JPH1198628A - 変電所におけるカメラ監視方式のアーク検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な光源からの外乱光による影響を受ける
ことなく、母線事故でアーク放電があった場合、そのア
ーク発光源のみを確実正確に検出することができるよう
にする。 【解決手段】 カメラ２から順次入力される画像情報の
フレーム毎に演算し数値化されてメモリーに記憶される
数値のうち、閾値以上の数値を時間軸に沿って解析して
該数値が所定時間に亘って継続しているか否かの判断、
所定時間に亘って継続していると判断された数値がフレ
ーム内で縦横両方向に連続している領域の演算、その演
算された領域の面積が規定値以上であるか否かの判断、
領域面積が規定値以上であるとする判断情報と変電所に
設置されている電力系統事故検出・遮断装置の情報との
比較で電力系統事故検出・遮断装置が動作したときのみ
上記領域をアーク検出箇所とする判定動作をプログラム
に従って行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変電所における母線
事故時の事故箇所の標定を行なう事故点標定に適用され
るもので、詳しくは、母線を監視するように設置された
ＩＴＶ（工業用テレビジョン）カメラから入力される画
像情報をリアルタイムに処理して母線事故でアーク放電
があった場合、アーク検出時の画像情報から背景やノイ
ズを除去しアーク光のみを検出する変電所におけるカメ
ラ監視方式のアーク検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のアーク検出には、通常一般的な
可視カメラや赤外カメラを使用し、そのカメラから入力
される画像をＣＲＴなどのディスプレイに直接表示させ
る手段が採用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来一般
のアーク検出方法によると、可視カメラの場合、カメラ
自体がアークによる強い光を受光し、赤外カメラの場
合、非常に高い温度を受けてハウリング（白焼け）など
の悪影響を被り、表示画面が真白になる等の問題がある
だけでなく、アーク光以外に、太陽光の強い反射、自動
車のヘッドライト、花火の発光などといった様々な光源
からの外乱光を受光してアーク発光源のみを区別するこ
とが困難であるという問題があった。

【０００４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、様々な光源からの外乱光による影響を受ける
ことなく、母線事故でアーク放電があった場合、そのア
ーク発光源のみを確実正確に検出することができる変電
所におけるカメラ監視方式のアーク検出方法を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る変電所におけるカメラ
監視方式のアーク検出方法は、カメラから順次入力され
る画像情報に対して、フレーム毎に演算し数値化されて
メモリーに記憶される数値のうち、閾値以上の数値を示
すメモリー領域だけを残し、そのメモリー領域に記憶さ
れている数値を時間軸に沿って解析して該数値が所定時
間に亘って継続しているか否かを判断し、その判断の結
果、所定時間に亘って継続していると判断された数値が
フレーム内で縦横両方向に連続している領域を求め、そ
の求めた領域の面積が規定値以上であるか否かを判断
し、その判断の結果、上記面積が規定値以上であると判
断された場合、変電所に設置されている電力系統事故検
出・遮断装置の情報を取り入れて該電力系統事故検出・
遮断装置が動作したときのみ、上記領域をアーク検出箇
所と算出することを特徴とするものである。

【０００６】上記のような構成の請求項１に記載の発明
によれば、カメラから入力される画像情報をフレーム毎
に演算し数値化してメモリーに記憶される数値のうちの
閾値以下の数値を示すメモリー領域、閾値以上の数値で
あってもそれが所定時間以上に継続しない、例えば花火
の発光などのようにアーク光に比べて瞬間的な発光状態
を示す数値を記憶するメモリー領域、さらには所定時間
以上に継続する閾値以上の数値であってもそれがフレー
ム内で縦横に連続する領域の面積が規定値以下の、例え
ば自動車のヘッドライト光などのようにアーク光に比べ
て発光の範囲が限られた発光源を示す数値を記憶するメ
モリー領域をそれぞれクリアーすることによって、様々
な光源からの外乱光（ノイズ）を除去してアーク発光源
のみを明確に検出することが可能である。

【０００７】特に、請求項２に記載のように、上記請求
項１に記載の発明による変電所におけるカメラ監視方式
のアーク検出方法において、フレーム内で縦横両方向に
連続しているとして求められる領域の面積が規定値以上
であるとの判断信号が発生されたとき、その信号発生時
から、その後のフレーム毎に求められる縦横両方向に連
続する領域の面積が上記規定値以下に戻るまでの時間を
計測するとともに、その計測時間を、予め取得している
アークによるデータと比較してそれが短絡地絡事故であ
るか否かを判定する短絡地絡事故判定動作を起動させる
ようにする場合は、上述したアーク発光源の検出動作に
併行してアークの発生原因が最終的に短絡地絡事故であ
るか否かを判断することが可能で、その後に行なわれる
復旧時間の短縮化に有効である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係るカメラ監視
方式のアーク検出方法を採用した事故点標定装置を含む
変電所の自動復旧システム全体の概略構成図である。同
図において、Ａは高圧変電所であり、この高圧変電所Ａ
には、２７５ｋＶ母線の電流を検出しその情報から事故
点を標定する無線ＣＴ方式の事故点標定装置１（これ自
体は周知であるため、具体構成の記載は省略する）と、
７７ｋＶ母線のアーク光を検出して事故点を標定するＩ
ＴＶ方式の事故点標定装置３と、これら各標定装置１，
３の標定情報や変電所に既設の電力系統事故検出・遮断
装置（以下、系統保護リレーと称する）の動作情報を基
に復旧操作手順を推論し自動操作を行なう推論・自動操
作装置４と、自動復旧システム端末器５が設けられてい
る。

