JPH0124014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 本発明は、サンプリング時刻同期装置、特に送
電線のデジタル保護継電装置に利用するサンプリ
ング時刻同期装置に関するものである。 (b) 従来技術 送電線の各電流をデジタル情報として互に相手
端子へ伝送し、デジタル信号のままで処理して送
電線の保護を行なうためには、両端子において同
時にサンプリングした値を用いることがよいこと
は周知である。 そこで同時刻にサンプリングする方式について
は、例えば特開昭54−110716号が提案されてい
る。この方法によれば高い伝送効率でサンプリン
グ同期をとることができる。しかしこの方法はサ
ンプリングタイミングに対してデジタル信号の送
信タイミングを相手端信号の受信タイミングとの
関係によつて制御することにより実現しているも
のであつて、余分の遅延を伴なうことになる。即
ち、電流・電圧等をサンプリングしてから可能な
最も速いタイミングで送信するものに比し、上記
公報による方法では、最悪の場合サンプリング周
期の１周期近くまでの遅延が送信時に起りうる。
この遅延時間は通常において実用上は難点となる
程のものではないが、高速度の送電線保護にとつ
てはできるだけ避けたいところである。 一方、特開昭50−49645号において別の提案が
なされており、これによると送信タイミングが一
定であつて前記特開昭54−110716号の様な余分な
遅延は生じない。しかしこの方法はタイミング同
期制御のために多くの情報量を必要とする難点を
有している。即ち、この方法は各サンプリング・
タイミングに番号を付し、その番号を一定数（番
号周期）で巡回させ、特定の番号のものを送信し
てから、相手端からの同様の番号のものを受信す
るまでの時間を計測して相互に送受し、その差を
零にするよう制御するものである。しかし前記時
間はサンプリング周期の一定数倍（番号周期）に
近くなり得るので、送信すべき情報量もそれに応
じて多くなる欠点を有している。 (c) 発明の目的 本発明は上記各欠点を解決することを目的とし
てなされたものであり、データ送信に余分の遅延
を伴なわず、又、制御のための情報量が少なくて
すむサンプリング時刻同期装置を提供することを
目的としている。 (d) 発明の要点 そして本発明は各端に基準となるクロツク信号
発生回路を夫々もうけ、相手端へのデジタル信号
送信に際して、自端クロツク信号に応じた送信同
期信号と時間データとを伝送フオーマツト中に含
めて送信し、一方、これを受信した相手端におい
ては受信側クロツク信号を基準として計測した時
間になおして伝送フオーマツト中の送信同期信号
として返送し、これを受信した各端子では各端子
夫々にあるクロツク信号との時間差を検出し、こ
の時間差を零に制御しようとするものである。 (e) 実施例 以下図面を参照して実施例を説明する。なお詳
細な実施例の説明に入る前に、まず第１図を用い
て本発明の実施対象となるデジタル保護継電装置
の概略を説明する。 第１図は送電線１を介して第１の端子SS１及
び第２の端子SS２とがあり、各端子には変流器
２，６、遮断器３，７、継電装置４，８、送受信
装置５，９が夫々もうけられている状態が示され
る。そして送受信装置５，９の詳細は第２図に示
す。 第２図において送受信装置５からのクロツク信
号Ｓ０は継電装置４（第１図）が受け、この信号
に同期して変流器２からの２次電流CUR０をサ
ンプリングし、Ａ／Ｄ変換して送信データSD０
を作成し送受信装置５へ印加する。送受信装置５
はこの信号をもとにデジタル信号Ｉ０を作成して
第２の端子SS２へ送出する。又、第２の端子SS
２からのデジタル信号Ｉ１は送受信装置５を経て
