JP2002044854A - 保護継電器 - Google Patents
保護継電器Info
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Abstract
間欠的に異常が発生する場合にも該異常を検出し、リレ
ーの誤動作を防止できる保護継電器を得る。 【解決手段】 電力系統からの各入力信号を一定周期で
S/H回路3aにホールドし、MPX5aによって選択
されたチャンネルの入力信号をA/D変換器6によって
時間差を設けてデジタルデータに2回変換する。マイコ
ン8は、該変換後の2つのデジタルデータの差が設定値
K以上であれば該2つのデータを異常と判断し、その周
期の同時検出によって得られたデジタルデータをメモリ
7aに蓄積せずに破棄する。また、所定の周期回数(N
回)連続して異常発生を判断した場合は、A/D変換器
の異常としてD/O回路9から外部へ異常出力を行う。
Description
を検出して保護するデジタル式の保護継電器に関するも
のである。
「第二世代デジタルリレー」に記載されている、従来の
保護継電器のデジタルリレーの構成図である。図におい
て、1は系統の電圧・電流を取り込む計器用変成器、計
器用変流器からの信号をリレー内部で使用するための適
当な大きさに変換するとともに、絶縁するための補助ト
ランスである。2は電圧・電流信号に含まれる高調波成
分をカットするためのフィルタ回路である。3は交流信
号の全入力と後述する基準電圧生成部4との同時刻の値
を取り込むために設けたサンプル・ホールド回路(以
下、S/H回路という)である。4はA/D精度監視の
ための基準電圧生成部であり、既知の電流電圧を出力す
る。5は複数のS/H回路のチャンネルを切り換えて、
1つのS/H回路にホールドされた入力信号を選択する
マルチプレクサ(以降、MPXという)、6はMPX5
に選択されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA
/D変換器、7はA/D変換結果を格納しておくメモ
リ、8はA/D変換結果をもとに演算を行い、異常の判
定を行うマイコン、9は判定結果を出力するためのD/
O回路である。
レーにおいては、電力系統からの電圧・電流の信号は補
助トランス1により適当な大きさに変換された後、フィ
ルタ2により高調波成分を除去され、一定の周期(例え
ば電気角30゜、50Hzならば1.667ms)の間隔でS/H回路
3によりホールドされる。同様に、基準電圧について
も、一定の電気角の間隔でS/H回路3によりホールド
される。ただし、基準電圧は直流電圧なので、S/H回
路を使用しない場合もある。MPX5は、これらS/H
回路3でホールドされた同時刻のアナログ信号を順次切
り換えて、A/D変換器6に接続する。A/D変換器6
では、MPX5で順次選択された信号をデジタル信号に
変換してメモリ7に蓄積する。
タル信号をもとに演算処理を行って、異常の判定を行
い、判定結果をD/0回路9から出力する。マイコン8
における演算・異常判定の処理の流れについて、図6の
フローチャートを参照しながら説明する。なお、図6の
フローチャートの処理は周期毎に行われる。A/D変換
器6によって、基準電圧信号を含む全てのチャンネルの
入力信号がA/D変換されてメモリ7に蓄積されたなら
(S1)、基準電圧の値が予め定められた設定値の±5
%以内の範囲にあるか否かを判定する(S2)。ここで
±5%という値は、A/D変換における許容誤差の範囲
である。もし、基準電圧値が上記範囲にない場合は(S
2でNのとき)、異常と判定して、その基準電圧と同時
刻にA/D変換した各入力信号のすべてをリレー演算に
使用しないようにメモリ7からクリアする(S3)。
定の周期回数(N回)連続して基準電圧値を異常と判定
したならば(S4でYのとき)、装置異常と確定して異
常出力する(S5)。次に、リレー演算に必要なデータ
がクリアされずメモリ内に蓄積されていれば(S6でY
のとき)、それらデータをもとにリレー演算を行って
(S7)、次周期の処理にもどる。リレー演算に必要な
データが蓄積されていない場合は(S6でNのとき)、
何もしないで次周期の処理にもどる。上記S2の判定
で、基準電圧の値が設定値の±5%以内の範囲にあれば
(S2でYのとき)、正常と判定して上記S6の処理に
進む。また、上記S4の判定で、異常がまだ所定の周期
回数(N回)連続していない場合も(S4でNのと
き)、装置異常とは確定せずに上記S6の処理に進む。
以上のように、A/D変換された基準電圧値が異常と判
定した場合には、その基準電圧と同時刻にA/D変換し
