WO2005029660A1 - アーク監視システム - Google Patents

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WO2005029660A1
WO2005029660A1 PCT/JP2004/013781 JP2004013781W WO2005029660A1 WO 2005029660 A1 WO2005029660 A1 WO 2005029660A1 JP 2004013781 W JP2004013781 W JP 2004013781W WO 2005029660 A1 WO2005029660 A1 WO 2005029660A1
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arc
image
arc discharge
image processing
location
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PCT/JP2004/013781
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Inventor
Yoshihisa Oguchi
Kenichi Shimbo
Atsushi Suzuki
Toshiya Kumai
Hisaya Saitou
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Chubu Electric Power Co., Inc.
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B3/00—Apparatus specially adapted for the manufacture, assembly, or maintenance of boards or switchgear

Definitions

  • the present invention detects a short circuit between live wires or a ground fault between live wires and the ground (so-called “arc discharge”) by using a camera in various electric facilities such as a substation premises.
  • arc monitoring systems that identify fault points (locations where arc discharges occur) in electrical equipment (hereinafter referred to as “locations”), in particular, images of locations where arc discharges occur are taken by multiple cameras and image processing is performed.
  • the present invention relates to an arc monitoring system capable of accurately locating and displaying a fault system by locating the fault system using a control device.
  • the captured arc discharge image is a white saturated image because it is not possible to optimally respond (close the aperture) of the lens aperture value to momentary light emission due to the arc current. I will.
  • Patent Document 1 JP-A-11 98628
  • An arc monitoring system is an arc monitoring system for locating the location of an arc discharge occurring in electrical equipment, comprising: a plurality of monitoring cameras arranged at a plurality of locations in the electrical equipment; An image processing device that individually processes images from the surveillance camera; a control logic unit that controls the image processing device; and an operation device that has a display unit and an operation unit and is connected to the control logic unit.
  • the control logic unit extracts changes in each image from the surveillance camera in response to a control signal generated from the electric equipment when an arc discharge occurs, and locates an arc discharge place.
  • the reliability of arc detection can be improved by arc location based on the optimal frame from the frame before arc discharge to the frame immediately after arc discharge.
  • FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. (Example 1)
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement state of an arc monitoring camera and a device monitoring camera according to Embodiment 1 of the present invention. (Example 1)
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a screen of a PC operation device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an image frame in a basic image processing operation for fault point location according to Embodiment 1 of the present invention. (Example 1)
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a combined image of each frame in the basic operation of image processing for fault point location according to Embodiment 1 of the present invention. (Example 1)
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a center of gravity position and a Feret diameter in a basic operation of image processing for fault point location according to Embodiment 1 of the present invention. (Example 1)
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and processes a plurality of (for example, 30 frames) images from the time of arc discharge to immediately after the arc discharge so as to obtain an optimal frame.
  • Arc location based on changes in arc discharge current and natural environment. It is an object of the present invention to obtain an arc monitoring system capable of detecting arc discharge with high reliability by improving arc light detection accuracy irrespective of dani (rain, snow, fog, etc.).
  • monitoring can be performed in response to a wide range of arc current, and the spread of the arc can be improved.
  • the objective is to improve the blind spots by using the system and to obtain an arc monitoring system with reduced reflections on insulators and the ground.
  • multiple cameras are arranged in a direction perpendicular to the electrical equipment, and the orientation results based on the images of each camera are relocated on a plan view by triangulation to improve arc location accuracy.
  • the aim is to get the system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an arc monitoring system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plurality of arc monitoring cameras 1 are arranged side by side so as to image an arc discharge occurrence point in an electric facility, and each is constituted by a near-infrared arc monitoring camera with a visible light cut filter. ing.
  • the plurality of image processing apparatuses 2 are juxtaposed to correspond to each of the arc monitoring cameras 1, and based on the camera images taken by each of the arc monitoring cameras 1, the center of gravity of the arc discharge is determined. Output in two-dimensional (X—Y) coordinates.
  • the control logic unit 3 fetches a plurality of arc barycentric coordinates obtained by each image processing device 2, performs triangulation calculation using an arbitrary combination of cameras, and locates an arc discharge location in a coordinate system on a plan view.
  • the PC (personal computer) controller 4 is connected to the control logic unit 3 as an external device, has a display unit and an operation unit (described later), and operates the system of FIG.
  • the plurality of device monitoring cameras 5 are juxtaposed so as to capture images of various devices in the electrical equipment, and monitor an arc occurrence location immediately after the occurrence of an arc discharge accident.
