JPH11234925A - 監視制御システム - Google Patents

監視制御システム

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Publication number
JPH11234925A
JPH11234925A JP3822298A JP3822298A JPH11234925A JP H11234925 A JPH11234925 A JP H11234925A JP 3822298 A JP3822298 A JP 3822298A JP 3822298 A JP3822298 A JP 3822298A JP H11234925 A JPH11234925 A JP H11234925A
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JP
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input contact
contact
monitoring
control system
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JP3822298A
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Mutsuo Nishizaki
睦夫 西崎
Takashi Uchida
隆志 内田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/60Auxiliary means structurally associated with the switch for cleaning or lubricating contact-making surfaces
    • H01H1/605Cleaning of contact-making surfaces by relatively high voltage pulses

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  • Contacts (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無電圧の表示入力接点の信頼性維持のため、
接点の絶縁皮膜の破壊に高い電源電圧を使わざるを得な
い場合も、表示接点入力回路を小型化,低コスト化,省
エネルギー化できる手段を備えた監視制御システムを提
供する。 【解決手段】 通常時、制御対象システムには低電圧D
C24Vが印加されている。論理部からリレー駆動回路
を経由し、電源切替リレーを周期的に短時間のみ動作さ
せると、短時間だけ、高電圧DC110Vが制御対象シ
ステムに印加されるようにしてある。通常時は、入力接
点1〜Nに低電圧DC24Vをかけて接点状態を取り込
み、周期的に短時間だけ、接点に高電圧DC110Vを
印加するので、入力接点1〜Nに絶縁皮膜が発生してい
れば、その絶縁皮膜を破壊し、接触不良を復旧できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、監視制御システム
に係り、特に、監視制御システムが制御対象システムの
状態を表す表示入力接点情報を取り込む際に、各接点の
絶縁皮膜の影響を防止する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、監視制御システムと制御対象シ
ステムとの一般的関係を示すブロック図である。監視制
御システムは、図1に示すように、制御対象システムか
ら動作状態を表す表示入力接点情報を取り込み、その内
容を表示ランプ,モニタ画面などにより表示する。操作
員は、その結果に基づいて、手動操作または監視制御シ
ステムの自動制御により、制御対象の主機に対して制御
指令を与える。監視制御システムは、このような運用方
式により、制御対象システムの効率的な運用・動作をめ
ざしている。
【0003】制御対象システムからの表示入力情報入力
の形態には、種々の方式がある。特に、入り/切り,正
常/異常,動作/停止などの2値で表現される情報の取
り込みには、制御対象システム側から無電圧の表示入力
接点で監視制御システムに情報を供給する方法が多く使
用されている。
【0004】図2は、電力系統の中の変電所を制御対象
