JP7011533B2 - 部分放電音源の表示方法および部分放電音源の表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、部分放電音源から発せられる超音波を測定し、部分放電音源を表示する部分放電音源の表示方法および部分放電音源の表示装置に関する。

高電圧の電気を扱う工場の受電設備や変電設備等には様々な絶縁体が使用されている。これらの絶縁体が外部環境や製造上の問題により劣化し、その劣化が進行すると絶縁部が短絡してこれらの設備が故障する。このため、劣化した絶縁体を早期に検知し、当該絶縁体の補修等を行う必要がある。

受電設備や変電設備等に用いられている絶縁体に劣化が生じるとコロナ放電や沿面放電といった局所的な微小放電である部分放電が発生する。絶縁体に部分放電が発生すると超音波が放出されるので、この超音波を測定することで絶縁体の劣化を検出できる。

部分放電を検知する装置として、パラボラ状の集音構造を有し高感度に部分放電の放電音を検知する可搬型の部分放電検知装置が市販されている。この部分放電検知装置は、指向性を鋭くしたパラボラ状の集音構造を用いているので検知範囲が狭く、広範囲に多数設置された受電設備や変電設備等の電力設備の中から部分放電個所を探索するには不向きであった。

一方、非特許文献１には、多数のマイクロホンアレイを用いて音源から発せられる音波を受信し、ビームフォーミング演算などで音源の方位を標定する技術が開示されている。この技術を用いることで、広範囲に設置された電力設備から部分放電箇所を探索できる可能性がある。

石田梨佳著 「機器が発する超音波の見える化『超音波音カメラ』の開発」、電気現場技術、２０１５年３月号

しかしながら、電気設備の絶縁体に生じる部分放電は、間欠的に発生する現象であるので、部分放電の発生頻度に対して超音波の測定時間が短いと部分放電音が測定できない、という課題があった。本発明は、このような従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的は、広範囲に設置された電力設備における部分放電音源を表示できる部分放電音源の表示方法および部分放電音源の表示装置を提供することにある。

このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）測定対象を撮影する撮影ステップと、アレイセンサを用いて測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定する音圧測定ステップと、前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成する音圧マップ作成ステップと、前記撮影ステップで撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する重ね合わせ画像作成ステップと、前記重ね合わせ画像を表示する表示ステップと、を有する、部分放電音源の表示方法。
（２）前記撮影ステップと、前記音圧測定ステップと、前記音圧マップ作成ステップと、前記重ね合わせ画像作成ステップと、を実行して作成される重ね合わせ画像を用いて、前記表示ステップで表示された前記重ね合わせ画像を更新する更新ステップをさらに有する、（１）に記載の部分放電音源の表示方法。
（３）外部からの入力を受け付ける入力ステップをさらに有し、前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記音圧マップ作成ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも低い解像度の音圧マップを作成する、（２）に記載の部分放電音源の表示方法。
（４）前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記更新ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも更新時間を短くする、（３）に記載の部分放電音源の表示方法。
（５）前記アレイセンサで測定された音圧の包絡線検波波形を周波数解析し、予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトルを出力し、前記周波数スペクトルの全強度に対する電源周波数の整数倍となる周波数成分の強度の和の比率を算出する解析ステップをさらに有し、前記重ね合わせ画像作成ステップでは、前記比率を含む前記重ね合わせ画像を作成する、（１）から（４）の何れか１つに記載の部分放電音源の表示方法。
（６）前記重ね合わせ画像作成ステップでは、前記包絡線検波波形および周波数スペクトルのうち少なくとも１つをさらに含む前記重ね合わせ画像を作成する、（５）に記載の部分放電音源の表示方法。
（７）前記音圧マップ作成ステップでは、前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期に部分放電の発生周期の変動幅を加えた時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成する、（１）から（６）の何れか１つに記載の部分放電音源の表示方法。
（８）測定対象を撮影するカメラと、測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定するアレイセンサと、前記複数のアレイセンサから交流電源の１周期以上となる時間の音圧情報を取得し、前記音圧情報に基づいて音圧マップを作成し、前記カメラによって撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する演算手段と、前記重ね合わせ画像を表示する表示手段と、を有する、部分放電音源の表示装置。