て蓄積した入力信号をクリアしてリレー演算を行えない
ようにすることにより、誤出力を防止して電力系統の保
護を行っている。
継電器のデジタルリレーの構成では、基準電圧のA/D
変換結果をもとにA/D精度の異常判定を行うので、M
PXによって基準電圧がホールドされたS/H回路のチ
ャンネルが選択された時にA/D変換の異常が発生した
場合は異常を検出できるが、A/D変換器の不具合によ
り間欠的に(連続しないで)A/D変換の異常が発生す
るような場合においては、上記基準電圧のチャンネルに
おけるA/D変換結果が正常であって、他の電圧・電流
のチャンネルにおけるA/D変換結果が異常となること
があり、その場合には上記A/D変換器の不具合を検出
できないといった問題点があった。
ためになされたもので、その目的は、A/D変換器の不
具合により瞬間的あるいは間欠的に(連続しないで)異
常が発生する場合にも該異常を検出し、リレーの誤動作
を防止できる保護継電器を得るものである。
器においては、周期ごとに時間差を設けて2回ずつ、電
力系統の各アナログ信号をデジタルデータに変換して蓄
積する手段、および該変換後の各2つのデジタルデータ
の差で予め定められた設定値以上のものがあれば該デジ
タルデータのペアを異常と判定し、当該周期の同時検出
によって得られたデジタルデータを蓄積せずに破棄する
ものである。
常と判定した場合には、該異常デジタルデータのペアに
対応する1周期前に蓄積したデジタルデータを代わりに
蓄積する手段を備えるものである。
は3以上の整数)ずつ、電力系統の各アナログ信号をデ
ジタルデータに変換する手段、該変換後の各n個のデジ
タルデータのうちの任意の2つのデジタルデータの組み
合わせでそれらの差を求め、該差が予め定められた設定
値以上のものがあれば該デジタルデータのペアを異常と
判定する手段、上記差が上記設定値以内であるデジタル
データのペアの1つを抽出して当該デジタルデータを蓄
積する手段を備えるものである。
ルデータのペアに異常判定した場合には、A/D変換器
の異常として外部に出力する手段を備えるものである。
実施の一形態例である保護継電器のH/W構成図であ
る。図において、1は系統の電圧・電流を取り込む計器
用変成器、計器用変流器からの信号をリレー内部で使用
するための適当な大きさに変換するとともに、絶縁する
ための補助トランスである。2は電圧・電流信号に含ま
れる高調波成分をカットするためのフィルタ回路であ
る。3aは交流信号の全入力について同時刻の値を取り
込むために設けたS/H回路である。5aは複数のS/
H回路のチャンネルを切り換えて、1つのS/H回路に
ホールドされた入力信号を選択するMPX、6はMPX
5によって順次選択されたアナログ信号をデジタルデー
タに変換するA/D変換器、7aはA/D変換結果を格
納しておくメモリ、8はA/D変換結果をもとに演算を
行い、異常の判定を行うマイコン、9は判定結果を出力
する手段としてのD/O回路である。なお、以下の説明
において、S/H回路3aやA/D変換器6の制御をマ
イコン8が行うものとして記述する。
も、まず従来と同様、電力系統かの電圧・電流の各アナ
ログ信号は補助トランス1により適当な大きさに変換さ
れた後、フィルタ2により高調波成分を除去され、一定
の周期(例えば電気角30゜、50Hzならば1.667ms)でS/
H回路3aによりホールドされる。MPX5aは、これ
らS/H回路3aでホールドされた同時刻のアナログ信
号を順次切り換えて、A/D変換器6に接続する。A/
D変換器6では、MPX5aで順次選択された信号をデ
ジタルデータに変換してメモリ7aに蓄積する。次に、
マイコン8は、メモリ7aに蓄積されたデジタルデータ
をもとに演算処理を行って、A/D変換器6あるいは保
護継電器本体の異常の判定を行い、判定結果をD/0回
路9から出力する。
の流れについて、図2のフローチャートを参照しながら
説明する。なお、図2のフローチャートの処理は周期ご
とに行われる。まず、A/D変換器6によって、S/H
回路3aのチャンネルごとに入力信号を時間差を設けて
2回ずつA/D変換して、メモリ7aに蓄積する(T
1)。ここでは、1チャンネルにおける1回目のA/D
変換により得たデジタルデータをV11、2回目のA/D
変換により得たデジタルデータをV12とし、続いて2チ
ャンネルにおける1回目、2回目の該デジタルデータを
V21、V22とする。この処理を全チャンネルに対して行
う。なお、この例では、1チャンネルで1回目および2
回目のA/D変換を行ってから次のチャンネルのA/D
変換を行うようにしているが、1回目のA/D変換を全
