JPS6324496A - サンプリング信号同期方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は１例えば送電線の保護継電装置に利用するサ
ンプリング信号同期方式に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にデジタル保護継電装置においては、両端電流をＰ
　ＣＭ　（Ｐｕｌｓｅ’　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ）化して互いに比較するキャリヤリレーが用いられ
るようになった。この比較式保護継電装置は、送電線の
両端局の電流の瞬時値を一定周期でサンプリングＡ／Ｄ
変換した後、例えば、マイクロ回線を用いて相互に相手
局へ伝送し、各々自局のサンプリング値と比較すること
により送電線の系統故障を監視するようにしている。

この場合１両端局でのサンプリングタイミングは共に同
一時刻でなければならず、また、データを送出してから
相手局が受信するまでの時間、すなわち伝送遅延時間は
、サンプリング周期より大きくその数倍となるのが普通
である。従って、サンプリングタイミングには、一連の
繰り返し番号を付して、両端局で同一時刻にサンプリン
グしたデータには、同じ番号を付して伝送し合わなけれ
ばならない。そしてこの様な信号同期方式の保護継電装
置では、サンプリングタイミングとサンプリング番号と
の同期手段が非常に重要な課題となっている。第４図は
例えば特開昭５０−４９６４５号公報に示された従来の
サンプリング信号同期方式を示す原理図で、図において
Ｓｌ、　Ｓ２は特定のサンプリングナンバーのデータ（
以下、Ｓｌ、　Ｓ２と略称）、Ｔよけ主局におけるＳｌ
の送信から８２の受信までの時間、Ｔ２は従局における
Ｓ２の送信から８１受信までの時間、また、ＴはＳ□１
５２の送信周期を示す。

次に動作について説明する。特定のサンプリング番号の
データ（Ｓｌは主局から従局へ送信するデータ、Ｓ、は
従局から送信する信号）の送受信に関する時間的な関係
を略記すると第４図の如く示される。まず、主局から出
たデータＳ、が従局に着くまでの時間と、従局から出た
データＳ２が主局に着くまでの時間とが事実上無視でき
る程度で互いに等しいものとし、これを伝送遅延時間Ｔ
ｄとする。

この様に上下方向の伝送遅延時間が等しい伝送路は、実
際に構成できる。また、データＳ１及びＳ２の送信周期
Ｔは、変動分を考慮した伝送遅延時間Ｔｄの最大値の少
なくとも２倍以上にするという前提条件がある。

そして主局におけるデータＳ工の送信からデータＳ、の
受信までの時間Ｔ１を主局にて計測し、従局におけるデ
ータＳ２の送信から、データＳ０の受信までの時間Ｔ２
を従局にて計測する。そして、主局は、前記時間Ｔ工を
データ伝送フォーマット上に乗せ込み、従局へ送出し、
従局では、時間Ｔ１を受信する。また、逆に従局は、前
記時間Ｔ２を主局へ送出し、主局ではこれを受信する。

この時、第４図（ａ）は、主局からのデータＳ、の伝送
を示す下向きの斜線と、従局からのデータＳ２の伝送を
示す上向きの斜線とが互いに交差する場合で、時間Ｔ１
＋Ｔ、＝２Ｔｄとなる関係が成立している場合を示す。

この第４図（、）は、従局からのデータＳ２の送信が主
局からデータＳ□の送信よりも時間的に遅れている場合
であり、従局送信部のクロックパルスの位相（タイミン
グ）を少し進めて、従局からの送信を全体に図の矢印の
ように左方向へ移動させなければならない事がわかる。