本発明に係る部分放電音源の表示方法を実施することで、広範囲に設置された電力設備における部分放電音源を表示できる。そして、当該表示を使用者が確認することで、電力設備における部分放電位置を特定でき、これにより設備故障を発生させ得る劣化した絶縁体を検出できる。

本実施形態に係る部分放電音源の表示方法が実施できる部分放電音源の表示装置１０の全体構成を示す図である。 表示装置１０におけるカメラの撮影範囲及びアレイセンサ１４の探索範囲と、測定対象２４との関係を示す図である。 アレイセンサ１４における各センサ１５の配置を示す平面図である。 表示装置１０の機能ブロック図である。 部分放電の発生間隔の変動幅と発生頻度との関係を示すグラフである。 表示手段１８に表示された重ね合わせ画像の一例を示す図である。 表示手段１８に表示された「探索モード」の重ね合わせ画像の一例を示す図である。 表示手段１８に表示された、包絡線検波波形４０と、周波数スペクトル４２と、放電成分比率の値４４を含む重ね合わせ画像の一例を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。図１は、本実施形態に係る部分放電音源の表示方法が実施できる部分放電音源の表示装置１０（以後、「表示装置」と記載する。）の全体構成を示す図である。図１（ａ）は、表示装置１０の正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図であり、図１（ｃ）は表示装置１０の背面図である。まず、図１を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の構成を説明する。

本実施形態に係る表示装置１０は、カメラ１２と、アレイセンサ１４と、演算手段１６と、表示手段１８と、入力手段２０と、筐体２２とを有する。図１に示した例では、図１（ａ）に示すように、表示装置１０を構成する筐体２２の表面側にカメラ１２とアレイセンサ１４とが設けられ、図１（ｂ）に示すように、筐体２２の内側に演算手段１６が設けられ、図１（ｃ）に示すように、筐体２２の背面側に表示手段１８と、入力手段２０とが設けられている。なお、カメラ１２、アレイセンサ１４、表示手段１８および入力手段２０は、それぞれ分離配置されていてもよく、演算手段１６は、これらの何れかに設けられていてよい。

カメラ１２は、測定対象を撮影し、得られた撮影画像を演算手段１６に出力する。撮影画像は、ビームフォーミング法で得られた超音波の２次元音圧マップと重ね合わせる目的で用いられる。カメラ１２の倍率、視野の広さ等は、所望の重ね合わせ画像の大きさ等に応じて、適宜調節されてよい。カメラ１２は、例えば、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサと、レンズを備えるデジタルカメラである。

アレイセンサ１４は、複数の超音波測定用の表面実装型センサ１５（以後、「センサ」と記載する。）を備える。センサ１５は、センサ１５が向けられた方向から発せられる超音波を測定して音圧情報を出力する。センサ１５は、はんだ付け等を用いてプリント基板上へ表面実装される。センサ１５は、通常の超音波マイクロフォンと比較して大きさが半分程度と小さいので高密度に実装できる。

図２は、表示装置１０におけるカメラの撮影範囲及びアレイセンサ１４の探索範囲と、測定対象２４との関係を示す図である。アレイセンサ１４は、図の実線矢印で示すように、水平（左右）方向において＋９０°から－９０°の範囲内における超音波の音圧を測定できる。図２は、表示装置１０を上から見た上面図であるが、表示装置１０を右側（又は左側）から見た側面図においても同様に、垂直（上下）方向における＋９０°から－９０°の範囲内の超音波を測定できる。

図２は、表示装置１０を上から見た平面図であるが、表示装置１０を右側（又は左側）から見た側面図においても同様に、垂直（上下）方向における＋９０°から－９０°の範囲内の超音波を測定できる。アレイセンサ１４で測定された超音波の音圧にビームフォーミング法の原理を用いることで、超音波の到来方向およびその方向からの超音波の音圧を測定できる。