  • the image switching device 6 switches and outputs an image of each arc surveillance camera 1, an image processed by each image processing device 2, and an image of each device surveillance camera 5 when the PC operation device 4 is operated. .
  • a VTR 7, a monitor 8, and a four-screen unit 9 are connected to the output terminal side of the image switching device 6.
  • the VTR 7 is bidirectionally connected to the image switching device 6, and records an image switched and output by the image switching device 6.
  • the monitor 8 displays the monitoring image switched and output by the image switching device 6.
  • the four-screen unit 9 is bidirectionally connected to the image switching device 6, and by operating the PC operation device 4, an arbitrary camera selected by the image switching device 6 is divided into four and displayed on the monitor 8.
  • the bus pro signal 10 is an alarm signal as a control signal emitted from an electric facility (not shown) when an arc discharge occurs, and is input to the control logic unit 3.
  • the two-dimensional coordinates output from each image processing device 2 are obtained, for example, in a pixel coordinate system with the origin at the upper left corner when the image of each arc monitoring camera 1 is output to the monitor 8.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a plan view of a camera arrangement in a substation to which Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • a substation will be described as an example, but it is needless to say that the present invention is applicable not only to the substation but also to other electric facilities.
  • the arc monitoring cameras 1 are, for example, 14 cameras A to N, and are arranged along the periphery in the substation 21. Of these, four cameras A-D are arranged in the right direction in the figure, three cameras E-F are arranged in the upper direction in the figure, and four cameras H-K are arranged in the left direction in the figure. The three cameras L-N are arranged in a downward direction in the figure.
  • the locating results of the cameras C, F, I, and M that capture the largest arc discharge are indicated by a two-dot chain line.
  • the center point in FIG. 2 is the orientation of the cameras that captured the largest arc in the same row. It is the point of intersection at the result (two-dot chain line), which is the arc generating point.
  • the device monitoring camera 5 includes, for example, eight cameras C1 to C8 arranged in eight directions.
  • Each device monitoring camera 5 is composed of a turning camera, and is automatically preset in the direction determined by the arc generation, and also monitors the arc generation position manually.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a display unit and an operation unit of the PC operation device 4 according to the first embodiment of the present invention.
  • the plan view of the substation 21 is displayed together with each camera and the orientation result.
  • the frame display 32 displays the number of frames (30 ⁇ 30) of the orientation image of the arc monitoring camera 1.
  • the purpose is to locate all the arc monitoring cameras 1 with the same number of frames.
  • the one-screen switching switch 33 and the four-screen switching switch 34 switch the screen conditions to be displayed on the monitor 8 in FIG. 1 into one or four screens. Replace.
  • an image selection switch 35 for selecting an output image of the arc monitoring camera 1 before processing an image selection switch 36 after image processing performed by an image processing algorithm (described later) and synthesized with an actual camera output image, The state of the display screen of the monitor 8 is selected by the combining switch 37 and the switch 38 for switching to a raw image.
  • the synthetic switch 37 is used to capture the image of the subject captured during the daytime and the processed image obtained by the arc location. Is selected in order to make the orientation possible by combining
  • the switching switch 38 is selected when switching the display image to the input image (raw image) from the image processing device 2.
  • the fault point locating result display 39 comprises a window for displaying a fault point locating result such as, for example, prohibition of pressurization of the instep bus or inability to locate (contradiction).
  • FIG. 4 to FIG. 6 are explanatory diagrams showing the basic operation of the fault locating according to the first embodiment of the present invention.
  • an image record 41 taken by the arc monitoring camera 1 is shown as an image as a record processed by the image processing device 2.
  • the image recording 41 is repeatedly executed by 60 frames 1 to 60 of 1Z30 [sec] as shown by a broken line arrow, and is recorded endlessly.
  • a combined image 42 is obtained by combining an actual camera output image and a signal that has been subjected to image processing, and is continuously generated as a processed image corresponding to each frame.
  • the composite image 42 is obtained by the image processing device 2 performing image processing on a change in luminance when compared with data one frame before.
  • the frames 1 to 29 before the arc is generated, the frames 30 to 33 when the arc is generated, and the frames 33 to 60 after the arc are generated are representatively shown.
  • the position 43 of the center of gravity of the arc is obtained as follows.
  • the barycentric position 43 is the barycentric position of the luminance after image processing, and is indicated by “+”.
  • the Feret diameter 44 indicates an area (circumscribed rectangular shape) where there is a change when compared with the luminance of the image of the previous frame.