受信データRD０となり継電装置４へ印加され
る。継電装置４はこれらの信号ともとに演算を実
施し、遮断器３へトリツプ信号TP０を送出する。 第２の端子SS２も第１の端子SS１に準ずる動
作をする。なお第２図はクロツク信号Ｓ０及びＳ
１、デジタル信号Ｉ０及びＩ１の関係に注目して
描かれており、送信データSD０及びSD１、受信
データRD０及びRD１等については本発明の要
旨ではないので特に示されていないが、周知の技
術で実施できることは云うまでもない。 次に第２図を参照して詳細に説明する。第２図
は本発明の要部を示す構成図であり、送受信装置
５，９の詳細を示す図である。図において１１及
び２１は信号送信回路、１２，２２は受信回路、
１３，２３はクロツク信号発生回路、１４，２４
は同期信号生成回路、１５，２５は時間差検出回
路、１６，２６は信号合成回路である。 送信回路１１及び２１はクロツク信号Ｓ０及び
Ｓ１と一定のタイミング関係によつて夫々デジタ
ル信号１０及びＩ１を送出し、受信回路１２及び
２２はこれを受信する。デジタル信号Ｉ０及びＩ
１の中には電力系統から取り入れた電気量に対応
した信号のほか後述する様な同期信号が含まれて
おり、受信回路１２及び２２はこれらの信号を検
出して信号Ｒ０，RY０及びＲ１，RY１として
夫々出力する。クロツク信号発生回路１３及び２
３は周知の発振器であり、位相調整信号CO及び
Ｃ１によりクロツク信号Ｓ０とＳ１とが同期する
ように位相調整される。なお発振器の位相調整の
手法は周知であり説明を省略する。 同期信号生成回路１４及び２４は送信同期信号
Ｄ０及びＤ１を生成する回路であり、受信回路１
２，２２からの同期信号Ｒ０及びＲ１を受けた次
の送信周期にこれらを送信する。装置の始動時等
においては例えば同期信号生成回路１４において
最初に送信同期信号Ｄ０を生成し、以後上述の動
作をさせる。そして送信同期信号Ｄ０及びＤ１、
同期信号Ｒ０及びＲ１の構成については第３図に
おいて説明する。時間差検出回路１５，２５は送
信同期信号Ｄ０及びＤ１、同期信号Ｒ０及びＲ
１、クロツク信号Ｓ０及びＳ１より夫々クロツク
信号Ｓ０とＳ１との時間差を検出して位相調整信
号Ｃ０及びＣ１を出力し、又、伝送遅延時間を検
出して信号Ｋ０及びＫ１を出力する。合成回路１
６及び２６は受信信号を夫々継電装置４及び８へ
渡すためのインタフエイス回路であり、受信回路
からの信号RY０と上記遅延信号Ｋ０、あるいは
受信回路からの信号RY１と上記遅延信号Ｋ１と
を夫々例えばビツト並列信号にとりまとめ、受信
データRD０あるいはRD１として出力する。 第３図はデジタル信号のフオーマツトの一例を
示す構成図である。図においてデジタル信号Ｉ０
及びＩ１は、いわゆるフレーム同期信号SY、送
信データSD０及びSD１、送信同期信号Ｄ０及び
Ｄ１、いわゆる検査信号CH０及びCH１からな
つている。又、前記送信同期信号Ｄ０及びＤ１
は、フラグＦ０及びＦ１、同期信号を受信した時
刻を表わす時刻データＴ０及びＴ１より夫々なつ
ている。なお時刻データＴ０及びＴ１については
第４図により説明する。 ここでフレーム同期信号SY或いは検査信号CH
０及びCH１については周知の手法であるので説
明を省略する。なお同期信号Ｒ０及びＲ１は特に
図示しないが夫々Ｄ１及びＤ０に相当する内容で
あり、第２図の受信回路１２，２２によつて識別
されて出力される。 第４図は本発明の実施例の作用を説明するため
のタイムチヤートである。そして同図はクロツク
信号Ｓ１がＳ０に対して△Ｔ時間だけ進んでいる
場合の例を表わしている。クロツク信号Ｓ０のう
ち自端時刻t₀の時点で送信同期信号Ｄ０が送信さ
れ、これを相手端が時刻t₁で受信したとする。こ
の送信時刻或いは受信時刻は第３図で示されるデ