すなわち、Ｔ１〉Ｔ２ならば従局からの送信を早め、ま
たＴ工〈Ｔ、ならば、従局からの送信を遅らせる必要が
あると判定できる。

これは、主局、従局いずれかの片端局のみ、または、両
端局で、各々クロックパルスの位相制御を行ないＴ□＝
Ｔ、とする様に制御してもよい。

そして、Ｔ１＝Ｔ、となった場合は、特定のサンプリン
グ番号のデータＳ、と８２とがまったく同時刻に送信さ
れたことになり、従って、その他のサンプリング番号の
データを含めたすべての動作が主局と従局とで同一時刻
に行なわれる事になり、サンプリング信号の同期が完全
となる。

上記の方法にて、あらかじめ定められた特定の同一サン
プリング番号のデータＳ１．Ｓ、の送信タイミングを合
わせて、主局と従局のサンプリング・タイミングを一致
させる。この時、主局または従局のいずれかで、サンプ
リング・タイミングを合わせる為に、クロックパルスの
位相を進めるか、遅らせるかして合わせていくが、この
調整時間幅は、特定のサンプリング番号のデータＳ工ｔ
ＳＺの送信する周期Ｔの最大１／２の時間となる。この
サンプリング・タイミングがずれている時間すなわち調
整時間幅を一度にずらしてしまうと、データ伝送上送信
するタイミングをいきなり変化させる事になり受信端側
にて受信データエラーとなる。

この為、実際上は受信データエラーを生じない範囲の極
めて短い時間だけサンプリング・タイミングをずらして
、これを複数回繰返して最終的な調整時間幅をずらして
行く。この為、サンプリング信号の同期をとるのに長時
間を要していた。

また、サンプリング同期をとる為に計測する時間、すな
わち自局が、特定サンプリング番号のデータＳ、または
Ｓ７を送信してから、相手局の同一サンプリング番号の
データＳ、またはＳ、を受信するまでの時間は、特定サ
ンプリング番号のデータを送信する周期Ｔの時間を計測
できるものである事が必要である。時間計測精度にもよ
るが、比較的大きいビット数の時間計測カウンタが必要
である。

従って、相手局へ送信する時間データ（Ｔ、またはＴ、
）のビット数も多く、伝送フォーマット上に多くのビッ
ト数を占有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のサンプリング信号同期方式は、以上のように構成
されているので、サンプリングタイミングを一致させる
のに、特定データの送信周期Ｔの最大１／２の時間ずら
していく必要があり、同期をとるのに長時間を要してい
た。また、同期調整用の計測時間も前記送信周期Ｔの分
だけ必要で、ビット数も多く、伝送フォーマット上も多
くのデータ長が必要で効率が良くない等の問題点があっ
た。

この発明は、上記のような問題点を解決する為になされ
たもので、主局および従局のサンプリングタイミングを
、短時間で一致させるとともに、時間計測も短時間でよ
く時間データのビット数を短くして、伝送効率を高めた
サンプリング信号同期方式を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るサンプリング信号同期方式は。

主局及び従局において各々サンプリングタイミングから
特定サンプリング番号のデータ受信までの時間を計測し
、その計測時間を主局と従局間で相互に伝送し合うとと
もに、主局および従局において特定サンプリング番号の
データを受信した事を示す情報として特定サンプリング
番号のデータ受信時の自局のサンプリング番号（以下受
信確認番号と呼称する。）を各々相互に伝送しあい、各
々の計測時間を比較し、一致する様に制御して各サンプ
リングタイミングを同期させる。サンプリング番号の同
期については伝送し合う受信確認番号から相手局とのサ
ンプリング番号差を主局、従局各々で認知し、そのサン
プリング番号差を変更することなく、該サンプリング番
号差をもって保護継電装置等の演算処理に反映させるこ
とにより制御するようにしたものである。

〔作用〕 この発明におけるサンプリング信号同期方式は、各サン
プリングタイミングのうち直前のサンプリングタイミン
グから特定サンプリング番号のデータ受信までの時間を
計測し、主局および従局間で伝送し合った時間データ子
工、Ｔ２を比較し、前記両者が等しい値となる様に伝送
送信タイミングを制御し、主局と従局の各サンプリング
タイミングのみを一致させる。