  • Each image processing device 2 receives a control signal from the control logic unit 3 in response to the bus pro signal 10. Then, the camera image input from the arc monitoring camera 1 is recorded for 2 seconds in each image memory.
  • the recording time of the camera image is approximately one second before and after the generation timing of the bus pro signal 10, ie, a total of two seconds.
  • each image processing device 2 starts an image processing operation in association with the control logic unit 3 as soon as the image recording is completed.
  • the arc discharge location is located by the following image processing algorithms (1)-(8) executed by each image processing apparatus 2.
  • the description will focus on one arc surveillance camera 1 as a representative.
  • a “moving part” is cut out from a recorded image.
  • the arc light (or its residual heat) at the time of arc discharge is cut out.
  • the frame to be processed is determined as the frame with the smallest Feret diameter out of all 60 recorded frames.
  • the coordinates of the arc centroid position 43 of all 14 units were calculated, and the calculation result was displayed on the screen of the PC controller 4 as shown by the broken line and the two-dot chain line in Fig. Above, it is displayed together with the result of locating the arc occurrence location.
  • the center point may be displayed only when the arc occurrence points are concentrated in a certain range.
  • the arc height is calculated from the Y-coordinate data in the camera whose arc has been located, and the fault of the bus or the line is distinguished, and the fault point is determined according to the switching state of each switch 33-38. May be displayed on the screen.
  • the PC operating device 4 is operated to select a camera having the closest arc location position force, direct the camera to the location, display the image on the screen of the monitor 8, and , Can be recorded on VTR7.
  • the arc discharge position on the top view that has been located is displayed on the PC controller 4 and monitor 8.
  • the image immediately after the arc discharge can be captured, displayed on the screen, and recorded on the VTR 7.
  • the force before the occurrence of the arc discharge is also applied immediately after the generation, and the images of multiple frames (for example, 30 frames) are processed continuously,
  • the exact position of the arc discharge location can be determined.
  • a plurality of arc monitoring cameras 1 and related systems are arranged in a substation 21 (electric equipment), and an arc discharge generated at any position in the electric equipment is determined.
  • Each camera position is set so that even two or more cameras can shoot, so if an arc discharge occurs in electrical equipment, the arc discharge position specified by each camera and image processing system Is accurately calculated by triangulation using a combination of a plurality of camera images.
  • the arc discharge position can be reliably and accurately specified in the plan view of the electric equipment.
  • the location of the arc discharge is three-dimensionally extracted by a plurality of cameras and specified by the XY coordinates, it is possible to locate the location with high accuracy.
  • the number of frames is manually operated so that an image immediately before the arc can be analyzed on a frame-by-frame basis.
  • the background recorded in advance can be combined with the arc orientation screen to identify the location of the occurrence.
  • the images of the arc monitoring camera 1 are selected by selecting the switches 35-38. ) You can choose between
  • the residual heat can be visually recognized over a long period of time and over a wide area spatially. It is possible to reduce an oversight of an arc discharge due to an obstacle between the monitoring camera 1 and the like and an oversight of an arc discharge due to a small image taken at a distant place.
  • the arc discharge generated at the other part of the power equipment where the arc discharge generated between the live lines of the electric equipment is monitored may be monitored.
  • another operation panel having the same function as the PC operation panel 4 that can use a single image processing apparatus using a plurality of image processing devices 2, a PC operation panel 4, a VTR 7 and a bus pro signal 10 can be used.
  • Other image recording devices and control signals may be used instead of VTR7 and buspro signal 10.