アレイセンサ１４は±９０°の範囲内で超音波の到来方向および音圧を測定できるが、音圧マップを作成するためには、カメラ１２の撮影範囲内の超音波源を探索すればよい。例えば、図２の点線矢印によってカメラ１２の撮影範囲を示しているが、この範囲内の超音波源を探索すれば音圧マップを作成できる。これにより、不要な方位への標定演算を省略でき、演算手段１６における演算の負荷を下げるともに音圧マップの更新頻度を上げることができる。通常、カメラ１２の撮影範囲は、±９０°よりも狭い範囲であることから、アレイセンサ１４の探索範囲を水平及び垂直方向において±９０°よりも狭い範囲としてよい。また、実装したセンサ間隔を超音波の波長の半分より広くした場合に発生するグレーチングローブを抑える観点から、センサ間隔を調整してカメラの撮影範囲およびアレイセンサの探索範囲を水平及び垂直方向において±６０°よりも狭い範囲とすることが好ましく、±３０°よりも狭い範囲とすることがより好ましい。また、アレイセンサ１４の水平方向の探索範囲と垂直方向の探索範囲は、カメラ１２の撮影範囲に合わせてそれぞれ異なる大きさの範囲であってもよい。

図３は、アレイセンサ１４における各センサ１５の配置を示す平面図である。図３（ａ）に示すように、アレイセンサ１４の各センサ１５の少なくとも一部は、Ｘ軸上とＹ軸上とに十字状に配置されることが好ましい。これにより、二次元的な面状の超音波の測定が可能となり、演算により音圧マップを作成する際の超音波の到来方向による依存性を低減できる。Ｘ軸とＹ軸とは、同一平面上にあり直角をなす２つの軸であればなおよい。特に、Ｘ軸を水平面と平行にし、Ｙ軸を水平面と直角にすることが好ましい。なお、センサ１５は、Ｘ軸上及びＹ軸上以外に設けられていてもよい。

アレイセンサ１４を形成するセンサ１５の数は、９個以上２５個以下とすることが好ましい。センサ１５の数を９個以上とすることで平面内において実用上十分な安定性での超音波の方位標定が可能となる。センサ１５の数を２５個以下とすることで、センサ１５ごとに必要なアンプやフィルター回路による装置の大型化を防ぐことができるとともに、演算手段１６の計算負荷を軽減でき、処理速度の遅延等を抑制できる。これにより、大規模な演算手段１６を用いなくても小型軽量装置において実用上十分な速度での重ね合わせ画像の更新が可能となる。測定精度にむらが生じないようにするためには、センサ１５を上下対称かつ左右対称に配置することが好ましい。

演算手段１６は、アレイセンサ１４で得られた音圧情報に基づいて音圧マップを作成し、カメラ１２で撮影された撮影画像と当該音圧マップとを重ね合わせた重ね合わせ画像を作成する。重ね合わせ画像は、分割された方位ごとに超音波の音圧強度に応じて色分けされた音圧マップを撮像画像に重ね合わせて作成されるので、撮影画像中の位置と超音波の音圧分布との対応関係が一目で判別できる。演算手段１６は、作成した重ね合わせ画像を表示手段１８へ出力し、表示手段１８に重ね合わせ画像を表示させる。

表示手段１８は、例えば、ＬＣＤであり、演算手段１６で作成された重ね合わせ画像を表示する。入力手段２０は、例えば、プッシュスイッチであり、表示手段１８の周囲に複数設けられている。使用者は、入力手段２０を押圧することで、所定の入力信号が演算手段１６に入力される。なお、タッチパネル方式の入力手段２０を用いてもよい。