チャンネルで行ってから、2回目のA/D変換を再び行
うようにしてもよい。
とに1回目のデジタルデータと2回目のデジタルデータ
との差の絶対値を求め、全チャンネルにおいて、その絶
対値が予め定められた設定値K未満であるか否かを判定
する(T2)。 |V11−V12|<K |V21−V22|<K ・ ・ なお、上記設定値Kは、A/D変換における量子化誤差
や変換誤差を考慮した許容値である。次に、上記T2の
処理において、1回目と2回目のデジタルデータの差の
絶対値が設定値K以上であるチャンネルが1つでもあれ
ば(T2でNのとき)、A/D変換器6に間欠的な異常
発生の可能性があると判断し、この時のデジタルデータ
はリレー演算に使用することができないので、上記T1
においてメモリ7に一次保存した全チャンネルの2つず
つのデジタルデータをメモリ7からクリアする(T
3)。この時、異常回数フラグをセットすることによ
り、連続した周期で異常判定された周期回数を記憶して
おく。そして、該異常回数フラグがセットされた回数が
予め定められた所定の周期回数(N回)以上であれば
(T4でYのとき)、A/D変換器6の異常としてD/
O回路9から異常確定出力をする(T5)。
つのデジタルデータの差の絶対値が設定値K未満であっ
た場合(T2でYのとき)、それぞれ2つのデータのど
ちらも正しくA/D変換されたものと判断し、上記異常
回数フラグをリセットし、メモリ7に一時保存した2つ
のデジタルデータのうちのどちらか一方を蓄積する(T
6)。また、上記T4の処理で上記異常回数フラグが所
定の周期回数(N回)未満であれば(T4でNのと
き)、異常確定出力は行わない。その後、リレー演算に
必要な時系列的に複数のデータが蓄積されていれば(T
7でYのとき)、リレー演算・判定・出力処理を行って
(T8)、次周期の処理としてT1へ戻る。また、必要
なデータが蓄積されていなければ(T7でNのとき)、
何もせずに次周期の処理としてT1へ戻る。以上によ
り、瞬間的または連続せず間欠的に発生するA/D変換
器の不具合をも確実に検出することができ、異常検出し
た場合は、そのデジタルデータをクリアするので誤出力
を防止することができる。なお、上記説明では、複数の
電力系統のアナログ信号を入力して複数のS/H回路3
aにホールドし、A/D変換器6は複数のS/H回路3
aのチャンネルの入力信号を順次デジタル変換するもの
について示したが、該アナログ信号が1種類のときにも
適応可能である。
おいては、異常を検出した場合にはデータ蓄積をクリア
するので誤出力は防止できるが、データが再蓄積される
までリレー演算が行えず、その間に系統事故が発生した
場合には保護動作が遅れる可能性がある。A/D変換器
の不具合と系統事故とが同時に発生する確率は非常に小
さいが、本実施の形態2においてはそのような場合にも
対応できるように、異常を検出してもデータ蓄積をクリ
アしない方法を示す。本実施の形態2による保護継電器
の処理の流れについて、図3に示すフローチャートを参
照しながら説明する。まず、上記実施の形態1と同様、
チャンネルごとに入力信号を時間差を設けて2回ずつA
/D変換して、メモリ7aに蓄積する(T1)。ここ
で、1チャンネルにおける1回目、2回目のデジタルデ
ータをV11、V12、2チャンネルにおける1回目、2回
目のデジタルデータをV21、V22、・・・とする。
デジタルデータの差の絶対値を求め、その絶対値が設定
値K未満であるか否かを判定する(U1)。なお、上記
設定値Kは、上記実施の形態1で述べたように、A/D
変換における量子化誤差や変換誤差を考慮した許容値で
ある。このとき、該絶対値が設定値以上であれば(U1
でNのとき)、A/D変換器6に異常発生の可能性があ
ると判断し、異常検出フラグをセットする。そして、1
周期前に蓄積されたデジタルデータ値を今周期に得られ
たデジタルデータの代わりに、メモリ7aに蓄積する
(U2)。全チャンネルについて、上記U1およびU2
の処理を行ったあと、異常検出フラグにより異常が発生
していたか否かを判定する(U3)。異常が発生してい
れば(U3でYのとき)、上記実施の形態1と同様、異
常回数フラグをセットし、予め定められた所定の周期回
数(N回)連続して異常が発生していれば(T4でYの
とき)、A/D変換器6の異常としてD/O回路9から
異常確定出力をする(T5)。一方、異常が発生してい
なければ(U3でNのとき)、異常回数フラグをリセッ
トする(U4)。その後の処理T7および処理T8につ
いては、上記実施の形態1と同様の処理であるので説明
を省略する。以上のように、デジタルデータの異常を検
出した場合には、そのときのデジタルデータの代わりに