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Abstract

　アーク放電前のフレームからアーク放電直後のフレームまでの最適フレームに基づくアーク標定により、アーク検出の信頼性を向上させたアーク監視システムを得る。 　電気設備で発生するアーク放電の発生場所を標定するアーク監視システムであって、電気設備の複数箇所に配置された複数台の監視カメラ１、５と、各監視カメラ１、５からの画像を個別に処理する画像処理装置２と、画像処理装置２を制御する制御論理部３と、表示部および操作部を有するとともに制御論理部３に接続された操作器４とを備えている。画像処理装置２および制御論理部３は、アーク放電の発生時に電気設備から生成される制御信号１０に応答して、監視カメラ１、５からの各画像の変化を抽出し、アーク放電の発生場所を標定する。

Description

明 細 書
アーク監視システム
技術分野
[0001] この発明は、変電所構内などの各種電気設備における活線同士の短絡事故また は活線と大地との間の地絡事故 ( 、わゆる「アーク放電」）をカメラで検出して、電気 設備内での故障点 (アーク放電の発生場所)を特定 (以下、「標定」と 、う）するアーク 監視システムに関し、特に、アーク放電発生場所を複数台のカメラで撮像し、画像処 理装置により標定することにより、故障系統を正確に標定表示することのできるアーク 監視システムに関するものである。
背景技術
[0002] 従来のアーク監視システムは、一般の CCTVカメラを用いてアーク発生時のアーク 光を検出し、 1画像の画面に基づ!/、て故障点標定位置のブロック場所を標定するよう になっている (たとえば、特許文献 1参照)。
し力しながら、アーク電流による一瞬の発光に対するレンズの絞り値を最適に反応 させる (絞りを閉める)ことができないので、大概の場合、撮影されたアーク放電画像 は、白く飽和した画像となってしまう。
[0003] 特許文献 1：特開平 11 98628号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 従来のアーク監視システムでは、一般の CCTVカメラでアーク放電中の画像の撮 像を試みているので、一瞬のうちに発生して消失するアーク放電を画像処理に適し た状態で撮影することができな 、と 、う課題があった。 また、撮影対象となるアーク 放電箇所は、周囲環境にある障害物や、様々な環境変化 (霧、雨または雪)などによ つて遮られることが多いので、アーク放電箇所がカメラから隠されてしまい、その結果 、標定精度が劣化させられる場合があるという問題点があった。
さらに、碍子や地面などにおけるアーク光の反射により、アーク発生場所を誤検出 するおそれがあるという課題があった。 課題を解決するための手段
[0005] この発明に係るアーク監視システムは、電気設備で発生するアーク放電の発生場 所を標定するアーク監視システムであって、電気設備の複数箇所に配置された複数 台の監視カメラと、各監視カメラからの画像を個別に処理する画像処理装置と、画像 処理装置を制御する制御論理部と、表示部および操作部を有するとともに制御論理 部に接続された操作器とを備え、画像処理装置および制御論理部は、アーク放電の 発生時に電気設備から生成される制御信号に応答して、監視カメラからの各画像の 変化を抽出し、アーク放電の発生場所を標定するものである。
発明の効果
[0006] この発明によれば、アーク放電前のフレームからアーク放電直後のフレームまでの 最適フレームに基づくアーク標定により、アーク検出の信頼性を向上させることができ る。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]この発明の実施例 1を示すブロック構成図である。（実施例 1)
[図 2]この発明の実施例 1によるアーク監視カメラおよび機器監視カメラの配置状態を 示す説明図である。（実施例 1)
[図 3]この発明の実施例 1による PC操作器の画面を示す説明図である。（実施例 1) [図 4]この発明の実施例 1による故障点標定用の画像処理基本動作における画像フ レームを示す説明図である。（実施例 1)
[図 5]この発明の実施例 1による故障点標定用の画像処理基本動作における各フレ ームの合成画像例を示す説明図である。（実施例 1)
[図 6]この発明の実施例 1による故障点標定用の画像処理基本動作における重心位 置およびフェレ径を示す説明図である。（実施例 1)
発明を実施するための最良の形態
[0008] この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、アーク放電時か らアーク放電直後までの複数 (たとえば、 30フレーム）の画像を処理することにより、 最適フレームに基づくアーク標定を可能とし、アーク放電電流の変化や自然環境変 ィ匕 (雨、雪、霧など）によらずアーク光の検出精度を向上させ、高い信頼性でアーク放 電を検出することのできるアーク監視システムを得ることを目的とする。
