from the infrared images picked up by the infrared camera 3. The leakage current estimating apparatus according to claim 1, wherein an image is selected, and the monitor image is processed by the light emitting area calculating means. 前記撮像手段と前記がいし又は前記試験体との間の撮影距離の異同により生じる前記発光面積の距離依存性を、予め任意に設定した撮影距離での基準画像に撮像された物体のうちから任意に選択した基準物体の前記基準画像上の面積と、前記監視画像に撮像された前記基準物体の前記監視画像上の面積との面積比率を求め、前記監視画像における発光面積を補正する手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の漏れ電流の推定装置。   The distance dependency of the light emitting area caused by the difference in the shooting distance between the imaging means and the insulator or the test body is arbitrarily selected from objects picked up in a reference image at a predetermined shooting distance. Means for obtaining an area ratio between an area of the selected reference object on the reference image and an area of the reference object captured on the monitoring image on the monitoring image, and correcting a light emission area in the monitoring image; The leakage current estimating apparatus according to claim 1, wherein: がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、予め求めておいた発光面積と漏れ電流値との相関関係に基づいて、上記求めた発光面積から前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定することを特徴とする漏れ電流の推定方法。   The area of the portion emitting light from the monitoring image of the insulator or the same material as that of the insulator is obtained, and based on the correlation between the light emission area obtained in advance and the leakage current value, the above obtained light emission area A leakage current estimation method characterized by estimating a leakage current value flowing through the insulator or the surface of the specimen. がいし又は当該がいしと同じ材質の試験体の監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、漏れ電流値に印加電圧の実効値を乗じて得た値を発光面積広がり指標として、予め求めておいた前記発光面積広がり指標と発光面積との相関関係に基づいて、前記監視画像から求めた発光面積から前記発光面積広がり指標を求め、更に前記発光面積広がり指標から印加電圧に対応した前記がいし又は前記試験体の表面を流れる漏れ電流値を推定することを特徴とする漏れ電流の推定方法。   Obtain the area of the part that emits light by discharge from the monitor image of the insulator or the same material as the insulator, and obtain in advance the value obtained by multiplying the leakage current value by the effective value of the applied voltage as the emission area spread index. Based on the correlation between the light emission area spread index and the light emission area, the light emission area spread index is obtained from the light emission area obtained from the monitoring image, and the insulator corresponding to the applied voltage is further calculated from the light emission area spread index. Alternatively, a leakage current estimation method, wherein a leakage current value flowing on the surface of the test body is estimated. 前記発光を伴う監視画像と同時に同じ光軸上で赤外線画像を取得し、前記赤外線画像から発熱が認められたときの対応する前記監視画像に対して前記発光面積を求めることを特徴とする請求項8または9記載の漏れ電流の推定方法。   An infrared image is acquired on the same optical axis at the same time as the monitoring image with light emission, and the emission area is obtained for the corresponding monitoring image when heat generation is recognized from the infrared image. The method for estimating a leakage current according to 8 or 9. 前記がいし又は前記試験体の放電画像の発光面積と、その時の漏れ電流値とを一組とする複数組の実験データに基づいて、発光面積と漏れ電流との相関を表す第1の回帰曲線を求め、前記実験データのうち前記第1の回帰曲線上の値と比較して同じ発光面積に対する漏れ電流値が低い実験データのみに基づいて、第2の回帰曲線を求め、前記放電画像の死角部分の発光面積が観測された発光面積のα倍であるとして、前記第2の回帰曲線を表す関数のうち発光面積を表す変数を、当該発光面積を表す変数に(1+α)を乗じたものに置換して、当該置換後の関数で表される回帰曲線を第3の回帰曲線として、前記第2の回帰曲線上の値を漏れ電流の推定値の下限値とし、前記第3の回帰曲線上の値を漏れ電流の推定値の上限値とすることを特徴とする請求項8記載の漏れ電流の推定方法。   Based on a plurality of sets of experimental data in which the emission area of the discharge image of the insulator or the specimen and the leakage current value at that time are set as a set, a first regression curve representing the correlation between the emission area and the leakage current is obtained. Obtaining a second regression curve based only on experimental data having a low leakage current value for the same light emission area as compared with the value on the first regression curve among the experimental data, and obtaining a blind spot portion of the discharge image Of the function representing the second regression curve is replaced with a variable representing the light emission area multiplied by (1 + α), assuming that the light emission area is α times the observed light emission area. Then, the regression curve represented by the function after the replacement is the third regression curve, the value on the second regression curve is the lower limit value of the estimated value of the leakage current, and the third regression curve The value is the upper limit of the estimated value of leakage current The method for estimating a leakage current according to claim 8. 撮像手段と前記がいし又は前記試験体との間の撮影距離の異同により生じる前記発光面積の距離依存性を、予め任意に設定した撮影距離での基準画像に撮像された物体のうちから任意に選択した前記基準物体の前記基準画像上の面積と、前記監視画像に撮像された前記基準物体の監視画像上の面積との面積比率を予め求めて、前記監視画像における発光面積を補正することを特徴とする請求項8または9記載の漏れ電流の推定方法。   The distance dependency of the light emitting area caused by the difference in shooting distance between the imaging means and the insulator or the specimen is arbitrarily selected from objects picked up in a reference image at a predetermined shooting distance. An area ratio between the area on the reference image of the reference object and the area on the monitoring image of the reference object captured in the monitoring image is obtained in advance, and the light emission area in the monitoring image is corrected. The method for estimating a leakage current according to claim 8 or 9. がいしの監視画像から放電により発光している部分の面積を求め、上記求めた発光面積と、予め定めておいた発光面積と汚損度合との相関関係に基づいて、前記がいしの汚損度合を推定することを特徴とするがいしの監視方法。   The area of the portion emitting light by discharge is obtained from the monitoring image of the insulator, and the degree of contamination of the insulator is estimated based on the obtained light emitting area and the correlation between the predetermined light emitting area and the degree of contamination. A method of monitoring an insulator characterized by that. 前記監視画像と同時に同じ光軸上で赤外線画像を取得し、前記赤外線画像から発熱を伴う赤外線画像が得られたときの対応する前記監視画像を選定し、発光面積を求めて汚損度合いを推定することを特徴とする請求項13記載のがいしの監視方法。
Simultaneously with the monitoring image, an infrared image is acquired on the same optical axis, and when the infrared image with heat generation is obtained from the infrared image, the corresponding monitoring image is selected, the emission area is obtained, and the degree of contamination is estimated. The method for monitoring an insulator according to claim 13.
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