ジタル信号Ｉ０或いはＩ１のうちの特定点、例え
ばフレーム同期信号SYの初めで代表させると定
めておく。そしてその代表点がクロツク信号Ｓ０
及びＳ１に同期するようにデジタル信号Ｉ０及び
Ｉ１が夫々送信される。 時刻t₁において送信同期信号Ｄ０を受信する
と、クロツク信号Ｓ１のうち時刻t₂の時点で送信
するデジタル信号Ｉ１の中に送信同期信号Ｄ１を
含有させる。この送信同期信号Ｄ１は第３図で示
すようにフラグＦ１と受信時刻t₁を受信側クロツ
ク信号Ｓ１を基準とした時間になおした時間T₁
とからなつている。この場合、フラグＦ１は例え
ば１とし、他の周期つまり送信同期信号を送信し
ない周期の場合には例えば０とする。 そして時刻t₃において送信同期信号Ｄ１が受信
され、次の送信時点t₄で送信同期信号Ｄ０が送信
され、これを時刻t₅で受信する一連の動作とな
る。なお送信同期信号Ｄ０はフラグＦ０と時間Ｔ
０よりなつている。そしてこの時間Ｔ０は時間Ｔ
１に準ずる値である。各端クロツク信号Ｓ０及び
Ｓ１は共に周期Ｔで発生する。更にTD₀及びTD₁
は伝送遅延時間であり下記の関係にある。 TD₀＝t₁−t₀＝t₅−t₄，TD₁＝t₃−t₂ …(1) 又、通常の伝送路においては実用上次式が成立
することが知られている。 TD₀≒TD₁＝TD …(2) 第４図から次式が成立する。 t₃−t₀＝TD₀＋Ｔ−T₁＋TD₁ …(3) t₅−t₂＝TD₁＋Ｔ−T₀＋TD₀ …(4) TD₀＋△Ｔ＝mT＋T₁ …(5) （但しｍは整数、図ではｍ＝１の例） TD₁＝△Ｔ＋nT＋T₀ …(6) （但しｎは整数、図ではｎ＝１の例） (2)，(3)及び(5)式より TD＝（t₃−t₀−Ｔ＋T₁）／２ …(7) −△Ｔ＝｛（t₃−t₀−Ｔ−T₁）／２｝−mT …(8) 又、(2)，(4)及び(6)式より TD＝（t₅−t₂−Ｔ＋T₀）／２ …(9) △Ｔ＝｛（t₅−t₂−Ｔ−T₀）／２｝−nT…(10) が得られる。ここで(8)式の左辺−△Ｔは、△Ｔを
クロツク信号Ｓ１がＳ０に対して進んでいる時間
を△Ｔとしたので、両端子で動作を対称的に表現
するため負号を付し、クロツク信号Ｓ０がＳ１に
対して進んでいる時間を表わしたものである。 ここで上記(7)，(8)式及び(9)，(10)式は第２図々示
時間差検出回路１５及び２５において検出し得る
量である。即ち、時間t₃−t₀は自端子で計測し得
る量であり、T₁は相手端子からデジタル信号に
よつて送信されてくる量、しかもクロツク信号の
周期Ｔは既知である。又、mTは既知ではない
が、(8)式の右辺の｛ ｝部分のうち周期Ｔの整数
倍に当る成分であり、要するに｛ ｝部分を求め
れば−△Ｔが得られることになる。(9)，(10)式につ
いてもこれと同様である。したがつて各端子にお
ける時間差検出回路１５及び２５によつて−△Ｔ
及び△Ｔを検出し、位相調整信号Ｃ０及びＣ１を
発生するようにする。そしてこの信号により時間
差△Ｔが０になるように制御する。前記時間差△
Ｔが実用上０になつたとすると、クロツク信号Ｓ
０とＳ１とは実用上同期したことになる。 次に、(7)式及び(9)式で得られる伝送遅延時間を
信号Ｋ０及びＫ１として出力するが、これは各相
手端から受信したデジタル信号RY０及びRY１
がどの時点でサンプリングされ送信されたかを識
別するのに使用される。なお伝送遅延時間から送
信時点を識別する方法は説明するまでもないので
省略する。そしてフラグF₀あるいはF₁は上記の
如く１ビツト程度のデジタル信号であり、同じく
時間データはクロツク信号の周期Ｔを最大値とす
るので共に少ない情報量ですみかつ送信タイミン
グも一定であるため充分所期の目的を達成するこ
とが可能である。 第３図において説明した信号フオーマツトは一