そして、自局が特定サンプリング番号のデータを送信し
てから、相手局がこの特定のサンプリング番号のデータ
受信を表わす受信確認番号を返信してくるまでの自局の
サンプリングタイミングの数（すなわち、サンプリング
周期数）を計測し、認識することにより自局から相手局
までの伝送路での伝送遅延時間Ｔｄを知ることが出来相
手局とのサンプリング番号の差を知る事ができる。そし
てそのサンプリング番号差を変更することなくそのサン
プリング番号差をもって保護継電装置等の演算処理に反
映させることによりサンプリング番号とサンプリングの
両者の一致を図り、両端局のサンプリング信号を周期さ
せる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
第４図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第１
図において、Ｔはサンプリング番号の周期を表わし、こ
こでは電力系統の周波数（５ｏｒｈ、または６］（ｚ）
における１サイグル（電気角３６０度相当）である。Ｔ
ｏは、サンプリングタイミングの周期で、電気角３０度
とし。

特定サンプリング番号をｒＯＪとしている。

また、ＴＭは、主局において、相手局である従局から、
特定サンプリング番号のデータＳ２を受信または、特定
サンプリング番号のデータＳ１受信時の従局のサンプリ
ング番号（受信確認番号）Ｎ１が乗せられたデータを受
信した時の、直前のサンプリングタイミングからの時間
Ｔｓは従局において、主局から特定サンプリング番号の
データＳ１または、特定サンプリング番号のデータＳ２
受信時の主局のサンプリング番号（受信確認番号）Ｎ２
が乗せられたデータを受信した時の、直前のサンプリン
グタイミングからの時間である。

受信確認番号のＮ１．Ｎ２は、それぞれ主局および従局
で、相手局から特定サンプリング番号のデータＳ１．Ｓ
、を受信した事を示すデータであり、特定のサンプリン
グ番号のデータＳ工ｌｓ２を受信した時には、その時の
自局のサンプリング番号を、それ以外の時には特定のサ
ンプリング番号のデータＳ１．Ｓ、を受信していないこ
とを示す何らかのデータを返信するものとする。そして
、主局から出たデータＳ、が従局に着くまでの時間と、
従局から出たデータＳ２が主局に着くまでの時間とが。

事実上無視できる程度で互いに等しいものとし、これを
伝送遅延時間Ｔｄとする。

次に第３図にこの発明の一実施例として電流差動継電装
置に用いた場合のシステム構成図（１端子分の構成）を
示す。

まず、電流差動継電装置１はアナログフィルター２．サ
ンプルホールド３、Ａ／Ｄ変換器４の系統電流入力部、
自局データ送信部５、他局データ受信部６、マイクロプ
ロセッサを有する差動演算部７及び、サンプリング同期
制御部８から構成されている。

そして、電流差動継電装置１では、送電線からＣＴ入力
により両端局の電流の瞬時値を一定周期でサンプリング
しＡ／Ｄ変換した後、ＰＣＭ伝送方式で信端及び多重変
換装置９を経由して相互に相手局へ伝送しく例えば、マ
イクロ回線や光ファイバー等により）各々自局の値と比
較することにより送電線の系統故障を監視する。この場
合サンプリング同期制御部８により自局のサンプリング
信号ＳＡＭと他局のサンプリング信号との同期をとり、
同期がとれている期間は差動演算を行う。

同期がとれていないと演算は行われず継電装置としては
ロック状態となる。

次に第１図の動作について説明する。まず、主局および
従局でのサンプリングタイミングは、電気角３０度間隔
としている。従って、サンプリング番号は、各サンプリ
ングタイミングに割付けられており、サンプリング番号
は０，１，２，３゜・・・・・・９，１０．１１と１２
個の数値で表現される。