とする監視制御システムと制御対象システムとの関係を
示すブロック図である。変電所は、遮断器,断路器,ト
ランスなどの電力機器と、これらの電力機器を制御する
配電盤(制御盤,保護リレー盤など)とにより構成され
る。一般に、変電所は常時無人であり、運転は、複数の
無人変電所を制御対象にして設置された制御所からなさ
れる。制御所には、計算機システムと遠方監視制御親局
装置とが設置されており、変電所には、遠方監視制御子
局装置が設置されている。遠方監視制御親局装置と遠方
監視制御子局装置との間は、通信回線により接続され、
上下双方向にデータが送受信される。遠方監視制御子局
装置は、表示入力および制御指令を主に配電盤に接続す
るが、場合によっては、遮断器,断路器,トランスなど
の電力機器と表示入力および制御指令とを直接接続する
場合もある。
【0005】この例では、監視制御システムは、計算機
システム,遠方監視制御親局装置,遠方監視制御子局装
置であり、制御対象システムは、遮断器,断路器,トラ
ンス,制御盤(配電盤),保護リレー盤(配電盤)である。
【0006】図3は、高い電源電圧すなわちDC110
Vを用いた従来の監視制御システムの回路構成の一例を
示すブロック図である。制御対象システムの側は、無電
圧接点を用意し、監視制御システム側で、その接点状態
を取り込むための電源を供給し、表示入力データを取り
込むのが一般的である。この場合は、制御用電源として
定格DC110Vの無停電電源装置(バッテリ装置)が用
意されることが多く、これをそのまま利用し、DC/D
Cコンバータを必要としないために、従来からよく使わ
れている。
【0007】制御対象システムの各種状態を表す表示入
力接点1〜Nの共通線には、DC110VのP(+側)を
接続し、抵抗11〜1Nを介して、フォトカプラ1〜N
に接続する。フォトカプラ1〜Nからは、論理部に表示
入力信号1〜Nを出力する。フォトカプラ1〜Nは、電
気的な絶縁により、制御対象システムから論理部へのサ
ージの進入を阻止する。フォトカプラ1〜Nの入力部に
使用されているフォトダイオードが、逆方向電圧に弱
く、逆方向に所定値の電圧が印加されると破損するた
め、ダイオード1〜Nは、逆方向電圧が印加された時、
フォトカプラの入力部に前記所定値以上の逆電圧が印加
されないようにするものである。
【0008】抵抗11〜1Nは、フォトカプラに流す電
流を適当な値に定める。例えば、フォトカプラの順方向
電圧を2Vとして、フォトカプラに流す電流を10mA
とすると、抵抗値は、 (110V−2V)÷10mA=10.8kΩ になる。したがって、この一個の抵抗で消費される電力
は、 10.8kΩ×10mA×10mA=1.08W となる。
【0009】実際に使う抵抗の容量は、余裕をみて、2
倍〜数倍の定格容量のものを使う必要がある。表示入力
の点数は少ないもので数10点、多いものでは1000
点にのぼり、この抵抗の装置内に占めるスペースと発熱
量とは、非常に大きい。
【0010】図4は、低い電源電圧を用いた従来の監視
制御システムの回路構成の一例を示すブロック図であ
る。図3のように、DC110Vを電源として使用した
場合、その構成部品,特に直列に接続された抵抗11〜
1Nの小型化が難しいために、最近は、図4のように、
より低電圧(DC24V、DC12Vなど)で情報を入力
することも多い。低電圧にすれば、抵抗で消費される電
力を小さくできるので、抵抗を小型化でき、したがっ
て、回路も小型化できる。
【0011】例えば、DC24Vを使用した場合は、抵
抗1〜Nの値は、 (24V−2V)÷10mA=2.2kΩ となり、一個の抵抗で消費される電力は、 2.2kΩ×10mA×10mA=0.22W となる。
【0012】このように、抵抗の消費電力は、110V
の時に比べて、約1/4に減らすことができ、装置の小
型化と省エネルギーの効果が大きい。DC12Vを使用
すれば、さらに効果は大きくなる。
【0013】また、DC24Vなどの低電圧電源として
は、AC/DCまたはDC/DCコンバータや、安価で
小型,高効率のスイッチング方式の電源装置を利用でき
る。
【0014】しかし、ここでも、なお問題がある。制御
対象システム側で用意している表示入力接点は、その接
点材料に白金や金などの貴金属合金を使用しDC110
Vでも、DC12VやDC24Vの低電圧でも使用でき
るものであれば、特に問題がないが、場合により、接点
にかかる電圧がDC24Vなどの低電圧では、接点の接
