JP2006135868A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチドロップ方式の通信システムにおける通信の競合を回避すること。
【解決手段】 親局は、通信路上で通信が行われていない状態が第１の時間継続するたびに各子局にポーリング信号を送信する。各子局は、親局からのポーリング信号を受信するたびこれに基づいて同期を確立する。各子局は、監視対象の異常を検知したときには、通信路上で通信が行われていない状態が第２の時間（第１の時間よりも短い）継続した後に異常検知信号を親局に送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、親局と複数の子局との間で共通の通信路を用いて情報のやりとりを行うマルチドロップ方式の通信システムに関する。

配電線遠方監視制御システム（配電線遠制システム）では、配電線経路上に設けられた複数の子局と電力会社の営業所等に設けられた親局との間で種々の監視制御情報のやりとりが行われている。配電線遠制システムにおいて各子局は、配電線の状態を監視し、異常を検知したときにはコンテンション方式で親局に通知を行う。

一対の通信ケーブルの上に親局と複数の子局を配置し情報の交換を行うマルチドロップ方式は伝送路がシンプルでイニシャルおよび運用コストが安価であるため、配電線遠制システムにおいても親局−複数の子局間の通信をマルチドロップ方式で行っている場合がある。
特開２０００−２２４２０１号公報 特開平１１−２０５３４６号公報 特開平９−１３５２４８号公報 特開平７−１８４２７９号公報 特開平５−４８６１０号公報

マルチドロップ方式の配電線遠制システムでは、配電線に広範囲の停電が発生した場合、その範囲の子局が一斉に親局へ停電の通知を行うという状況が起こりうる。このような状況においては回線使用権の競合が子局間で生じその結果情報の衝突が発生する。これにより情報収集に時間的遅れが生じたり、さらには情報の欠如が生じたりしてシステムの有効活用に支障が生じるおそれがある。

本発明の目的は、マルチドロップ方式の通信システムにおける通信の競合を回避することである。

本発明による通信システムは、親局と複数の子局とが共通の通信路を介して情報のやりとりを行うマルチドロップ方式の通信システムである。親局は、通信路上で通信が行われていない状態が第１の時間継続するたびに複数の子局の各々にポーリング信号を送信する。複数の子局の各々は、親局からのポーリング信号を受信するたびこれに基づいて同期を確立する。また複数の子局は、監視対象の異常を検知したときには、通信路上で通信が行われていない状態が第２の時間（第２の時間は第１の時間よりも短い）継続した後に異常検知信号を親局に送信する。

上記通信システムにおいて、複数の子局には、異常検知信号の送信に関する優先順位が定められており、第２の時間は、この優先順位に応じて子局ごとに異なることが好ましい。

上記通信システムにおいて、複数の子局の各々は、異常検知信号の送信ができなかったときには、通信路上で通信が行われていない状態が第３の時間（第３の時間は第２の時間よりも長く第１の時間よりも短い）継続した後に異常検知信号を親局に再送信することが好ましい。

本発明の通信システムでは、親局からのポーリング信号を受信するたびに複数の子局の各々はこれに基づいて同期を確立するため、監視対象の異常を検知した場合の異常検知信号の送信タイミングの精度が向上し、これにより、複数の子局が一斉に異常検出信号を送信する場合に通信の競合を回避することができる。

本発明の実施形態による配電線遠方監視制御システム（配電線遠制システム）の概略構成を図１に示す。このシステムでは、配電線経路上に設けられた複数の子局３００，４００，５００，６００と電力会社の営業所等に設けられた親局２００との間で種々の監視制御情報のやりとりが行われる。各子局３００，４００，５００，６００は、配電線の状態（電圧値等）を監視し、停電等による異常を検知したときにはコンテンション方式で親局２００に通知を行う。このシステムでは、一つの共通の通信路１００の上に親局２００と複数の子局３００，４００，５００，６００を配置し情報の交換を行うマルチドロップ方式により親局−複数の子局間の通信を行っている。通信路１００としては、たとえば架空地線、メタル通信ケーブル、光通信ケーブル等が用いられる。なお、図には示されていないが親局２００−子局３００〜６００間には中継器が適宜設けられている。

次に、親局２００−子局３００〜６００間で行われる通信について説明する。

親局２００、子局３００〜６００によって通信路１００上に送信されるデータ（パケット）の前後にはそれぞれ先行キャリア、後方キャリアが付加されており、親局２００、子局３００〜６００はこの先行キャリア、後方キャリアを検出することにより通信路１００が空き状態か否かを判定する。