主局及び従局におけるサンプリングタイミングの間隔Ｔ
。は互いに等しいものとする。

主局および従局からは、一定周期（Ｔ　＝　Ｔ、　Ｘ１
２）毎に特定サンプリング番号のデータＳ□およびＳ、
が送信される。主局から送信されたデータＳ１は、伝送
遅延時間Ｆｌ−ｄ後に、従局に着信する。この時、従局
では、各サンプリングタイミングのうちデータＳよが着
信する直前のサンプリングタイミングからデータＳ１を
受信するまでの時間をＴｓとして計？１１１Ｉする。そ
して従局では、主局からのデータＳ、を受信すると必ら
ず次のサンプリングタイミングの主局への送信データに
「Ｓ工受信」を表わす（以下略して受信確認番号Ｎ１と
略称する）Ｓ１受信時の従局のサンプリング番号Ｎ、を
乗せて、従局から主局へデータを送信する。第１図の例
では従局がサンプリング番号１１９　ＩＩの時に主局か
らデータＳ１が着信しており、従局ではサンプリング番
号ｉ＋　１　Ｏｒ＋の送信データに受信確認番号Ｎ１（
つまりＬｄ　９１１　）を乗せ込んで、従局から主局へ
送信する。この時に従局で先に計測した時間Ｔｓをあわ
せて主局へ伝送する。主局では、従局からの受信確認番
号Ｎ１及び計測時間Ｔｓを受信すると共に自局がサンプ
リング番号ＬＬ　７　ＩＩであることを認知する。そし
て、各サンプリングタイミングのうち受信確認番号Ｎ１
が着信する直前のサンプリングタイミングから受信確認
番号Ｎ１を受信するまでの時間をＴＭとして計４１ｇす
る。

ここで、まず主局において従局から伝送されてきた時間
データＴｓと、自局で計測したＴＭを用いて主局と従局
のサンプリングタイミングのみを合致させる制御を行な
う。

第１図より明らかなように伝送遅延時間Ｔｄ。

主局−従局間のサンプリングタイミング差へＴと各サン
プリング周期Ｔ。どの間には次式の関係が成立する。

Ｔｄ＋ΔＴ　＝ｎ　Ｔｏ　＋　Ｔ　ｓ　　　　　（１）
Ｔｄ　　　　＝ΔＴ＋ｍＴｏ＋ＴＭ　　　　（２）上記
（１）、（２）式より伝送遅延時間Ｔｄを消去し式をま
とめると（３）式が導出される。

０又は−Ｔ、のいずれかの値しかとり得ないことは明ら
かである。

従って、サンプリングタイミング差ΔＴを零にするため
には（３）式に前記条件を代入して得られた（４）式を
満足するように、従局もしくは主局のサンプリングタイ
ミングを調整すればよい。

ｍにより判断できる。主局にて、従局からの受信確認番
号Ｎ１を受信した時のサンプリング番号をＳＡ（第１図
の例ではＩＩ　７　＋＋　）とすると、上記、整数ｎ、
ｍとの間に以下の式がなり立つ。ＴＭＩＴｓ及びＳＡの
各値は主局にて、自明であり、これにより、 （１）ＳＡ：奇数の場合 ５Ａ−Ｉ　　　　　　　ＳＡ−１ ｍ　＝ （２）ＳＡ：偶数の場合 ＳＡ　　　　　　　　ＳＡ このようにｍ、ｎ値を算出でき、（３）式に代入してサ
ンプリングタイミング差ΔＴを求めることができる。

次いで、主局と従局のサンプリング番号を相互に認識す
る方法を述べる。

第２図は、第１図に対して、前記のサンプリングタイミ
ング差ΔＴを零にする制御を施こした後の状態を示して
おり、主局の特定サンプリング番号４１０　＋＋のデー
タＳ、を従局が受信し直後のサンプリングタイミングＩ
ｔ　１０　＋＋にて「Ｓ１受信」を示す受信確認番号ｒ
ｔ　９　ｕを乗せ込み主局へ送信する。主局ではこの受
信確認番号を受信した時の自局のサンプリング番号ＳＡ
”７”を記憶すると共に、この受信確認番号゛′９″′
も記憶する。