例であつて種々変形し得るものである。 即ち、例えば時間データT₀或いはT₁の代りに
Ｔ−T₀或いはＴ−T₁を用いても全く同様であり、
又、説明の便宜上時間データT₀或いはT₁をフラ
グF₀或いはF₁と共に送信することとしたが、フ
ラグF₀及びF₁のみを前記した通りとし、時間デ
ータT₀及びT₁はいわゆるサブコミユテーシヨン
として送信してもよい。即ち、時間データT₀及
びT₁についてはフラグF₀，F₁が０のときでも送
ることができる。 第５図は送信方法について他の実施例である。
本実施例では送信同期信号Ｄ０を時刻t₁において
受信した後、次の最初の送信周期で送信同期信号
を送出せず、時間N₁Tだけ遅延して送信するも
のである。同様にして前記送信同期信号を受信し
た端子は同じく最初の送信周期で送信同期信号を
送出せず、時間N₀Tだけ遅延して送信する。こ
こでN₀及びN₁は整数であり既知の値とする。 この場合も前記説明に準じ(7)〜(10)式の代りに次
の諸式が成立する。 TD＝（t₃−t₀−Ｔ−N₁T＋T₁）／２ …(7)′ −△Ｔ＝｛（t₃−t₀−Ｔ−N₁T−T₁）／２｝ −mT …(8)′ TD＝（t₅−t₂−Ｔ−N₀T＋T₀）／２ …(9)′ △Ｔ＝｛（t₅−t₂−Ｔ−N₀T−T₀）／２｝−nT
…(10)′ ここで整数N₀及びN₁が既知であるから第４図
の場合と同様の作用が得られる。そしてこの場合
の遅延時間は同期信号の往復周期を都合のよい値
にする効果がある。 第６図は第２図の時間差検出回路１５の構成の
一例を示すブロツク図である。 第６図において、CTNはカウンタ、BFは固定
値減算回路、BDは減算回路、ADは加算回路で
ある。カウンタCTNは送信同期信号DO（t₀）、同
期信号RO（t₃）及びクロツク信号SO（SOO）を受
けて出力t_cを生ずる。ここで送信同期信号DO（t₀）
及び同期信号RO（t₃）は、第２図では概念的に、
単にDO及びROで表わされているが、カウンタ
CTNの入力としては夫々時刻t₀及びt₃にパルス信
号の形で入ることを表わしている。クロツク信号
SO（SOO）も同様であり、第２図では概念的に
第４図あるいは第５図のクロツク信号SOと一括
して示してあるが、カウンタCTNの入力として
は、後に第７図で説明するように、更に細かいク
ロツク信号SOOであることを意味している。カ
ウンタCTNはこれらの入力信号を受けて、時刻
t₀にカウントを開始し時刻t₃に終了する。クロツ
ク信号SO（SOO）はカウントの基準として用い
られる。したがつてカウンタCTNの出力t_cは、t_c
＝t₃−t₀である。固定値減算回路BFは出力t_cを受
け周期Ｔを差引く。周期Ｔは既知の値であり、固
定値減算回路は一定の既知の値を発生する回路と
減算回路とよりなるが、何れも周知であり詳述を
避ける。固定値減算回路BFの出力t_dは、t_d＝t_c−
Ｔ＝t₃−t₀−Ｔである。減算回路BD及び加算回
路ADには出力t_d及び同期信号RO（T₁）が入力さ
れる。ここで同期信号RO（T₁）は第２図では概
念的に、単にROと記されているが、具体的には
時間T₁を表わすデイジタル信号であることを意
味する。 減算回路BDは出力t_dから時間T₁を差引き、更
に２で割つて出力する。２で割るのは２進数では
１ビツトシフトすることであり、特に説明を要し
ない。また減算回路BDは周期Ｔをフルスケール
とするように作成しておくと、その出力COは周
期Ｔの整数倍mTを自動的に差引いた値となるの
で、前述の(8)式に従う値となる。加算回路ADは
出力t_dと時間T₁との和を２で割つて出力KOを生
ずる。これは前述の(7)式の値にほかならない。 第７図はクロツク信号SOとSO（SOO）の関係
を説明するタイムチヤートである。第６図のクロ
ツク信号SO（SOO）は実際には第４図あるいは