図４は、表示装置１０の機能ブロック図である。図４を用いて、表示装置１０における部分放電音源の表示処理について説明する。演算手段１６は、処理部３０と、格納部３２を有する。処理部３０は、例えば、ＣＰＵ等であって、格納部３２に格納されたプログラムやデータを用いて、表示装置１０の動作を制御し、所定の演算を実行する。格納部３２は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード等の情報記録媒体およびその読み書き装置である。格納部３２には、表示装置１０が有する種々の機能を実現するためのプログラムや、当該プログラム実行中に使用する情報等が予め格納されている。

カメラ１２は、撮影ステップを実行して、測定対象２４を撮影する。カメラ１２は、撮影画像を処理部３０に出力する。アレイセンサ１４は、音圧測定ステップを実行して、測定対象２４の方向から発せられる超音波の音圧を測定する。

処理部３０は、音圧マップ作成ステップを実行し、アレイセンサ１４で測定された交流電源の１周期となる時間以上の超音波の音圧情報を取得して音圧マップを作成する。ここで、交流電源の１周期となる時間とは、例えば、電源周波数が５０Ｈｚの地域においては２０ｍｓであり、電源周波数が６０Ｈｓの地域においては１６．７ｍｓである。

部分放電は、交流電源の１周期における特定の時間帯ごとに間欠的に生じる現象なので、交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報を取得しなければ、部分放電によって生じた超音波を測定できない場合がある。このため、処理部３０は、アレイセンサ１４で測定された交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報を取得して音圧マップを作成する。これにより、部分放電が生じている場合に、当該部分放電によって生じた超音波の音圧を確実に測定でき、当該部分放電によって生じた超音波をとらえた音圧マップを作成できる。

また、部分放電は、交流電源の１周期における特定の時間帯ごとに間欠的に生じる現象であるが、その発生間隔は交流電源の１周期に対して多少の変動を伴う。図５は、部分放電の発生間隔の変動幅と発生頻度との関係を示すグラフである。図５において、「≦１」は、発生間隔の変動幅が１ｍｓ以下であった部分放電の発生頻度（％）を示す。また、「２」は、発生間隔の変動幅が１ｍｓより大きく２ｍｓ以下であった部分放電の発生頻度（％）を示し、「３」は、発生間隔の変動幅が２ｍｓより大きく３ｍｓ以下であった部分放電の発生頻度（％）を示し、「４」は、発生間隔の変動幅が３ｍｓより大きく４ｍｓ以下であった部分放電の発生頻度（％）を示す。「４＜」は、発生間隔の変動幅が４ｍｓより大きかった部分放電の発生頻度（％）を示す。

図５に示すように、部分放電の発生間隔の変動幅は、そのほとんどのケースで４ｍｓ以下であった。この発生間隔の変動幅を考慮すると、処理部３０は、アレイセンサ１４で測定された交流電源の１周期となる時間に当該変動幅を加えた時間以上の音圧情報を取得して音圧マップを作成することが好ましく、発生周期の最大変動分を考慮して４ｍｓを加えた時間以上の音圧情報を取得して音圧マップを作成することがより好ましい。これにより、部分放電の発生間隔が変動したとしても部分放電によって生じた超音波の音圧を確実に測定でき、当該部分放電によって生じた超音波をとらえた音圧マップを作成できる。

処理部３０は、カメラ１２のイメージセンサの大きさと、焦点距離と、被写体までの距離から撮影領域を特定する。処理部３０は、撮影領域を特定すると、当該撮影領域に相当する範囲を予め定められた方位分割数に分け、各方位に対してビームフォーミング計算を行うことで、撮影画像範囲に対応した音圧マップを作成できる。

処理部３０は、重ね合わせ画像作成ステップを実行し、撮影画像に対応した音圧マップを撮影画像に重ね合わせた重ね合わせ画像を作成する。処理部３０は、例えば、音圧マップを透過画像にして撮影画像に重ね合わせることで重ね合わせ画像を作成してよい。