1周期前に蓄積されたデジタルデータを使用することに
よりリレー演算を行うので、数十%程度の演算誤差は生
じるものの、この間に系統事故が発生した場合にも、動
作時間の遅れや不動作を回避することができる。なお、
上記説明では1周期前のデータを使用するとしたが、過
去の蓄積データから推測されるデータを用いることも可
能である。
よび2においては、チャンネルごとに2回ずつのA/D
変換を行って、それら2つのデジタルデータの差の絶対
値で異常検出を行うものを示したが、本実施の形態3に
おいては、チャンネルごとに時間差を設けてn回ずつ
(nは3以上の整数)のA/D変換を行い、それらn個
のデジタルデータのうち2つのデータの組み合わせで差
の絶対値を求めて異常検出を行うことにより、より高精
度の異常検出が行えるとともに、上記n個のデジタルデ
ータから正しいデジタルデータを抽出してメモリに蓄積
できる。本実施の形態3による保護継電器のマイコン8
における処理の流れについて、図4に示すフローチャー
トを参照しながら説明する。なお、以下の説明において
は、A/D変換の回数n=3として説明する。まず、チ
ャンネルごとに入力信号を時間差を設けて3回ずつA/
D変換して、メモリ7aに蓄積する(W1)。ここで、
1チャンネルにおける1回目、2回目、3回目のデジタ
ルデータをV11、V12、V13、2チャンネルにおける1
回目、2回目、3回目のデジタルデータをV21、V22、
V23、・・・とする。
3回目のデジタルデータのうち2つのデータの組み合わ
せで、それらの差の絶対値を求め(W2)、それら絶対
値がすべて設定値K未満であるか否かを判定する(W
3)。例えば、1チャンネルにおいては、 V112=|V11−V12| V123=|V12−V13| V131=|V13−V11| の3つの絶対値が求められ、それらが全てK未満である
か否かを判定するのである。もし、差の絶対値がK以上
となるデジタルデータの組み合わせがあれば(W3でN
のとき)、A/D変換器6の異常の発生の可能性である
と判断して異常検出フラグをセットし、差の絶対値がK
未満であるデジタルデータの組み合わせを1つ抽出し、
その組み合わせのどちらか一方のデジタルデータを今周
期のデータとしてメモリ7aに蓄積する(W4)。上記
W2〜W4の処理を全てのチャンネルについて行う。そ
の後の処理U3〜U4〜T7〜T8、あるいは処理U3
〜T4〜(T5)〜T7〜T8については、上記実施の
形態2と同様の処理であるので説明を省略する。このよ
うに、S/H回路3aのチャンネル毎にA/D変換を3
回ずつ行うことにより得られる3個のデジタルデータを
比較することによって、瞬間的あるいは間欠的に発生し
たA/D変換器の不具合に対しても、異常なデジタルデ
ータを確実に検出することができる。また、3個のデジ
タルデータの中から正しいデジタルデータを抽出できる
ので、正しいデータを用いてリレー演算を継続すること
ができる。なお、A/D変換の回数を3回より多くすれ
ばするほど精度の高い異常検出が行えることはいうまで
もないが、逆に処理時間が増加するため、異常検出精度
と処理時間との両方を考慮してA/D変換回数を設定す
ることにより、効率のよい保護継電器を得ることができ
る。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
期ごとに時間差を設けて2回ずつ、デジタルデータに変
換し、該変換後の各2つのデジタルデータの差が予め定
められた設定値以上であれば該デジタルデータのペアを
異常と判定し、その周期の同時検出によって得られたデ
ジタルデータを破棄するので、瞬間的あるいは間欠的に
発生したA/D変換器の不具合に対しても、異常なデー
タを確実に検出でき、リレー演算の信頼性が向上する。
常と判定した場合には、該ペアに対応する1周期前に蓄
積したデジタルデータを代わりに蓄積するので、リレー
演算を継続して行うことができ、系統事故発生時にも動
作が遅れる事なく対応できる。
器で周期ごとに時間差を設けてn回、デジタルデータに
変換し、該変換後のn個のデジタルデータのうち2つの
デジタルデータの組み合わせで差を求め、該差で予め定
められた設定値以上のものがあれば該デジタルデータの
ペアを異常と判定し、上記差が上記設定値未満であるデ
ジタルデータのペアの1つを抽出して当該デジタルデー
タを蓄積するので、瞬間的あるいは間欠的に発生したA
/D変換器の不具合に対しても、異常なデータを確実に
検出できるうえに、正しいデータでリレー演算を継続す
ることができる。
予め設定した周期回数連続して異常を検出した場合に