[0009] また、可視光を除去した複数台の近赤外線監視カメラを用いて、アーク放電後の残 熱を評価することにより、広範囲なアーク電流に対応して監視することができ、アーク の広がりによる死角改善を実現するとともに、碍子や地面での反射を低減したアーク 監視システムを得ることを目的とする。
また、複数台のカメラを電気設備内に直交する方向に配置し、各カメラ画像に基づ く標定結果から、三角測量で平面図上に標定し直すことにより、標定精度を改善させ たアーク監視システムを得ることを目的とする。
さらに、アーク放電の発生場所を特定してライン切替え状態により故障点標定区間 を明確に行い、事故原因の究明と故障復帰を迅速に行うことを目的とする。
実施例 1
[0010] 以下、図面を参照しながら、この発明の実施例 1について詳細に説明する。
図 1はこの発明の実施例 1によるアーク監視システム系統を示すブロック構成図で める。
図 1において、複数台のアーク監視カメラ 1は、電気設備内のアーク放電発生箇所 を撮像するように並設されており、それぞれ、可視光線カットフィルタ付の近赤外線ァ ーク監視カメラにより構成されている。
[0011] 複数の画像処理装置 2は、各アーク監視カメラ 1に対応して並設されており、各ァー ク監視カメラ 1で撮像されたカメラ画像に基づ ヽて、アーク放電の重心を 2次元 (X— Y )座標で出力する。
制御論理部 3は、各画像処理装置 2により求められた複数のアーク重心座標を取り 込み、任意のカメラの組合せより三角測量演算を行い、平面図上における座標系で アーク放電箇所を標定する。
PC (パソコン)操作器 4は、外部機器として制御論理部 3に接続されるとともに、表 示部および操作部（後述する）を有し、図 1のシステムを操作する。
[0012] 複数台の機器監視カメラ 5は、電気設備内の各種機器を撮像するように並設されて おり、アーク放電事故が発生した直後のアーク発生場所の監視を行う。 画像切替装置 6は、 PC操作器 4が操作されることにより、各アーク監視カメラ 1の画 像と、各画像処理装置 2による処理画像と、各機器監視カメラ 5の画像とを切り替えて 出力する。
画像切替装置 6の出力端子側には、 VTR7、モニタ 8および 4画面ユニット 9が接続 されている。
[0013] VTR7は、画像切替装置 6に双方向接続されており、画像切替装置 6により切替出 力された画像を記録する。モニタ 8は、画像切替装置 6により切替出力された監視用 画像を表示する。
4画面ユニット 9は、画像切替装置 6に双方向接続されており、 PC操作器 4の操作 により、画像切替装置 6で選択された任意のカメラを 4分割してモニタ 8に表示させる
[0014] ブスプロ信号 10は、アーク放電発生時に電気設備（図示せず)から発せられる制御 信号としての警報信号であり、制御論理部 3に入力される。
各画像処理装置 2から出力される 2次元座標は、各アーク監視カメラ 1の画像をモ ユタ 8に出力した場合に、たとえば、左上隅を原点とした画素座標系で求められる。
[0015] 図 2はこの発明の実施例 1が適用される変電所でのカメラ配置を平面的に示す説 明図である。なお、ここでは、変電所を例にとって説明するが、変電所に限らず、他の 電気設備に対しても適用可能なことは言うまでもない。
図 2において、アーク監視カメラ 1は、たとえば、 14台のカメラ A— N力 なり、変電 所 21内の周辺部に沿って配置されている。これらのうち、 4台のカメラ A— Dは図中 の右方向に配列され、 3台のカメラ E— Fは図中の上方向に配列され、 4台のカメラ H 一 Kは図中の左方向に配列され、 3台のカメラ L一 Nは図中の下方向に配列されて!、 る。
[0016] 各アーク監視カメラ 1のうち、実際にアーク放電を検出することのできたカメラ B、 C、 D、 F、 G、 I、 J、 M、 Nは、ハッチング表示されている。
また、同じ列に配置された複数のアーク監視カメラ 1の中で、一番大きくアーク放電 をとらえたカメラ C、 F、 I、 M力 の標定結果は、二点鎖線で示されている。
[0017] 図 2内の中心点は、各々同じ列で一番大きくアークをとらえたカメラ同士の標定結 果 (二点鎖線）により交差した点であり、アーク発生点となる。
このように、図 2においては、変電所 21の平面配置でのアーク発生エリアが分り易く 示されている。
[0018] 機器監視カメラ 5は、たとえば、 8方向に配置された 8台のカメラ C1一 C8からなる。
各機器監視カメラ 5は、旋回カメラからなり、アーク発生で標定できた方向に自動的に プリセットされるとともに、マニュアルによってもアーク発生場所を監視するようになつ ている。