処理部３０は、表示ステップを実行し、作成した重ね合わせ画像を表示手段１８に表示させる。図６は、表示手段１８に表示された重ね合わせ画像の一例を示す図である。図６に示した例では、黒色の濃淡によって音圧の強さを示している。すなわち、黒色の濃い領域は音圧が高い領域を示し、黒色が薄い領域は音圧が低い領域を示す。表示手段１８に表示する重ね合わせ画像としては、カラー画像を用いてもよく、音圧の強弱に対応して連続的に異なる色分けにしてもよい。

表示装置１０の使用者は、表示手段１８に表示された重ね合わせ画像を確認し、音圧の高い黒色の濃い領域の有無で、表示手段１８に表示された領域において部分放電が生じているか否かを判断できる。さらに、使用者は、音圧の高い領域に撮影されている対象に部分放電が生じており、劣化した絶縁体が使用されている可能性があることを確認できる。

また、処理部３０は、重ね合わせ画像を作成した後に更新ステップを実行し、表示手段１８に表示された重ね合わせ画像を更新してもよい。更新ステップにおいて、処理部３０は、さらに撮影ステップと、音圧測定ステップと、音圧マップ作成ステップと、重ね合わせ画像作成ステップを実行して重ね合わせ画像を作成する。処理部３０は、作成した重ね合わせ画像を用いて表示手段１８に表示された重ね合わせ画像を更新する。

また、表示装置１０は、音圧マップの解像度が高い重ね合わせ画像を表示手段１８に表示する「詳細モード」と、音圧マップの解像度が低い重ね合わせ画像を表示手段１８に表示する「探索モード」の２種類のモードとを有していてもよい。この場合に、格納部３２には、音圧マップの解像度が高い重ね合わせ画像を作成するプログラムと、音圧マップの解像度が低い重ね合わせ画像を作成するプログラムとが格納されている。なお、解像度が高い重ね合わせ画像を作成するプログラムは、上述した撮影ステップ、音圧マップ作成ステップ、重ね合わせ画像作成ステップおよび表示ステップと同じ処理であってよい。

入力手段２０を通じて、外部から「詳細モード」を選択する指示を受け付けると、入力ステップが実行され、当該指示が処理部３０に入力される。処理部３０は、上述した撮影ステップ、音圧測定ステップ、音圧マップ作成ステップ、重ね合わせ画像作成ステップおよび表示ステップを実行し、処理部３０は、重ね合わせ画像を表示手段１８に表示させる。

一方、入力手段２０を通じて、外部から「探索モード」を選択する指示を受け付けると、入力ステップが実行され、当該指示が処理部３０に入力される。この場合に、処理部３０は、その後の音圧マップ作成ステップでは方位計算を行う方位分割数を減らし、「詳細モード」で作成する音圧マップよりも解像度が低い音圧マップを作成する。処理部３０は、当該解像度が低い音圧マップを用いて重ね合わせ画像を作成し、当該重ね合わせ画像を表示手段１８に表示させる。なお、本実施形態において「詳細モード」の音圧マップの解像度は３３×５５（方位分割数）であり、更新時間は０．５ｓｅｃである。また、「探索モード」の音圧マップの解像度は１２×２０（方位分割数）であり、更新時間が０．２ｓｅｃである。

上述したように、処理部３０は、音圧マップを作成するために、音圧マップを構成する方位ごとにビームフォーミング計算を行う。音圧マップの解像度が低い「探索モード」は「詳細モード」よりも音圧マップを構成する方位分割数が少ないので、音源の方位計算を行う回数が少なくなる。このため、「探索モード」が選択された場合、処理部３０の音圧マップを作成する処理負荷は軽減する。このため、「探索モード」が選択された場合には、重ね合わせ画像の更新時間を「詳細モード」よりも短くしてよい。

本実施形態において「詳細モード」の方位分割数は３３×５５＝１８１５であり、「探索モード」の方位分割数は１２×２０＝２４０であるので「詳細モード」から「探索モード」に切り替えることで、方位計算回数は「詳細モード」の１８１５回から「探索モード」の２４０回に減少する。これにより計算負荷は、０．１３倍に減少するので、「探索モード」の更新時間を「詳細モード」の更新時間０．５ｓｅｃよりも短い０．２ｓｅｃにしても処理部３０の処理負荷を高めることがない。