主局のサンプリング番号″７′″で、従局からのフラグ
Ｆ１が到着したということは、（２）式により、主局−
従局間の伝送遅延時間Ｔｄが２Ｔ。

＋ＴＭ　（＝Ｔ　ｓ　）に他ならず、従局からの受信確
認番号が１１９１１であるということは従局のサンプリ
ング番号が主局のそれと比較して６だけ進んでいる（６
だけ遅れている）ことがわかる。この状態を数式で表わ
すと、（５）式となる。εは従局に対する主局のサンプ
リング番号の遅れ数を示す。

ＳＡ−１ ｉ＝、（受信確認番号）−−（５） 第２図の例では受信確認番号＝９，５Ａ＝７よりε＝６
となり、主局が従局に対して６サンプリング番号分だけ
遅れていることを示している。

（５）式中受信確認番号はＯ〜１１の整数値、ＳＡは１
〜１１の奇数値をとる。ε値と主局〜従局ング番号差を
知ることができる。また従局においても前記と同様の方
法で主局との間のサンプリング番号差とを知ることがで
きる。

一般に同一サンプリングタイミングのデータを用いて演
算処理するには各サンプリングタイミング毎に送信され
てきたデータをメモリ等の記憶装置に一担畜えて、同一
サンプリングタイミングのデータが得られた時に初めて
そのサンプリングデータの演算処理を行なう。従って同
一サンプリングのみが保証され伝送系の伝送遅延時間Ｔ
ｄによるサンプリング番号差が生じても、その差の値が
明確になれば受信データを演算処理する上で何ら不都合
はない。

従ってデータの演算処理を行う演算処理装置にサンプリ
ング番号差を認識させれば所期の目的は達成できる。

また、上記実施例では、サンプリング同期制御部８を保
護継電装置１内部に持つ場合について説明したが、サン
プリング同期制御部８は保護継電装置外部（例えば信端
等）にあってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する
。

更に上記実施例では、主局に於いてサンプリングタイミ
ングを制御するようにしたが、従局に於いても同様の演
算・制御を実施することによっても上記実施例と同様の
効果を奏する。

また、上記実施例では主局に於いてサンプリングタイミ
ング制御したが、主局・従局、両局に於いて、同様の演
算を実施し、各々自局に於いてサンプリングタイミング
を制御すればサンプリングタイミングの同期に要する時
間は１／２となり、なお−層の高速化を図ることができ
る。サンプリング番号の認識処理については主局又は従
局のいずれにおいても必要である。

上記実施例では、主局・従局の２局間の場合について説
明したが、３局間以上の場合であってもよく、例えば３
局間では、まず２局間に於ける実施例と同一の制御を行
うことにより同期をとる。

次いで残りの１局と上記同期のとれた２局の内、１局と
の間で実施例と同一制御により同期をとれば、上記実施
例と同様の効果を奏する。また、上記実施例では保護継
電装置の場合について説明したが、距離がある地点間で
、同時刻性の必要な、例えば地震計・標準時計等であっ
てもよく上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、サンプリング番号の
同期については伝送し合う受信確認番号から相手局との
サンプリング番号差を主局、従局各々で認知し、該サン
プリング番号差をもって保護継電装置等の演算処理に反
映させて制御するようにしたので、特定サンプリング番
号受信時相手局に返信するフラグは数ビットで構成でき
、又。