親局２００は、図２に示すように、通信路１００上にキャリアが検出されない状態が時間Ｔ１（たとえば２２０ｍｓ）継続されるたびに、子局３００〜６００に対して順番にポーリング信号を送信する。子局３００〜６００は、親局２００からのポーリング信号のキャリアを利用して、キャリア監視時間計測用のタイマを更新（リフレッシュ）し、同時にキャリア検出用のモデムの感度を自動調整する。そして子局３００〜６００は、通信路１００上にキャリアが検出されない状態が時間Ｔ２（たとえば２１０ｍｓ）継続されると、ポーリング応答（パケット）を親局２００に送信する。このように、通常時（子局３００〜６００により異常が検出されない時）には、親局２００−子局３００〜６００間において常時ポーリングが行われる。

次に、子局３００〜６００により異常が検出された場合について説明する。ここでは図３に示すように、広範囲におよぶ停電が時刻ｔ０において発生し、この停電による異常を各子局３００〜６００が検知した場合を想定する。

広範囲の停電のように複数の子局が同時に異常を検知するような場合、コンテンション方式では複数の子局が同時に親局へ送信を行うことになる。これによる通信の競合を回避するため、子局３００〜６００には送信待ち時間が定められている。子局３００〜６００は、通信路１００上にキャリアが検出されない状態がこの待ち時間継続されると、停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。

子局３００〜６００の送信待ち時間は次のように定められている。優先して送信を行うことができる子局（優先指定局：ここでは子局３００とする。）に送信待ち時間Ｔ２０（たとえば４０ｍｓ）が設定される。現在送信した子局の次に送信可能な子局（次送信局）には送信待ち時間Ｔ２１（たとえば２０ｍｓ）が設定される。現在送信した子局の次の次に送信可能な子局（次々送信局）には送信待ち時間Ｔ２２（たとえば３０ｍｓ）が設定される。この送信待ち時間（Ｔ２０，Ｔ２１，Ｔ２２，…）の差はモデムのキャリア監視の処理時間、つまり性能により規定される値であり限りなく“０”であることが望ましい。子局３００〜６００は管理番号等によりあらかじめ順位づけされている。ここでは子局３００、子局４００、子局５００、子局６００の順に順位づけされているものとする。この場合、子局３００が現在送信したときには子局４００が次送信局となり子局５００が次々送信局となる。また、子局４００が現在送信したときには子局５００が次送信局となり子局６００が次々送信局となる。その他の子局（優先指定局、次送信局、次々送信局のいずれにも当てはまらない子局）には送信待ち時間Ｔ３０（たとえば１２０ｍｓ）が設定される。なお、上述の送信待ち時間の関係は、「Ｔ２１＜Ｔ２２＜Ｔ２０＜Ｔ３０（＜Ｔ１）」のようになっている。

時刻ｔ０（図３）において停電が発生した後、ポーリング信号の後方キャリアが親局２００および子局３００〜６００において検出され、時刻ｔ１から親局２００および子局３００〜６００は送信待ち時間のカウントを開始する。親局２００は次のポーリングのための待ち時間Ｔ１のカウントを開始する。優先指定局である子局３００は、待ち時間Ｔ２０のカウントを開始する。この時点では子局４００〜６００は優先指定局、次送信局、次々送信局のいずれにも当てはまらないため、送信待ち時間Ｔ３０のカウントを開始する。この状況においては子局３００の送信待ち時間Ｔ２０が一番短いため、時刻ｔ１から時間Ｔ２０経過後に子局３００は停電状変信号（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００、子局４００〜６００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントを停止（クリア）する。

子局３００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００、子局４００〜６００において検出され、時刻ｔ２から親局２００および子局４００〜６００は送信待ち時間のカウントを開始する。ここでは親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３（たとえば１３０ｍｓ）のカウントを開始する。次送信局である子局４００は、待ち時間Ｔ２１のカウントを開始する。次々送信局である子局５００は、待ち時間Ｔ２２のカウントを開始する。子局６００は、優先指定局、次送信局、次々送信局のいずれにも当てはまらないため、送信待ち時間Ｔ３０のカウントを開始する。この状況においては子局４００の送信待ち時間Ｔ２１が一番短いため、時刻ｔ２から時間Ｔ２１経過後に子局４００は停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００、子局５００〜６００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントをクリアする。

