JP4051840B2 - 分散されているシステム機器の同期装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散されているシステム機器を同期させる装置に関し、特に、電力系統の多端子故障点標定装置および計測装置等においてサンプリングタイミングの同期をとるのに好適な同期装置に関する。また、中央装置及び分散設置されている各端末装置が伝送路により接続されて成る分散制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
遠隔多地点の系統情報を、分散設置された各端末装置で収集し、これら収集データ(サンプリングデータ)を中央装置に送信して演算するシステムにおいては、このデータ収集のサンプリングタイミングの同期をとる必要がある。
【0003】
従来、電力系統でデータサンプリングをする場合は、PCM キャリアリレーや分散型変電所構内LAN を用いて、伝送系から電気角30度(50Hz 系で1666.6・・・ ms)毎に基準信号を取得してサンプリングタイミングの同期制御を行っている。ここでは、比較的短い周期の同期基準が得られるため、クロックの発振周波数の変動誤差を検出して補正する必要がなかった。
【0004】
また、関連する従来技術として、特開平8-056153号には、温度補償発振器を適用し、発振器周辺の温度を検出し、これに対応した温度補償レベル(アナログ値)により、発振ループ内にある可変容量素子の容量を変化させ発振周波数を制御することが記載されている。さらに同公報には、GPS(全地球測位システム) の出力信号(期待値F)を用い、クロック(電圧制御発振器)でGPS 出力信号を計測し、期待値からのずれを検出し、その誤差から補正レベルをアナログ変換し、電圧制御発振器を制御することでクロック発振周波数を制御する方式が記載されている。
【0005】
すなわち、この従来技術は、UTC(協定世界時) に同期した基準パルスを出力するGPS 受信手段と、基準パルスを用いて発振器の出力周波数と与えられた期待周波数との誤差を検出する周波数誤差検出手段と、周波数誤差に基づいて誤差を低減させる制御信号を生成する制御信号生成手段とを発振回路に備えたものである。さらに、この従来技術の発振回路は、周波数誤差の変化量に応じた回数の前記周波数誤差を平均する平均化手段を備えている。
【0006】
これらの構成により、GPS 受信手段から出力された高精度の基準パルスが利用されて、発振器の出力周波数の期待周波数から偏差が検出され、その偏差を縮小するように発振器が制御される。さらに、GPS 受信手段の受信状態により生じる基準パルスの変動が平均化手段により緩和される。その結果、高精度で高い安定性を有する発振周波数を得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した電力系統でデータサンプリングをする場合に、電気角30度のタイミング同期を実現するために、GPS の1秒基準信号のように周期の長い信号を基準として用いると、基準発振器(クロック)の周波数変動誤差を補正することが不可欠となる。
【0008】
また、GPSアンテナを設置する周囲の環境が悪かったり周囲環境が変化したり、あるいはGPS受信機の設定に誤りがあると、GPS基準タイミングの出力が安定せず、場合によってはタイミング自体出力しない事も有り得る。また、電源起動時には、GPS基準タイミングの出力が安定して得られるようになるまでにある程度の時間を必要とする。また、GPSアンテナを設置する周囲の環境の変化などによって、一時的に、GPS基準信号が得られなくなる場合も考えられ、この場合、上記同期制御は不可能となる。また、例えば変電所間のように遠く離れて分散設置された装置間のタイミング同期の不具合等を、人が目視確認評価するのはほとんど不可能であった。
【0009】
そこで、本発明は、分散されたシステム機器それぞれにおいて、クロックの補正を可能にしてシステム各機器の同期をとり、ある期間GPS基準信号が受信できなくなったり、過渡的にGPS基準信号が変動/停止した場合でも、安定したシステム同期及びサンプリングデータの同期を可能とし、特に遠距離分散設置された各装置間のタイミング同期性能を比較的容易に試験/評価でき、不具合を自動的に検出してシステムの信頼性を向上させることを課題とした。
【0014】
請求項1の発明は、入力される分周値に基づき基準クロックを分周して内部基準信号を生成する分周回路と、入力された外部基準信号と前記内部基準信号との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差の絶対値と予め設定される所定値とを比較して、該位相差の絶対値が該所定値よりも大きい場合には、予め設定される基本分周設定値と予め設定される前記分周値の第1調整幅とに基づき前記分周値を決定して該分周値を前記分周回路に入力させ、該位相差の絶対値が該所定値以下の場合には、前記基本分周設定値と、予め設定される、前記第1調整幅より小さい前記分周値の第2調整幅とに基づき前記分周値を決定して該分周値を前記分周回路に入力させる分周値設定手段と、を各システム機器ごとに備え、前記分周値設定手段は、更に、前記位相差の絶対値と前記何れかの調整幅に基づいて前記外部基準信号の1周期内の有効期間を決定し、該有効期間内では前記何れかの調整幅に基づく前記分周値の決定を行い、該有効期間外では前記基本分周設定値を前記分周値とすることを特徴とする。
【0016】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、GPS より得られる基準信号を外部基準信号としたことを特徴とする。
【0017】
上記請求項1または2の発明によれば、特に位相制御において徐々に位相差が零になるようにしたことで、過渡的にGPS基準信号が変動した場合でもサンプリングタイミングが大幅に急変することなく、また外部基準信号(GPS基準信号)が受信できない期間においても安定したシステム同期を可能とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の実施形態を説明する。
【0026】
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1の実施例について説明する。
【0027】