触不良が発生する場合がある。すなわち、接点表面に薄
い絶縁皮膜が発生し、接点がON状態であるにもかかわ
らず、監視制御システムでは、OFF状態として誤認識
され、ひいてはこの誤った状態に基づいて制御を指令す
るので、誤制御の原因ともなる。
【0015】特に、古い配電盤や遮断器,断路器などの
電力機器から接点状態を直接入力しなければならない場
合に、こういうケースが多い。その使用電圧にDC11
0V以上の高電圧を想定しており、接触不良の問題より
も電流遮断能力に重きを置いたリレーであって、接点材
料に貴金属合金を使用していないものがあるためであ
る。この種の電力機器においては、電源電圧がDC11
0Vの場合に、発生した絶縁皮膜を確実に破壊し、自動
回復させることができ、問題はないが、低電圧電源で
は、発生した絶縁皮膜を効果的に破壊できず、接点の自
動回復が困難なことがある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ほとんどの表示入力用
接点が12Vや24Vの低電圧の電源で問題がない場合
でも、一部の接点がそのような低電圧で接触不良となる
可能性がある場合には、DC110Vのような高電圧の
入力用電源を使用せざるを得ない。特に、表示入力用接
点が主機の接点を直接入力する場合や古い装置から直接
入力する場合は、高電圧しか使用できない問題がある。
【0017】このような状況は、監視制御システムと制
御対象システムとが同時にリプレースされないときは、
よく発生し、監視制御システムを最新の半導体化された
小型装置で実現しようとしても、制御対象システムが従
来装置そのままであるため、制御対象システムとのイン
タフェースを従来の高電圧とせざるを得ず、その部分の
小型化や省エネルギー化が難しいということになる。特
に、表示入力は、その点数が一般に膨大となるため、シ
ステムの中でも大きな割合を占め、その課題が大きい。
【0018】なお、例えば特開閉2−297818号公
報に記載されているように、低電圧の入力用電源を使用
できる場合でも、検出回路を個別に全部を配置しなけれ
ばならない方式では、消費電力や発熱の問題もあるが、
配置する検出回路そのものの信頼性も問題となり、全体
としての信頼性が逆に低下するおそれもある。信頼性の
面からは、絶縁皮膜の発生を検出する回路や絶縁皮膜が
発生した接点の回復に関係する回路の部品の数は、少な
い方が、維持管理が楽になる。
【0019】本発明の目的は、無電圧接点の信頼性維持
のために、接点の絶縁皮膜の破壊に高い電源電圧を使わ
ざるを得ない場合にも、表示接点入力回路を小型化,低
コスト化,省エネルギー化できる手段を備えた監視制御
システムを提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、制御対象システムから表示入力接点によ
り制御状態を入力する監視制御システムにおいて、通常
時の表示入力接点情報を取り込む期間には表示入力接点
に低電圧を印加する手段と、間欠的にかつ短時間に表示
入力接点に高電圧を印加し表示入力接点の絶縁皮膜を破
壊させる電圧切替手段とを備えた監視制御システムを提
案する。
【0021】制御対象システムの表示入力接点と監視制
御システムの表示入力接点情報を取り込む論理部との間
は、ホトカプラにより電気的に絶縁して結合され、低電
圧と高電圧の電流の向きが同じであってもよい。
【0022】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、制御対象システムから表示入力接点により制御状態
を入力する監視制御システムにおいて、通常時の表示入
力接点情報を取り込む期間には表示入力接点に低電圧を
印加する手段と、表示入力接点がOFFからONに変化
した時にその表示入力接点に高電圧を印加し表示入力接
点の絶縁皮膜を破壊させる高電圧印加手段とを備えた監
視制御システムを提案する。
【0023】本発明は、さらに、制御対象システムから
表示入力接点により制御状態を入力する監視制御システ
ムにおいて、通常時の表示入力接点情報を取り込む期間
には表示入力接点に低電圧を印加する手段と、表示入力
接点に絶縁皮膜が発生した時にその表示入力接点に高電
圧を印加し表示入力接点の絶縁皮膜を破壊させる高電圧
印加手段とを備えた監視制御システムを提案する。
【0024】この場合は、高電圧印加手段は、高電圧で
充電されるコンデンサと、そのコンデンサおよび表示入
力接点を順次接続する切替手段とで構成することもでき