子局４００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００、子局５００〜６００において検出され、時刻ｔ３から親局２００および子局５００〜６００は送信待ち時間のカウントを開始する。親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。次送信局である子局５００は、待ち時間Ｔ２１のカウントを開始する。次々送信局である子局６００は、待ち時間Ｔ２２のカウントを開始する。この状況においては子局５００の送信待ち時間Ｔ２１が一番短いため、時刻ｔ３から時間Ｔ２１経過後に子局５００は停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００、子局６００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントをクリアする。

子局５００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００、子局６００において検出され、時刻ｔ４から親局２００および子局６００は送信待ち時間のカウントを開始する。親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。次送信局である子局６００は、待ち時間Ｔ２１のカウントを開始する。この状況においては子局６００の送信待ち時間Ｔ２１が一番短いため、時刻ｔ４から時間Ｔ２１経過後に子局６００は停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントをクリアする。

子局６００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００において検出され、時刻ｔ５から親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。時刻ｔ５から時間Ｔ３経過後に親局２００は状変クリア信号を送信する。

次に、子局３００〜６００が何らかの理由により停電状変信号を送信できなかった場合の処理について説明する。ここでは図４に示すように、時刻ｔ２〜ｔ３の区間において子局４００が停電状変信号を送信できなかった場合を想定する。この場合、時刻ｔ２から時間Ｔ２２経過後に子局５００が停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。

子局５００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００、子局４００，６００において検出され、時刻ｔ１３から親局２００および子局４００，６００は送信待ち時間のカウントを開始する。親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。次送信局である子局６００は、待ち時間Ｔ２１のカウントを開始する。子局４００は、優先指定局、次送信局、次々送信局のいずれにも当てはまらなくなるため、送信待ち時間Ｔ３０のカウントを開始する。この状況においては子局６００の送信待ち時間Ｔ２１が一番短いため、時刻ｔ１３から時間Ｔ２１経過後に子局６００は停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００、子局４００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントをクリアする。

子局６００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００、子局４００において検出され、時刻ｔ１４から親局２００および子局４００は送信待ち時間のカウントを開始する。親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。子局４００は、ここでも優先指定局、次送信局、次々送信局のいずれにも当てはまらないため、送信待ち時間Ｔ３０のカウントを開始する。この状況においては子局４００の送信待ち時間Ｔ３０が一番短いため、時刻ｔ１４から時間Ｔ３０経過後に子局４００は停電状変（異常検知信号）を親局２００に送信する。親局２００は、この異常検知信号の先行キャリアを検知すると待ち時間のカウントをクリアする。子局４００により送信された停電状変信号の後方キャリアが親局２００において検出され、時刻ｔ１５から親局２００は、状変クリア信号のための待ち時間Ｔ３のカウントを開始する。時刻ｔ１５から時間Ｔ３経過後に親局２００は状変クリア信号を送信する。

このように、何らかの理由により停電状変信号を送信できなかった子局４００は、他の子局３００，５００，６００による一連の送信処理が終了した後に再送信を行うことになる。

上述のように子局３００〜６００の送信待ち時間を設定することにより、複数の子局３００〜６００が同時に親局２００へ送信を行う必要がある場合の通信の競合を回避することが理論的には可能である。ところが実際には、各子局３００〜６００におけるタイマの誤差やモデム感度の誤差等により通信の競合が生じてしまうことがある。たとえば、図３の時刻ｔ１〜ｔ２の区間において、タイマの誤差により子局３００による待ち時間Ｔ２０のカウント終了と子局４００による待ち時間Ｔ３０のカウント終了とがほぼ同時刻になってしまい、子局３００と子局４００とからほぼ同時に停電状変信号が送信されてしまったり、時刻ｔ１から時間Ｔ２０経過後に子局３００により送信された異常検知信号の先行キャリアがモデム感度の誤差により子局４００において検知されず、時刻ｔ１から時間Ｔ３０経過後に子局４００により異常検知信号が送信されたりして通信の競合が生じてしまうことがある。しかし本実施形態では、通常時（子局３００〜６００により異常が検出されない時）には、親局２００−子局３００〜６００間において常時ポーリングが行われ、これにより子局３００〜６００において時間計測用のタイマの更新（リフレッシュ）およびキャリア検出用のモデムの感度の調整が行われているため、上述の理由による通信の競合を回避することができる。

本システムを構成する親局および子局は回線上の通信状況（回線の使用中／不使用中）を個々に常時監視し、通知内容に応じて自局の通知のタイミングを１／１０００秒単位で管理する。このタイミング管理を成立させるため、本システムを構成する局すべてが定周期通信（ポーリング）の送受信処理にて回線監視ロジックの同期をとることをソフト手法にて実現する。これにより、ハード的には非同期運用でしかない回線をソフト手法により同期運用として扱えるようになる。