図７は、表示手段１８に表示された「探索モード」の重ね合わせ画像の一例を示す図である。図６に示した重ね合わせ画像を「詳細モード」の重ね合わせ画像であるとすると、「探索モード」の重ね合わせ画像は、図７に示すように、音圧マップの解像度が低い重ね合わせ画像になる。図７に示した例においても、黒色の濃い領域は音圧が高い領域を示し、黒色が薄い領域は音圧が低い領域を示す。このように「探索モード」で表示される重ね合わせ画像を用いても、撮影領域で部分放電が発生しているか否かを判断できることがわかる。

また、「探索モード」では、重ね合わせ画像が０．２ｓｅｃごとに更新されるので、使用者は、カメラ１２の撮影領域を変えながら、短時間で更新される重ね合わせ画像を確認できる。これにより、使用者は、広範囲に設けられた電源装置から部分放電が発生している可能性のある領域をいち早く特定できる。

さらに、表示装置１０は、表示手段１８に重ね合わせ画像とともに、センサ１５で測定された音圧の包絡線検波波形４０と、当該包絡線検波波形４０を周波数解析した周波数スペクトル４２と、当該周波数スペクトル４２を用いて算出された放電成分比率の値４４と、を表示手段１８に表示できてもよい。

音圧の包絡線検波波形４０を表示させる場合において、処理部３０は、解析ステップを実行して、アレイセンサ１４の中央に設けられたセンサ１５で測定された交流電源の１周期となる時間以上、例えば、２００ｍｓの音圧情報を包絡線処理し、包絡線検波波形４０を出力する。処理部３０は、重ね合わせ画像作成ステップにおいて包絡線検波波形４０を含む重ね合わせ画像を作成し、表示手段１８に表示させる。

また、包絡線検波波形４０を周波数解析した周波数スペクトル４２を表示させる場合において、処理部３０は、解析ステップを実行して、包絡線検波波形を周波数解析し、予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトル４２を出力する。周波数解析手法としては、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理が用いられる。処理部３０は、重ね合わせ画像作成ステップにおいて予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトル４２を含む重ね合わせ画像を作成し、表示手段１８に表示させる。なお、本実施形態において、予め定められた周波数の範囲は、例えば、０～３００Ｈｚである。但し、当該周波数の範囲は、上記範囲に限られない。

さらに、放電成分比率の値４４を表示させる場合において、処理部３０は、解析ステップを実行して、予め定められた周波数の範囲内における周波数スペクトル４２の全強度に対する電源周波数の整数倍成分の強度の和の比率である放電成分比率の値を算出する。

上述したように、コロナ放電のような部分放電は、交流電源周期における特定の時間帯ごとに発生するので、周波数解析した周波数スペクトル４２においては、電源周波数の整数倍となる周波数にピークが生じる。このため、周波数スペクトル４２における電源周波数の整数（例えば、１、２、・・・）倍となる周波数成分の強度の和は、部分放電によって生じた超音波による強度であると考えられる。したがって、周波数スペクトル４２の全強度に対する電源周波数の整数倍となる周波数成分の強度の和の比率は、周波数スペクトルの全成分強度に対する放電成分による強度の比率を示すことがわかる。

なお、部分放電では交流電源の１周期に２回部分放電音が発生することが多く、周波数スペクトルでは電源周波数の２倍成分が主要な成分となるので、放電成分による強度の比率を求めるにあたっては、電源周波数の２倍となる周波数成分の強度のみを用いてもよい。さらに、部分放電は、交流電源の１周期に２回部分放電音が発生する場合に部分放電音の強度が交互に増減することがある。この場合には、電源周波数成分と電源周波数の２倍成分が主要な成分となるので、放電成分による強度の比率を求めるにあたっては、電源周波数成分の強度と電源周波数の２倍となる周波数成分の強度との和を用いてもよい。