る。
【0025】本発明は、総括的には、上記目的を達成す
るために、制御対象システムから表示入力接点により制
御状態を入力する監視制御システムの接点状態取り込み
方法において、通常時、表示入力接点に低電圧を印加し
て接点情報を取り込み、間欠的にかつ短時間に表示入力
接点に高電圧を印加し、表示入力接点の絶縁皮膜を破壊
し接触不良から復旧させる接点状態取り込み方法を提案
する。
【0026】本発明は、高電圧による接点の絶縁破壊に
は、常に高電圧を印加しなくてもよく、間欠的に高電圧
を印加しても、絶縁破壊の効果がほぼ変わらないという
知見に基づいてなされたものである。すなわち、絶縁皮
膜は高電圧を印加すれば短時間に破壊されるので、通常
時には低電圧を印加し、周期的にまたは接触不良が発生
した時のみ短時間だけ高電圧を印加すると、入力回路
は、高電圧用で大容量の部品を用いる必要が無くなり、
低電圧用の比較的小容量の部品で構成して、入力回路を
小型化,省電力化できる。
【0027】
【発明の実施の形態】次に、図5〜図11を参照して、
本発明による監視制御システムの実施例を説明する。
【0028】《実施例1》図5は、本発明による監視制
御システムの実施例1の回路構成を示すブロック図であ
る。実施例1において、通常時、制御対象システムには
低電圧DC24Vが印加されている。論理部からリレー
駆動回路を経由し、電源切替リレーを周期的に短時間の
み動作させると、短時間だけ高電圧DC110Vが制御
対象システムに印加されるようにしてある。
【0029】これにより、通常時は、入力接点1〜Nに
低電圧DC24Vをかけて接点状態を取り込み、周期的
に短時間だけ、接点に高電圧DC110Vを印加して、
入力接点1〜Nに絶縁皮膜が発生していれば、その絶縁
皮膜を破壊し、接触不良を復旧させる。
【0030】図6は、実施例1の監視制御システムの電
源切換リレーの動作を示すタイムチャートである。ここ
では、電源切替えリレーを60sごとに50msだけO
Nさせる実施例を示している。絶縁皮膜は、高電圧を短
時間だけ印加するのみで破壊されるので、50ms程度
の高電圧印加時間で十分である。また、高電圧印加周期
についても、絶縁皮膜は突然形成されるものではなく、
リレー回りの気体中の腐食性ガスなどにより徐々に形成
されるものなので、60sごと程度で十分といえる。
【0031】このように、絶縁皮膜は高電圧により破壊
されるので、連続的に110Vを入力接点に印加してお
く必要は無く、短時間印加するのみでよい。
【0032】また、この実施例では、高電圧DC110
Vを印加した時は、フォトカプラへの逆電圧印加防止用
に用いられているダイオード1〜Nをそのまま流用して
電流を流し、フォトカプラに電流を流さないようにして
いる。したがって、論理部では、電源切替リレーON
時、すなわち高電圧DC110Vを印加した時は、接点
入力の取り込み処理はせず、現状値をホールドする。
【0033】高電圧DC110Vによる電流が瞬間的に
しか流れないために、この時の抵抗01〜0Nで消費さ
れる電力は、問題とならず、抵抗の容量定格選定には無
視できる。したがって、低電圧DC24V時の消費電力
のみを考慮すればよいことになり、図5のように、低電
圧DC24V時に使用した定格容量の抵抗を使える。
【0034】回路は標準の低電圧DC24V用のものを
そのまま流用でき、単に高電圧DC110Vと低電圧D
C24Vとの切替回路(図1ではリレー駆動回路と電源
切替えリレー)を追加するだけでよい。
【0035】《実施例2》図7は、本発明による監視制
御システムの実施例2の回路構成を示すブロック図であ
る。本実施例は、高電圧DC110Vと低電圧DC24
Vとを同方向、すなわち、電流の向きを同方向にした場
合の実施例である。動作と効果は、図1の実施例1の場
合と同様であるが、この場合は、高電圧DC110V印
加時も、フォトカプラに電流が流れるので、高電圧印加
中でも、接点入力の取り込み処理を継続できる。
【0036】《実施例3》図8は、本発明による監視制
御システムの実施例3の回路構成を示すブロック図であ
る。本実施例は、高電圧DC110Vを周期的に印可す
るのではなく、表示入力接点がOFFからONに変化し
た時と、絶縁皮膜が発生した時に、高電圧DC110V
を印可する例である。
【0037】従来例および上記各実施例では、表示入力
接点は、片側が共通コモン線により一括接続された形に
なっているが、図8の実施例では、片側共通コモン線