この運用のもとでは、同一回線上に設置された子局が複数のグループに分けられ、各グループについて１つの優先子局が指定される。つまり、優先子局に指定されたリーダ−子局のもとでソフト的にグループ化され集団を形成する。

優先子局は、回線監視にて状変通知の先導役を最重要事項として処理する。優先子局傘下の同一グループ子局では次のような処理が行われる。自グループのTop（優先子局）の送出電文内容を確認した次子局はスタンバイに入る。マルチドロップの優位性（すべてが通信内容を判読できる）を最大限生かし、次々子局は次子局が通知を出すのを待つ（監視Waitモード）処理に入る。これにより、優先子局が通知すれば傘下の子局は次々に情報の通知を完結できることを保証している。この処理のポイントは、停電状変通知時には決してグループ以外が通信権を取れないように回線空き時間を最小に保つことである。そのため、自分より前の子局が通知しなかった場合は自動的に理論的タイムアップにて通知するようソフト処理を施している。

たとえば一つの回線上に一変電所の６フィーダーエリアの配電線を監視している場合には、優先子局は６グループ分として６局指定され、フィーダー単位でグループが設定される。バンク停電（全フィーダー停電）のときは優先子局ナンバーがもっとも若いものが通知し、次グループ、次々グループと継続する。このグループ、優先指定は親局から遠隔設定にて書き換えが可能で配電線の運用形態の変更に対応可能になっている。

以上のように本実施形態では、ハードによる回線監視機能の強化・管理の充実およびシステムソフト的にグループ化処理の手順実行実現により競合回避が実現されている。

なお、上述のグループ化のシステム構成はマルチドロップの優位性を引き出すとともに有線ではないがマルチドロップ的に情報の有無の監視が可能な無線システムには有効である。グループ指定による通知コントロールはシステム機能上ポーリングシステムにコンテンション機能を追加したものであり、特別小電力無線を使用した監視システムにおいても電波法の連続通信時間規制の制約を回避したもので構築できる。

本発明はマルチドロップ方式の通信システムに有用であり、たとえば、配電線遠方監視制御システムにおける親局−子局間の通信等に適用可能である。

さらに、無線を伝送媒体にしたシステムにおいても伝送路と親局・子局の関連性から本発明は最適である。本発明によれば伝送路として空中線伝送方式を採用し且つ周波数割り当てが限定された条件（１ｃｈ割り当でも可）で複数（多数）の子機を親／子の従属性を持つシステムに展開が有効である。優先指定を複数設定することにより子機グループを優先子機数分構築でき、同一エリア内の子機すべてに対しシステム的位置づけを割り当てられ高効率的伝送路運用が実現できる。無線の場合は、この方式の採用により優先子機のグループ展開をソフト的に定義し実施する事で有線方式のケーブル敷設の物理的制約を回避できる事から優先子機をブランチ起点とした伝送路のツリー構築が実現され事実上伝送路長（運用管理エリア）を広げることが付帯的に実現される。

本発明の実施形態による配電線遠方監視制御システムの概略構成を示す図である。 通常時における親局・子局の動作を説明するための図である。 停電発生時における親局・子局の動作を説明するための図である。 ある子局が送信できなかったときの動作を説明するための図である。

符号の説明

１００ 通信路
２００ 親局
３００，４００，５００，６００ 子局

Claims (3)

1. 親局と複数の子局とが共通の通信路を介して情報のやりとりを行うマルチドロップ方式の通信システムであって、
   前記親局は、
   前記通信路上で通信が行われていない状態が第１の時間継続するたびに前記複数の子局の各々にポーリング信号を送信するものであり、
   前記複数の子局の各々は、
   前記親局からのポーリング信号を受信するたびこれに基づいて同期を確立し、
   監視対象の異常を検知したときには、前記通信路上で通信が行われていない状態が第２の時間継続した後に異常検知信号を前記親局に送信するものであり、
   前記第２の時間は前記第１の時間よりも短い、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１において、
   前記複数の子局には、前記異常検知信号の送信に関する優先順位が定められており、
   前記第２の時間は、前記優先順位に応じて子局ごとに異なる、
   ことを特徴とする通信システム。
3. 請求項１において、
   前記複数の子局の各々は、
   前記異常検知信号の送信ができなかったときには、前記通信路上で通信が行われていない状態が第３の時間継続した後に前記異常検知信号を前記親局に再送信するものであり、
   前記第３の時間は、前記第２の時間よりも長く前記第１の時間よりも短い、
   ことを特徴とする通信システム。
   
   

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