第５図のクロツク信号SOを更に細分したクロツ
ク信号SOOであり、第２図ではこれらをまとめ
て、概念的にクロツク信号SOとして表わしてあ
る。細分されたクロツク信号SOOを分周してク
ロツク信号SOを形成するのは周知の技術であり、
これ以上の説明は省略する。 なお第２図においてクロツク信号発生回路１３
及び２３は共に位相調整信号Ｃ０及びＣ１により
夫々位相調整されると説明したが、この他にも一
端子のみで位相調整し、他端子では調整しない方
法も考えられる。即ち、基準となる端子を固定
し、従属する端子で調整する方法である。これに
よりサンプリング時刻同期のネツトワークを構成
することが可能である。これに対し両端子で調整
する方法は対向端子間のみで同期をとるときに応
答を早くできる利点を有している。 (f) 発明の効果 以上説明した如く、本発明によれば各端に基準
となるクロツク信号発生回路を夫々もうけ、相手
端へのデジタル信号送信に際して、自端クロツク
信号に応じた送信同期信号と時間データとを伝送
フオーマツト中に含めて送信し、一方、これを送
信した相手端においては受信側クロツク信号を基
準として計測した時間になおして伝送フオーマツ
ト中の送信同期信号と共に返送し各端子において
クロツク信号との時間差を０にするように構成し
たので、少ない情報量で安定した動作の得られる
サンプリング時刻同期装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施対象となるデジタル保護
継電装置の概略を示す図、第２図は本発明による
サンプリング時刻同期装置を含んだ送受信装置の
詳細図、第３図は本発明に使用される伝送フオー
マツトの一例を示す構成図、第４図は本発明の実
施例の作用を説明するタイムチヤート、第５図は
送信方法についての他の実施例によるタイムチヤ
ート、第６図は時間差検出回路の構成の一例を示
すブロツク図、第７図はクロツク信号SOとSO
（SOO）の関係を説明するタイムチヤートであ
る。 ４，８…継電装置、５，９…送受信装置、１
１，２１…信号送信回路、１２，２２…受信回
路、１３，２３…クロツク信号発生回路、１４，
２４…同期信号生成回路、１５，２５…時間差検
出回路、１６，２６…信号合成回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ デジタル信号として送受し合う送受信装置の
   サンプリング時刻を同期させるサンプリング時刻
   同期装置において、上記各端子には基準信号とし
   てのクロツク信号発生回路とデジタル信号を送受
   する送受信装置とをそなえ、デジタル信号には送
   信同期信号と時間データとを含めて前記デジタル
   信号の送信をクロツク信号と一定タイミング関係
   にして送信し、相手端から受信した前記デジタル
   信号中の特定点の受信時刻を受信側クロツク信号
   を基準とする相対時刻で表わして送信端へ返送す
   る伝送フオーマツト中へ格納し、相手端から受信
   した同期信号を受信した周期の次の周期または所
   定周期だけ遅れた周期に送信同期信号として相手
   端に返送し、自端において前記同期信号の送信か
   ら受信までの時間と、前記クロツク信号を基準と
   した相対時間と、前記送信に際しての所定周期と
   から、相手端子と自端子とのクロツク信号のタイ
   ミングのずれ及び受信したデジタル信号の発信時
   点を夫々検出し、前記対向端子のうちの一方端子
   または両端子において前記クロツク信号によるタ
   イミングのずれを零とするようクロツク信号を制
   御すると共に、相手端子からのデジタル信号の発
   信時点を特定することを特徴とするサンプリング
   時刻同期装置。