が、各表示入力接点ごとに独立に制御対象システムから
監視制御システムに入力されている。実際には、制御対
象システムの各表示入力接点は、独立の無電圧接点にな
っているので、このような接続も可能であり、問題はな
い。
【0038】図8の実施例では、表示入力用電源として
常時は、低電圧DC24Vが、DC/DCコンバータ,
ダイオード41〜4Nを通じて、各表示入力接点1〜N
に印加されている。一方、コンデンサ1〜Nには、高電
圧DC110Vが、抵抗41〜4N,ダイオード21〜
2Nを通じて供給されるが、表示入力接点1〜NがON
している時は、抵抗51,ダイオード41〜4N,表示
入力接点1〜Nを通じて放電されるために、コンデンサ
1〜Nには、ほとんど充電されない。これに対して、表
示入力接点1〜NがOFFの場合は、コンデンサ1〜N
は、両端子間電圧が高電圧DC110Vとなるまで充電
される。ダイオード21〜2N,ダイオード31〜3
N,ダイオード41〜4Nは、いずれも、逆流防止用で
ある。
【0039】ここで、抵抗41〜4N,抵抗51〜5N
は、コンデンサ1〜Nの充電制御,放電制御用抵抗であ
る。例えば、抵抗41〜4N,抵抗51〜5Nをそれぞ
れ40kΩ,10kΩとすれば、上記表示入力接点ON
時のDC110Vの電流は、表示入力接点の印加電圧は
DC24Vであるから、 (110V−24V)÷(40kΩ+10kΩ)=1.72
mA であり、消費電力は、 1.72mA×1.72mA×(40kΩ+10kΩ)=
0.15W となり、比較的省電力化できる。また、接点OFF時の
最大充電電流は、 110V÷40kΩ=2.75mA となる。
【0040】図9は、表示入力接点に絶縁皮膜が発生し
た場合の実施例3の監視制御システムの回復動作を示す
タイムチャートである。表示入力接点がOFFしている
間に絶縁皮膜が発生した場合は、コンデンサ1〜NはD
C110Vまで充電され、表示入力接点がOFFからO
Nに変化した時、表示入力接点には高電圧DC110V
が印加され、絶縁皮膜が破壊される。絶縁皮膜が破壊さ
れれば、コンデンサに充電された電荷は、抵抗51〜5
N,ダイオード31〜3N,表示入力接点1〜Nを通じ
て放電され、放電後、表示入力接点には、低電圧DC2
4Vが印加される。
【0041】次に、表示入力接点がONしている間に絶
縁皮膜が発生した場合について考えると、表示入力接点
の電流が阻止されるので、対応するコンデンサ1〜Nへ
の充電が開始され、最大DC110Vまで電圧が上昇す
る。この電圧上昇により、絶縁皮膜は破壊され、その表
示入力接点1〜Nは導通し、コンデンサ1〜Nに充電さ
れた電荷は、抵抗51〜5N,ダイオード31〜3N,
表示入力接点1〜Nを通じて放電され、表示入力接点に
は、低電圧DC24Vが印加される。
【0042】《実施例4》図10は、本発明による監視
制御システムの実施例4の回路構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、図8の実施例のコンデンサを各表示
入力接点ごとではなく、共通に設けた実施例である。コ
ンデンサに充電した高電圧DC110Vを表示入力接点
に印加して、絶縁皮膜を破壊するのは、図8の実施例の
場合と同じであるが、高電圧印加のタイミングが異な
る。
【0043】図11は、実施例4の監視制御システムの
動作を示すタイムチャートである。図10の実施例4で
は、順番にその電圧を各表示入力接点に印加する。各表
示入力接点への印加時間を、コンデンサの充電時間より
も長く取ると、各表示入力接点には、高電圧DC110
Vを確実に印可できる。
【0044】この方式では、コンデンサ回路の数を節約
できる。各接点に順番に高電圧を印加するために、印加
周期が長過ぎるならば、表示入力接点をいくつかのグル
ープに分け、それぞれに共通にコンデンサ回路を設けて
もいい。
【0045】なお、四つの実施例では、いずれも、低電
圧としてDC24Vを例に採り、本発明を説明してきた
が、DC48VやDC12Vなどのそのシステムで利用
しやすい電源電圧としても、同様の効果が得られる。
【0046】
【発明の効果】絶縁皮膜は高電圧を印加すれば短時間に
破壊されるので、本発明による監視制御システムでは、
通常時には低電圧を印加し、周期的にまたは接触不良が
発生した時のみ短時間だけ高電圧を印加すると、入力回
路は、高電圧用で大容量の部品を用いる必要が無くな
り、低電圧用の比較的小容量の部品で構成して、入力回