[0019] 図 3はこの発明の実施例 1による PC操作器 4の表示部および操作部を示す説明図 である。
図 3において、変電所 21の平面図は、各カメラおよび標定結果とともに表示される フレーム表示 32は、アーク監視カメラ 1の標定画像のフレーム数 (一 30— + 30)を 表示する。この場合、アーク監視カメラ 1を、すべて同じフレーム数で標定することを 目的としている。
[0020] PC操作器 4上の各スィッチ 33— 38のうち、 1画面切替スィッチ 33および 4画面切 替スィッチ 34は、図 1内のモニタ 8に表示させる画面条件を 1画面または 4画面に切り 替える。
また、処理前のアーク監視カメラ 1の出力画像を選択する画像選択スィッチ 35と、 画像処理アルゴリズム (後述する）で画像処理して実際のカメラ出力画像と合成した 処理後の画像選択スィッチ 36と、合成スィッチ 37と、生画像への切替スィッチ 38とに より、モニタ 8の表示画面の状態が選択される。
[0021] 合成スィッチ 37は、画像に基づくアーク発生場所の標定が困難な条件下 (たとえば 、霧や夜間など）において、あらカゝじめ昼間に撮像した被写体の画像と、アーク標定 した処理画像とを合成して標定可能にする場合に選択される。
切替スィッチ 38は、表示画像を、画像処理装置 2からの入力画像 (生画像）に切り 替える場合に選択される。
故障点標定結果表示 39は、たとえば、甲母線加圧禁止または標定不能 (矛盾)な どの故障点標定結果を表示する窓からなる。 [0022] 図 4一図 6はこの発明の実施例 1による故障点標定の基本動作を示す説明図であ る。
図 4において、アーク監視カメラ 1で撮影された画像記録 41は、画像処理装置 2に より処理した記録としてイメージ的に示されている。
画像記録 41は、通常、 1フレームが lZ30 [sec]の 60個のフレーム 1一 60によって 、破線矢印で示すように繰り返し実行されており、エンドレスに記録されている。
[0023] 図 5において、合成画像 42は、実際のカメラ出力画像と、画像処理が施された信号 とが合成され、処理後の画像として、各フレームに対応して連続的に生成される。 合成画像 42は、画像処理装置 2において、 1フレーム前のデータと比較したときの 輝度変化が画像処理されることによって得られる。
ここでは、アーク発生前のフレーム 1一 29、アーク発生時のフレーム 30— 33、およ びアーク発生後のフレーム 33— 60力 代表的に示されている。
[0024] 図 6においては、アークの重心位置 43の XY座標と、フェレ径 44とが表示されてい る。
なお、アークの重心位置 43は、以下のように求められる。
まず、画像中に移動物が表れると、移動物の部分の画素に変化が生じる。このとき 、変化の生じた画素同士が接触している場合には、同一の移動物として統合し、最 終的に統合された変化の領域を「動き部分」として認識する。この「動き部分」は、移 動物のシルエットを示しており、このシルエットの重心をアークの重心位置 43として求 める。
重心位置 43は、画像処理した後の輝度の重心位置であり、「 +」で示されている。 また、フェレ径 44は、前フレームの画像と輝度比較したときに、変化のある領域 (外接 矩型)を示している。
[0025] 次に、図 2—図 6を参照しながら、図 1に示したこの発明の実施例 1による具体的な 動作について説明する。
アーク放電が発生すると、電気設備から出力されたブスプロ信号 10が制御論理部 3に入力される。
各画像処理装置 2は、ブスプロ信号 10に応答した制御論理部 3からの制御信号よ り、アーク監視カメラ 1から入力されていたカメラ画像を、それぞれの画像メモリに 2秒 間記録する。
[0026] このとき、カメラ画像の記録時間は、ブスプロ信号 10の発生タイミングを中心にした 前後の約 1秒間、すなわち合計 2秒間分である。
また、各カメラ画像の記録動作は、同一のブスプロ信号 10により開始しているので 、各記録画像の時間軸は一致している。
[0027] 以下、各画像処理装置 2は、画像記録が終了し次第、制御論理部 3と関連して画 像処理作業を開始する。
このとき、アーク放電箇所は、各画像処理装置 2が実行する以下の画像処理ァルゴ リズム（1)一（8)により標定される。ここでは、代表的に、 1台のアーク監視カメラ 1に 注目して説明する。
[0028] (1)まず、記録画像から、「動き部分」を切り出す。この場合は、アーク放電発生時の アーク光 (または、その余熱部分）が切り出される。
(2)次に、切り出された「動き部分」の重心位置 43の XY座標を求める。この座標は、 カメラ画像をモニタ表示した場合に、左上隅の画像位置を (0、 0)としたモニタ 8上の 座標になる。
(3)また、同様に、「動き部分」の外接矩形 (フ レ径) 44も求める。
(4)以下、 2秒間の記録画像中で、継続的に、重心位置 43の座標とフェレ径 44とを 求める。