【０００９】Ｂは制御所であり、この制御所Ｂには、運
転員に自動操作を実行させることができる系統監視・制
御システム６と、上記高圧変電所Ａ側の推論・自動操作
装置４による推論結果をテレコン７を通じて取り込んで
事故発生箇所の標定結果を表示する運転支援装置９と自
動復旧システム端末器８などが設けられている。

【００１０】上記構成の変電所の自動復旧システムにお
けるＩＴＶ方式の事故点標定装置３は、図２に示すよう
に、７７ｋＶ母線１０を監視するＩＴＶカメラ２と、こ
のカメラ２のレンズに取り付けられてアーク光にのみ反
応するように可視光を除去するフィルタ１１と、ノイズ
除去のための論理フィルタ１２と、事故判定区間毎にブ
ロック化されて予め記憶されている可視光画像１３と上
記論理フィルタ１２から出力されるアーク光の画面上の
座標とを対比することにより事故区間の判定を行なう判
定部１４とから構成されている。

【００１１】上記論理フィルタ１２は、基本的に図３に
示すように、アークを検出するために常時起動されてい
る監視動作用のアーク検出（メイン）プログラム１５と
下位プログラムとしての短絡地絡事故判定プログラム１
６および重心算出プログラム１７とからなり、これら短
絡地絡事故判定プログラム１６および重心算出プログラ
ム１７はメインのアーク検出プログラム１５が異常信号
を検出したときに呼び出されて動作するプログラムであ
る。以下、各プログラム１５，１６，１７のアルゴリズ
ムについて説明する。

【００１２】図４はアーク検出プログラム１５のアルゴ
リズムを説明する画像処理概略フローであって、ネット
ワークの設定、論理フィルタモジュールの設定、ラベリ
ングモジュールの設定、マスク生成モジュールの設定、
投影量算出モジュールおよびヒストグラムモジュールの
設定（ステップＳ２０〜Ｓ２４）を行なった後、ＩＴＶ
カメラ２から画像データを入力させて（ステップＳ２
５）、異常部分の面積を監視（判断）し（ステップＳ２
６）、異常部分の面積が規定値（画像上で４画素）以上
の場合、その判断信号となるアラーム状態にするととも
に、後述する短絡地絡事故判定プログラム１６および重
心算出プログラム１７を起動する（ステップＳ２７）。
ここで、アーク放電事故の場合、重心算出結果を自動復
旧システム端末器５，８に表示するとともに面積重心及
びアーク放電範囲の事故機器情報を制御所Ｂ側の系統監
視・制御システム６に通報する。

【００１３】上記異常部分の面積の判断処理方式として
は、投影量による検出アルゴリズムと差分による検出ア
ルゴリズムとがある。そのうち、前者の投影量による検
出アルゴリズムは、カメラ２から入力される画像情報の
フレーム毎の投影量と５秒間の平均をとった投影量の差
を演算し、その演算値と設定された閾値と比較して演算
値が閾値よりも大きい画素の数（面積）をアラーム状態
とするものである。具体的には、設定された閾値をもと
に画像の二値化（数値化）を行ない、設定された閾値未
満の画素には濃度値：０、それ以上のものには濃度値：
２５５を入れる。そして、それら数値を時間軸に沿って
図５に示すように解析して、「濃度値２５５の画素総数
α（面積）＞設定された閾値ａ（面積）」のときアラー
ム状態とする。

【００１４】一方、差分による検出アルゴリズムは、図
６に概要を示すように、一定時間毎にカメラ２から入力
される基準画像ＢＶと順次カメラ２から入力されるフレ
ーム画像ＦＶ_1-n との間で差分Ｓ_1-n を取り、設定され
た閾値をもとに異常部分を抽出するものである。