路を小型化,省電力化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】監視制御システムと制御対象システムとの一般
的な関係を示すブロック図である。
【図2】変電所の監視制御システムと制御対象システム
との関係を示すブロック図である。
【図3】高い電源電圧を用いた従来の監視制御システム
の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図4】低い電源電圧を用いた従来の監視制御システム
の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図5】本発明による監視制御システムの実施例1の概
略の回路構成を示すブロック図である。
【図6】実施例1の監視制御システムの動作を示すタイ
ムチャートである。
【図7】本発明による監視制御システムの実施例2の概
略の回路構成を示すブロック図である。
【図8】本発明による監視制御システムの実施例3の概
略の回路構成を示すブロック図である。
【図9】実施例3の監視制御システムの動作を示すタイ
ムチャートである。
【図10】本発明による監視制御システムの実施例4の
概略の回路構成を示すブロック図である。
【図11】実施例4の監視制御システムの動作を示すタ
イムチャートである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御対象システムから表示入力接点によ
    り制御状態を入力する監視制御システムにおいて、 通常時の前記表示入力接点情報を取り込む期間には前記
    表示入力接点に低電圧を印加する手段と、 間欠的にかつ短時間に前記表示入力接点に高電圧を印加
    し前記表示入力接点の絶縁皮膜を破壊させる電圧切替手
    段とを備えたことを特徴とする監視制御システム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の監視制御システムにお
    いて、 前記制御対象システムの前記表示入力接点と前記監視制
    御システムの表示入力接点情報を取り込む論理部との間
    が、ホトカプラにより電気的に絶縁して結合され、前記
    低電圧と前記高電圧の電流の向きが同じであることを特
    徴とする監視制御システム。
  3. 【請求項3】 制御対象システムから表示入力接点によ
    り制御状態を入力する監視制御システムにおいて、 通常時の前記表示入力接点情報を取り込む期間には前記
    表示入力接点に低電圧を印加する手段と、 前記表示入力接点がOFFからONに変化した時に当該
    表示入力接点に高電圧を印加し前記表示入力接点の絶縁
    皮膜を破壊させる高電圧印加手段とを備えたことを特徴
    とする監視制御システム。
  4. 【請求項4】 制御対象システムから表示入力接点によ
    り制御状態を入力する監視制御システムにおいて、 通常時の前記表示入力接点情報を取り込む期間には前記
    表示入力接点に低電圧を印加する手段と、 前記表示入力接点に絶縁皮膜が発生した時に当該表示入
    力接点に高電圧を印加し前記表示入力接点の絶縁皮膜を
    破壊させる高電圧印加手段とを備えたことを特徴とする
    監視制御システム。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の監視制御システムにお
    いて、 前記高電圧印加手段が、前記高電圧で充電されるコンデ
    ンサと、当該コンデンサおよび前記表示入力接点を順次
    接続する切替手段とからなることを特徴とする監視制御
    システム。
  6. 【請求項6】 制御対象システムから表示入力接点によ
    り制御状態を入力する監視制御システムの接点状態取り
    込み方法において、 通常時、前記表示入力接点に低電圧を印加して接点情報
    を取り込み、 間欠的にかつ短時間に前記表示入力接点に高電圧を印加
    し、 表示入力接点の絶縁皮膜を破壊し接触不良から復旧させ
    ることを特徴とする監視制御システムの接点状態取り込
    み方法。
JP3822298A 1998-02-20 1998-02-20 監視制御システム Pending JPH11234925A (ja)

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