本実施形態において、放電成分比率の値４４は、例えば、周波数スペクトル４２の全強度に対する電源周波数成分の強度と電源周波数の２倍となる周波数成分の強度との和の比率である。処理部３０は、重ね合わせ画像作成ステップにおいて算出した放電成分比率の値４４を含む重ね合わせ画像を作成し、表示手段１８に表示させる。

図８は、表示手段１８に表示された、包絡線検波波形４０と、周波数スペクトル４２と、放電成分比率の値４４を含む重ね合わせ画像の一例を示す図である。図８に示した例においては、重ね合わせ画像の下方に包絡線検波波形４０と、周波数スペクトル４２と、放電成分比率の値４４を並べて表示している。

放電成分比率の値４４は、音圧マップにおける音圧の放電成分の寄与率を示すので、放電成分比率の値が大きければ、音圧マップに示された音圧の高い領域でコロナ放電といった部分放電が発生している可能性が高いといえる。一方、放電成分比率の値が小さい場合には、音圧マップに示された音圧がリーク音や他のノイズ音によって発生している可能性が高いといえる。したがって、放電成分比率の値４４を含む重ね合わせ画像を表示手段１８に表示させることによって、使用者は、音圧マップに示された音圧の高い領域で発生しているのが部分放電なのか、それともリーク音やノイズ音なのかを容易に判別できる。

なお、図８に示した例においては、重ね合わせ画像の下方に包絡線検波波形４０と、周波数スペクトル４２と、放電成分比率の値４４を並べて表示した例を示したが、音圧マップに示された音圧の高い領域で発生しているのが部分放電なのか、それともリーク音やノイズ音なのかを判別するには放電成分比率の値４４を重ね合わせ画像とともに表示手段１８に表示すればよく、包絡線検波波形４０および周波数スペクトル４２は必ずしも表示させなくてもよい。但し、包絡線検波波形４０に明瞭な振幅変調が観測されたり、周波数スペクトル４２の電源周波数の整数倍成分に大きなピークが観測されれば、当該音圧マップにおける音圧の高い領域で発生しているのが部分放電であることが視覚的にもわかりやすい。このため、包絡線検波波形４０および周波数スペクトル４２のうち少なくとも１つを重ね合わせ画像とともに表示手段１８に表示させることが好ましい。

また、アレイセンサ１４の中央に設けられたセンサ１５で測定された音圧情報を用いて解析ステップを実行する例を示したが、センサ１５はアレイセンサ１４の中央に設けられたセンサでなくてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中に示した装置における動作、手順およびステップの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるものでない限り、任意の順序で実現し得る。特許請求の範囲、明細書および図面中のフローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 部分放電音源の表示装置
１２ カメラ
１４ アレイセンサ
１５ 超音波測定用の表面実装型センサ
１６ 演算手段
１８ 表示手段
２０ 入力手段
２２ 筐体
２４ 測定対象
３０ 処理部
３２ 格納部
４０ 包絡線検波波形
４２ 周波数スペクトル
４４ 放電成分比率の値

Claims (11)