は、A/D変換器の異常として外部に出力するので、信
頼性の高い保護継電器が得られる。
を示すH/W構成図である。
処理の流れを示すフローチャートである。
処理の流れを示すフローチャートである。
処理の流れを示すフローチャートである。
る。
チャートである。
のD/O回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 ある周期で同時検出された電力系統の各
アナログ信号をA/D変換器により順次デジタルデータ
に変換してメモリに蓄積し、該蓄積されたデジタルデー
タをもとにリレー演算を行って異常検出を行う保護継電
器において、周期ごとに時間差を設けて2回ずつ、上記
各アナログ信号をデジタルデータに変換して蓄積する手
段、および該変換後の各2つのデジタルデータの差で予
め定められた設定値以上のものがあれば該デジタルデー
タのペアを異常と判定し、当該周期の同時検出によって
得られたデジタルデータを蓄積せずに破棄する手段を備
えたことを特徴とする保護継電器。 - 【請求項2】 ある周期で同時検出された電力系統の各
アナログ信号をA/D変換器により順次デジタルデータ
に変換してメモリに蓄積し、該蓄積されたデジタルデー
タをもとにリレー演算を行って異常検出を行う保護継電
器において、周期ごとに時間差を設けて2回ずつ、上記
各アナログ信号をデジタルデータに変換して蓄積する手
段、および該変換後の各2つのデジタルデータの差で予
め定められた設定値以上のものがあれば該デジタルデー
タのペアを異常と判定し、該異常デジタルデータのペア
に対応する1周期前に蓄積したデジタルデータを代わり
に蓄積する手段を備えたことを特徴とする保護継電器。 - 【請求項3】 ある周期で同時検出された電力系統の各
アナログ信号をA/D変換器により順次デジタルデータ
に変換してメモリに蓄積し、該蓄積されたデジタルデー
タをもとにリレー演算を行って異常検出を行う保護継電
器において、周期ごとに時間差を設けてn回(nは3以
上の整数)ずつ、上記各アナログ信号をデジタルデータ
に変換する手段、該変換後の各n個のデジタルデータの
うちの任意の2つのデジタルデータの組み合わせでそれ
らの差を求め、該差が予め定められた設定値以上のもの
があれば該デジタルデータのペアを異常と判定する手
段、および上記差が上記設定値以内であるデジタルデー
タのペアの1つを抽出して当該デジタルデータを蓄積す
る手段を備えたことを特徴とする保護継電器。 - 【請求項4】 所定の周期連続して変換後のデジタルデ
ータのペアに異常判定した場合には、A/D変換器の異
常として外部に出力する手段を備えたことを特徴とする
請求項1ないし3のいずれかに記載の保護継電器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000220152A JP2002044854A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 保護継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000220152A JP2002044854A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 保護継電器 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002044854A true JP2002044854A (ja) | 2002-02-08 |
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ID=18714806
Family Applications (1)
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JP2000220152A Pending JP2002044854A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 保護継電器 |
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JP (1) | JP2002044854A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-07-21 JP JP2000220152A patent/JP2002044854A/ja active Pending
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