(5)次に、或るフレームの画像から得られたフェレ径 44 (n)と、次のフレームの画像か ら得られたフェレ径 44 (n+ 1)との位置関係を観測する。
(6)このとき、各フェレ径 44 (n)、 44 (n+ 1)に重心位置 43が含まれて!/、る場合に限 り、この 2枚のフレームは「関連付いた」と定義される。
(7)こうして継続していた「関連付け」がとぎれたときのフレーム力 アーク放電のァー ク光 (または、その余熱）が最後まで続いた部分、すなわち、最も発光量の強かった 位置 (または、残熱量の大きカゝつた位置）に対応する。
(8)このときの「動き部分」の重心位置 43が、カメラ画像力も類推できるアーク放電の 発光点の重心位置である、と仮定する。 [0029] 以上の処理（1)一（8)は、全てのアーク監視カメラ 1に対して実行され、全てのァー ク監視カメラ 1に関してアーク放電の座標情報が作成される。
処理するフレームは、記録された全 60フレーム中、最少フェレ径となるフレームとし て求められる。また、全 14台（図 2内のカメラ A— N)のアーク重心位置 43の座標が計 算され、この計算結果は、図 3内の破線および二点鎖線ように、 PC操作器 4の画面 上に、アーク発生場所の標定結果とともに表示される。
[0030] 次に、任意の 2台のカメラを選択して、これらの座標情報から、図 2に示すような平 面図上の座標に変換する処理手順について説明する。
この場合、一例として、図 2内のカメラ Iおよびカメラ Mの組合せにより、座標変換が 実行されるものとして説明する。
まず、カメラ Iの画像カゝら算出された座標に基づいて、この座標で示された方向に、 カメラ Iから直線を平面図上に引く。
同様に、カメラ Mからも直線を引く。
[0031] もし、算出された座標が画面の中央を示していれば、カメラ Iから引かれる線は、カメ ラ Mから引かれる直線に対する垂線となる。
この 2直線が交わる位置が、予測されるアーク放電箇所である。
以上の標定結果により得られた平面図上の座標情報の表示は、図 3のようになる。
[0032] 図 3に示す PC操作器 4の画面上において、各 2台のカメラペアにより標定できた複 数のアーク発生点は、変電所 21の平面図に重ねて同時に表示される。
または、複数のアーク発生点の集中の様子を見ながら、或る一定の範囲にアーク 発生点が集中して存在する場合に限り、その中央点を表示してもよい。
また、アーク標定できたカメラの中の Y座標データから、アークの発生高さを算出し て、母線またはラインの故障を区別するとともに、各スィッチ 33— 38の切替状態に応 じて、故障点の標定結果を画面に表示してもよい。
[0033] こうして、アーク標定エリアが自動処理により判明した時点で、 PC操作器 4を操作し て、アーク標定位置力も最も近いカメラを選択して標定位置に向け、モニタ 8の画面 に表示するとともに、 VTR7に記録することができる。
すなわち、標定できた平面図上のアーク放電位置を PC操作器 4およびモニタ 8に 表示するとともに、アーク発生部分に機器監視カメラ 5を旋回させて振り向けることに より、アーク放電直後の画像を取り込んで画面表示するとともに、 VTR7に記録するこ とがでさる。
[0034] したがって、画像処理を用いて、各カメラ画像中からアーク放電箇所を自動的に抽 出して標定することができる。
また、アーク放電による発光部（または、残熱部）を認識して抽出する際に、アーク 放電の発生前力も発生直後にかけて複数フレーム (たとえば、 30フレーム）の画像を 連続的に処理し、連続画像のアーク放電の大きさおよびその重心位置 43を求め、ァ ーク放電の大きさおよび重心位置 43の推移を観測することにより、アーク放電箇所の 正確な位置を標定することができる。
[0035] また、図 2に示したように、変電所 21 (電気設備）に複数台のアーク監視カメラ 1およ びその関連システムを配置し、電気設備内のどの位置で発生したアーク放電であつ ても 2台以上のカメラで撮影できるように各カメラ位置が設定されて 、るので、電気設 備内でアーク放電が発生した場合に、各カメラおよび画像処理システムにより標定さ れたアーク放電位置は、複数台のカメラ画像の組合せによる三角測量によって正確 に算出され、この結果、電気設備の平面図上の中で、アーク放電位置を確実且つ正 確に特定することができる。
また、アーク放電の発生場所は、複数台のカメラにより立体的に抽出され、 XY座標 により特定されるので、標定場所を高精度に標定することができる。
[0036] また、上記アーク標定以外にも、故障原因を見つける目的で、アーク発生前からァ ーク直後の画像をフレーム単位で分析できるように、フレーム数をマニュアル操作す ることにより、最適画面および最適の複数台のアーク監視カメラ 1を同時に監視するこ とがでさる。