1. 測定対象を撮影する撮影ステップと、
   アレイセンサを用いて測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定する音圧測定ステップと、
   前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成する音圧マップ作成ステップと、
   前記撮影ステップで撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する重ね合わせ画像作成ステップと、
   前記重ね合わせ画像を表示する表示ステップと、
   を有し、
   前記音圧マップ作成ステップでは、前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期に部分放電の発生周期の変動幅を加えた時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成し、
   前記アレイセンサで測定された音圧の包絡線検波波形を周波数解析し、予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトルを出力し、前記周波数スペクトルの全強度に対する電源周波数の整数倍となる周波数成分の強度の和の比率を算出する解析ステップをさらに有し、
   前記重ね合わせ画像作成ステップでは、前記比率を含む前記重ね合わせ画像を作成する、部分放電音源の表示方法。
2. 測定対象を撮影する撮影ステップと、
   アレイセンサを用いて測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定する音圧測定ステップと、
   前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成する音圧マップ作成ステップと、
   前記撮影ステップで撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する重ね合わせ画像作成ステップと、
   前記重ね合わせ画像を表示する表示ステップと、
   前記撮影ステップと、前記音圧測定ステップと、前記音圧マップ作成ステップと、前記重ね合わせ画像作成ステップと、を実行して作成される重ね合わせ画像を用いて、前記表示ステップで表示された前記重ね合わせ画像を更新する更新ステップと、
   外部からの入力を受け付ける入力ステップと、
   を有し、
   前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記音圧マップ作成ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも低い解像度の音圧マップを作成する、部分放電音源の表示方法。
3. 前記撮影ステップと、前記音圧測定ステップと、前記音圧マップ作成ステップと、前記重ね合わせ画像作成ステップと、を実行して作成される重ね合わせ画像を用いて、前記表示ステップで表示された前記重ね合わせ画像を更新する更新ステップをさらに有する、請求項１に記載の部分放電音源の表示方法。
4. 外部からの入力を受け付ける入力ステップをさらに有し、
   前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記音圧マップ作成ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも低い解像度の音圧マップを作成する、請求項３に記載の部分放電音源の表示方法。
5. 前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記更新ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも更新時間を短くする、請求項２に記載の部分放電音源の表示方法。
6. 前記入力ステップで解像度の低い音圧マップを選択する入力を受け付けると、その後の前記更新ステップでは、前記入力を受け付けていない場合よりも更新時間を短くする、請求項４に記載の部分放電音源の表示方法。
7. 前記アレイセンサで測定された音圧の包絡線検波波形を周波数解析し、予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトルを出力し、前記周波数スペクトルの全強度に対する電源周波数の整数倍となる周波数成分の強度の和の比率を算出する解析ステップをさらに有し、
   前記重ね合わせ画像作成ステップでは、前記比率を含む前記重ね合わせ画像を作成する、請求項２または請求項５に記載の部分放電音源の表示方法。
8. 前記重ね合わせ画像作成ステップでは、前記包絡線検波波形および周波数スペクトルのうち少なくとも１つをさらに含む前記重ね合わせ画像を作成する、請求項１、請求項３～４、請求項６、請求項７の何れか一項に記載の部分放電音源の表示方法。
9. 前記音圧マップ作成ステップでは、前記音圧測定ステップで測定された交流電源の１周期に部分放電の発生周期の変動幅を加えた時間以上の音圧情報に基づいて音圧マップを作成する、請求項２に記載の部分放電音源の表示方法。
10. 測定対象を撮影するカメラと、
    測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定するアレイセンサと、
    前記アレイセンサから交流電源の１周期に部分放電の発生周期の変動幅を加えた時間以上の音圧情報を取得し、前記音圧情報に基づいて音圧マップを作成し、前記カメラによって撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する演算手段と、
    前記重ね合わせ画像を表示する表示手段と、
    を有し、
    前記演算手段は、前記アレイセンサで測定された音圧の包絡線検波波形を周波数解析し、予め定められた周波数の範囲内の周波数スペクトルを出力し、前記周波数スペクトルの全強度に対する電源周波数の整数倍となる周波数成分の強度の和の比率を算出する解析を行い、前記比率を含む前記重ね合わせ画像を作成する、
    部分放電音源の表示装置。
11. 測定対象を撮影するカメラと、
    測定対象の方向から発せられる超音波の音圧を測定するアレイセンサと、
    前記アレイセンサから交流電源の１周期となる時間以上の音圧情報を取得し、前記音圧情報に基づいて音圧マップを作成し、前記カメラによって撮影された撮影画像と前記音圧マップとを用いて重ね合わせ画像を作成する演算手段と、
    前記重ね合わせ画像を表示する表示手段と、
    外部からの入力を受け付ける入力手段と、
    を有し、
    前記入力手段から解像度の低い音圧マップを選択する指示が入力されると、前記演算手段は、前記入力を受け付けていない場合よりも低い解像度の音圧マップを作成する、部分放電音源の表示装置。

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