【００１５】図７は上記短絡地絡事故判定プログラム１
６のアルゴリズムを説明する概略処理フローであって、
上記アーク検出プログラム１５の処理動作でアラーム状
態となったとき（ステップＳ３０）から、その後のフレ
ーム毎の画像を取り込んでヒストグラムおよび投影量を
算出し（ステップＳ３１，Ｓ３２）、その結果、アラー
ム状態の発生から異常部分の面積が設定された規定値以
下に戻るまでの時間を計測し（ステップＳ３３，Ｓ３
４）、その計測時間を、実験等によって予め取得してい
るアーク放電現象のデータと比較してそれが短絡地絡事
故であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。続い
て、系統保護リレー信号からの情報が短絡地絡事故を示
しているか否かを判定し（ステップＳ３６）、その判定
結果、短絡地絡事故であると判定された場合、重心算出
プログラムの結果を表示するとともに面積重心及びアー
ク放電範囲の事故機器情報を制御所Ｂ側の系統監視・制
御システム６に通報し、かつ短絡地絡事故として記録す
る（ステップＳ３７，Ｓ３８）。なお、ステップＳ３
５，Ｓ３６の判定には無関係に、例えばアーク発生時間
等のアラームデータは記録する（ステップＳ３９）。

【００１６】上記短絡地絡事故判定プログラム１６の判
定処理方式について具体的に説明すると、図８に示すよ
うに、異常部分の画素数（面積）が規定値ａを越えた時
点から再び規定値ａに戻るまでの時間ｔ１，ｔ２を計測
し、実験等によって予め取得している短絡地絡事故の特
長（発熱の継続時間についての実験結果では、０．６
秒）と上記計測時間ｔ１，ｔ２とを比較する。一例を示
すと、短絡地絡事故における発熱の継続時間がＴ１，Ｔ
２とすると、図８において、 現象：Ｔ１＜ｔ１＜Ｔ２ →短絡地絡事故の可能性 現象：Ｔ２＜ｔ２ →その他の事象 といった判定結果を出力する。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、ハウリングなどの影響を回避できるだけでな
く、例えば花火の発光などのようにアーク光に比べて瞬
間的な発光現象や、例えば自動車のヘッドライト光など
のようにアーク光に比べて発光の範囲が限られた発光源
による発光現象など様々な光源からの外乱光（ノイズ）
を除去しアーク発光源のみを明確に区別して所定のアー
ク検出を確実正確に行なうことができるという効果を奏
する。

【００１８】特に、請求項２に記載の発明によれば、上
記請求項１に記載の発明によるアーク発光源の検出動作
に併行してアークの発生原因が最終的に短絡地絡事故で
あるか否かを容易正確に判断することができ、その後の
復旧時間の短縮化を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカメラ監視方式のアーク検出方法
を採用した事故点標定装置を含む変電所の自動復旧シス
テム全体の概略構成図である。

【図２】同上システムにおけるＩＴＶ方式の事故点標定
装置の概略説明図である。

【図３】論理フィルタの基本構成図である。

【図４】アーク検出アルゴリズムを説明する画像処理概
略フローチャートである。

【図５】異常部分の面積の判断処理方式の一つである投
影量による検出アルゴリズムの具体的説明図である。

【図６】異常部分の面積の判断処理方式の一つである差
分による検出アルゴリズムの概略説明図である。

【図７】短絡地絡事故判定アルゴリズムを説明する概略
フローチャートである。

【図８】短絡地絡事故判定処理方式についての具体的説
明図である。

【符号の説明】

２ ＩＴＶカメラ １２ 論理フィルタ １５ アーク検出プログラム １６ 短絡地絡事故判定プログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大河 靖 大阪府摂津市千里丘３丁目14番40号 東光 精機株式会社内 (72)発明者 東山 典生 大阪府摂津市千里丘３丁目14番40号 東光 精機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラから順次入力される画像情報に対
   して、フレーム毎に演算し数値化されてメモリーに記憶
   される数値のうち、閾値以上の数値を示すメモリー領域
   だけを残し、 そのメモリー領域に記憶されている数値を時間軸に沿っ
   て解析して該数値が所定時間に亘って継続しているか否
   かを判断し、 その判断の結果、所定時間に亘って継続していると判断
   された数値がフレーム内で縦横両方向に連続している領
   域を求め、 その求めた領域の面積が規定値以上であるか否かを判断
   し、 その判断の結果、上記面積が規定値以上であると判断さ
   れた場合、変電所に設置されている電力系統事故検出・
   遮断装置の情報を取り入れて該電力系統事故検出・遮断
   装置が動作したときのみ、上記領域をアーク検出箇所と
   算出することを特徴とする変電所におけるカメラ監視方
   式のアーク検出方法。
2. 【請求項２】 上記面積が規定値以上であるとの判断信
   号が発生されたとき、その信号発生時から、その後のフ
   レーム毎に求められる縦横両方向に連続する領域の面積
   が上記規定値以下に戻るまでの時間を計測するととも
   に、 その計測時間を、予め取得しているアークによるデータ
   と比較してそれが短絡地絡事故であるか否かを判定する
   短絡地絡事故判定動作を起動させる請求項１に記載の変
   電所におけるカメラ監視方式のアーク検出方法。