また、霧、雨または雪などの気象条件の違いによって、監視対象が見難い場合に は、あらかじめ記録した背景を、アーク標定画面と合成して発生場所を特定すること ができる。
[0037] また、アーク監視カメラ 1の画像としては、各スィッチ 35— 38の選択操作により、記 録した処理前の画像と、処理後の画像と、合成画像と、画像処理入力画像 (生画像） とを選択することがでさる。
また、アーク監視カメラ 1として、可視光線を除去した近赤外線カメラを用い、電気 設備内を近赤外線カメラで撮像することにより、外乱ノイズである太陽光の影響を抑 えることができ、アーク監視の信頼性を向上させることができる。
[0038] また、アーク放電の発生場所を特定して、ラインスィッチ切替状態に応じて故障点 標定区間を明確ィ匕することにより、事故原因の究明および故障復帰を迅速に行うこと ができる。
[0039] また、上述したように、アーク放電直後に近傍に広がる発煙の残熱エネルギーを観 察することにより、時間的に長期にわたって且つ空間的に広範囲にわたって残熱を 視認することができ、各アーク監視カメラ 1との間の障害物などによるアーク放電の見 落としや、遠方で小さく撮影されることによるアーク放電の見落としなどを軽減すること ができる。
また、アーク放電後の残熱を検出することにより、 100A— 63KAの広範囲なアーク 放電の電流変化を検出することができる。
なお、上記実施例 1では、電気設備の活線同士で発生するアーク放電を監視した 力 電気設備の他の箇所でのアーク放電を監視してもよい。また、複数の画像処理 装置 2、 PC操作盤 4、 VTR7およびブスプロ信号 10を用いた力 単一の画像処理装 置を用いてもよぐ PC操作盤 4と同機能を有する他の操作盤を用いてもよぐ VTR7 およびブスプロ信号 10に代えて他の画像記録装置および制御信号を用いてもょ ヽ。

Claims

請求の範囲
[1] 電気設備で発生するアーク放電の発生場所を標定するアーク監視システムであつ て、
前記電気設備の複数箇所に配置された複数台の監視カメラと、
前記各監視カメラ力 の画像を個別に処理する画像処理装置と、
前記画像処理装置を制御する制御論理部と、
表示部および操作部を有するとともに前記制御論理部に接続された操作器とを備 え、
前記画像処理装置および前記制御論理部は、前記アーク放電の発生時に前記電 気設備から生成される制御信号に応答して、前記監視カメラからの各画像の変化を 抽出し、前記アーク放電の発生場所を標定することを特徴とするアーク監視システム
[2] 前記画像処理装置および前記制御論理部は、前記アーク放電を認識して抽出す る際に、前記アーク放電の発生前力 前記アーク放電の消滅後にかけて、複数フレ ームの画像を連続的に処理し、連続画像でのアーク放電の大きさおよび重心位置を 求め、前記大きさとおよび前記重心位置の推移を観測することにより、前記アーク放 電の発生場所を標定することを特徴とする請求項 1に記載のアーク監視システム。
[3] 前記監視カメラは、前記電気設備内の全ての位置を 2台以上の監視カメラによって 撮影するように配置され、
前記画像処理装置および前記制御論理部は、前記アーク放電の発生時に、前記 2 台以上の監視カメラの画像により標定された位置を組合せて、三角測量により前記 発生場所を演算することを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のアーク監視シ ステム。
[4] 前記監視カメラは、可視光線を除去した近赤外線を撮影する近赤外線カメラにより 構成されたことを特徴とする請求項 1から請求項 3までのいずれか 1項に記載のァー ク監視システム。
[5] 前記画像処理装置および前記制御論理部は、前記アーク放電の発生直後に、前 記発生場所の近傍に広がるアークの残熱エネルギーの変化を観察することを特徴と する請求項 1から請求項 4までのいずれか 1項に記載のアーク監視システム。
[6] 前記画像処理装置に接続された画像切替装置と、
前記画像切替装置に接続された画像記録装置およびモニタとを備え、 前記画像処理装置および前記制御論理部により標定された前記アーク放電の発 生場所は、平面図として前記モニタおよび前記操作器に表示されるとともに、前記画 像記録装置に記録されることを特徴とする請求項 1から請求項 5までのいずれか 1項 に記載のアーク監視システム。
[7] 前記監視カメラは、旋回カメラにより構成され、前記アーク放電の発生場所が標定 された時点で前記発生場所に振り向けられ、前記アーク放電の発生直後の画像を取 り込むことを特徴とする請求項 1から請求項 6までのいずれか 1項に記載のアーク監 視システム。
[8] 前記電気設備は、変電所であることを特徴とする請求項 1から請求項 7までの 、ず れカ 1項に記載のアーク監視システム。
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