４（り定・伝送時間データは最大サンプリングタイミン
グの間隔Ｔ０でよく、伝送フォーマット上の伝送効率が
増加し、かつ、主局−従局間のサンプリング同期を速や
かにとれる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるサンプリング信号同
期方式の原理を示す説明図、第２図はサンプリングタイ
ミングと送受信信号を示すタイムチャート、第３図はこ
の発明の一実施例による電流差動継電装はのシステム構
成図、第４図は従来のサンプリング信号同期方式の原理
を示す説明図である。 図において、Ｓｌ、Ｓ、は特定サンプリングナンバーの
データ、Ｔ、、Ｔ２はＳ、、Ｓ２間の送信時間。 Ｔは送信周期、Ｎ１．　Ｎ２は受信確認番号、Ｔｓ。 Ｔ−まＪｔ測待時間Ｔｄは伝送遅延時間である。 特許出願人　　三菱電機株式会社 代理人　弁理士　　１）澤　博　昭　　　□（外２名） 君　ＲｄＱ 相定　　　　　　　ｂカ β蒼両 第１図（。） 第１図（ｂ） 手続補正書（自発） １．事件の表示　　　特願昭６１−１６８８７１号２、
発明の名称 サンプリング信号同期方式 ３、補正をする者 代表者　志岐守哉 ４、代　理　人　　　郵便番号　１０５住　所　　　　
東京都港区西新橋１丁目４番１０号５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 （２）明細−（Ｆをつぎのとおり訂７ｆ：する。 明細：（Ｆをつき゛のとおり訂正する。 （３）別紙の通り第１図を補正する。 ７、添付書類の目録 （１）補正後の特許請求の範囲を記載した書面　　１通
（２）補正後の第１図を記載した書面　　　　　　１通
以上 補正後の特許請求の範囲 対向する伝送路の両端にサンプリングデータを送受信す
る２組の装置を設け、一定周期で繰返えすサンプリング
番号を付加した同一サンプリングの伝送フォーマットデ
ータを送受信するサンプリング信号同期方式において、
前記同一のサンプリング番号が発生する周期Ｔを各々の
伝送遅延時間の２倍より太きくし前記伝送フォーマット
上の特定サンプリング番号の送受信信号時間を測定し前
記特定サンプリング番号の受信直後、または一定時間遅
延後の相手局送信タイミングで自局へ特定サンプリング
番号の受信確認番号と測定時間とを返送し自局で前記受
信確認番号を受信するまでの時間を測定し、自局で前記
受信確認番号を受信した時の自局の送信タイミングを示
すサンプリング番号と返送してきた受信確認番号との２
量の測定時間とから自局と相手局の同一サンプリング番
号が発生するタイミング差を求め、該タイミング差を零
にするために自局の送信タイミングと同期したサンプリ
ングタイミングを調整し、かつ、送信タイミングのサン
プリングタイミング差を零にするように調整すると共に
、該サンプリング番号差を認識して両端局での同期を制
御するようにしたことを特徴とするサンプリング信号同
期方式。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対向する伝送路の両端にサンプリングデータを送受信す
   る２組の装置を設け、一定周期で繰返えすサンプリング
   番号を付加した同一サンプリングの伝送フォーマットデ
   ータを送受信するサンプリング信号同期方式において、
   前記同一のサンプリング番号が発生する周期Ｔを各々の
   伝送遅延時間の２倍より大きくし前記伝送フォーマット
   上の特定サンプリング番号の送受信信号時間を測定し前
   記特定サンプリング番号の受信直後、または一定時間遅
   延後の相手局送信タイミングで自局へ特定サンプリング
   番号の受信確認番号と測定時間とを返送し自局で受信番
   号を受信するまでの時間を測定し、自局で受信番号を受
   信した時の自局の送信タイミングを示すサンプリング番
   号と返送してきた受信確認番号との２量の測定時間とか
   ら自局と相手局の同一サンプリング番号が発生するタイ
   ミング差を求め、該タイミング差を零にするために自局
   の送信タイミングと同期したサンプリングタイミングを
   調整し、かつ、送信タイミングのサンプリングタイミン
   グ差を零にするように調整すると共に、該サンプリング
   番号差を認識して両端局での同期を制御するようにした
   ことを特徴とするサンプリング信号同期方式。