図1は本発明の構成を概念的に示したブロック図である。図において、外部基準信号1が計測カウンタ3へ入力される。この外部基準信号1には、GPS 基準信号が用いられる。水晶発振器2は、クロックを発生して、計測カウンタ3へ送る。計測カウンタ3は、外部基準信号1のパルスが入力されるとカウントを開始し、次のパルスが入力されるとカウントを停止する。
【0028】
すなわち、外部基準信号Textの1周期ΔTextの間、クロックがカウントされる。次に、そのクロックのカウント値Tcntは、既知の外部基準信号Textの周期理論値ΔTextと比較され、両者の差Δεが算出される(6)。なお、この周期理論値ΔTextとは、水晶発振器2が理論値通りに発振した場合に外部基準信号の1周期ΔTextの間に、カウントされるクロック数のことである。
【0029】
次にこの誤差Δεの絶対値を、所定の基準範囲αと比較する(7)。ここで、誤差Δεが基準範囲αよりも大きい場合は、水晶発振器2が不良であると判定してアラームを出力する(8)。また、誤差Δεが基準範囲αよりも大きくない場合は、誤差Δεの値に応じた補正値±t を算出して、加算器27へ送る(9)。
【0030】
加算器27では、予め与えられている基準分周値Tdivに補正値±t を加算して補正し、内部基準タイミング生成カウンタ10へ送る。内部基準タイミング生成カウンタ10は、補正された基準分周値Tdivが入力されると、その値に基づいて、入力された水晶発振器2からのクロックを分周し、内部基準信号Tintとして出力する(12)。これら図1に示された構成が、システムの各機器にそれぞれ設けられる。
【0031】
図2は、図1に示された構成が、システムを構成する各機器に設置されたことを示す図である。図では、GPS 等からの基準信号13が、互いに距離を隔てて設置されているA 装置14およびB 装置19へ入力され、外部基準信号Textとして同期分周回路15,20 へ入力される。この同期分周回路15,20 が、図1の計測カウンタ3〜内部基準タイミング生成カウンタ10に相当する。
【0032】
同期分周回路15,20 は、入力された外部基準信号Textにもとづき、水晶発振器18,23 のクロックを判別して、基準範囲を外れていればアラーム16,21 を出力し、基準範囲内であればそれを補正してより正確な内部基準信号Tint17,22 を作成して出力する。A 装置14およびB 装置19は出力された内部基準信号Tint17,22 にもとづいてそれぞれの動作を実行する。
【0033】
この図2の場合、外部基準信号13は、GPS からの信号を用いることで、遠く離れた装置間でも適用が可能となる。また、各装置の内部基準信号Tint17,22 は、例えば電力系統のデータサンプリングタイミングに使用する。その場合、各装置間のタイミングは同期している必要がある。しかし、それぞれの基準クロックとなる水晶発振器18,23 に誤差があるため、同一の分周値にて内部基準タイミングを生成しても、同期誤差が発生する。そこで、前述の補正機能を付加することで、各装置間の同期維持が可能となる。
【0034】
図3は、図2における外部基準信号TextとそれにもとづいてA装置14およびB装置19でそれぞれ作成された内部基準信号Tint17,22 の関係を示すタイミングチャートである。図において、外部基準信号Textの1周期分の理論カウント値が周期理論値ΔText5 であり、その間に実際にカウントされるクロックのカウント値がTcnt4 となる。
【0035】
図示例では、外部基準信号Textの周期ΔTextに比較して、基準分周値ΔTdivが充分に小さい値として示されている。
【0036】
装置A から出力される内部基準信号Tint17は、基準分周値ΔTdivが補正値±t(A)により補正されてから出力されている。
【0037】
装置B から出力される内部基準信号Tint22は、前半では補正されずに所定の基準分周値ΔTdivにもとづいて生成されて出力されており、後半で、基準分周値ΔTdivが補正値±t(B)により補正された値にもとづいて出力されている。すなわち、前半では、装置Bの内部基準信号Tint22が補正されていないため、内部基準信号Tint17,22 は互いに同期が取られていないが(24)、後半では、装置A,B とも内部基準信号Tint17,22 が補正されているため、内部基準信号Tint17,22 は互いに同期が取られている(25)。
【0038】
このように構成したことで、本発明では、水晶発振器の精度を考慮することなく、装置の内部基準タイミングの高精度な同期維持が可能となる。例えばGPS 基準信号のような長い周期の(遅い)基準タイミングを用いても、短い周期の(早い)内部基準タイミングを生成することができる。
【0039】
また、GPS 等の外部基準信号が途絶えても、一度水晶発振器の誤差を検出しておけば、ある程度の期間について同期維持が可能となる。
【0040】
図4は、外部基準信号Textが途絶えた場合の様子を示すタイミングチャートである。図において、ある時点から外部基準信号Textが装置A 、装置B に入力されなくなると、その直前のカウントにもとづく補正値±t(A), ±t(B)がそのまま保持されて、その値にもとづく内部基準信号Tint17,22 の出力が保持される。通常、この内部基準信号Tint17,22 の出力は、次に、外部基準信号Textが復活して入力されるまで保持される。
【0041】
これらのことから、システムの機器が温度環境の悪い場所に設置されている場合でも、水晶発振器に発生した周波数変動の影響を受けることがなくなり、各機器の基準信号は高精度に同期が維持されることになる。
【0042】
次に、以下に、図5〜図8を参照して、本発明の第2の実施例について説明する。
【0043】
図5は、本発明の第2の実施例を適用する分散制御システム全体の構成の一例を概略的に示す図である。同図では、中央装置31及び端末装置32、33、34が分散設置されて分散制御システムを構成しているものとする。
【0044】
中央装置31及び各端末装置32、33、34は、通信回線35に接続されている。中央装置31及び各端末装置32、33、34は、電力系統の各種の系統情報を収集する。各端末装置32、33、34は、収集した系統情報を通信回線35を介して、中央装置31に送信する。中央装置31は、送られてきた系統情報に基づいて、故障点標定演算や各種計測演算を実行する。
【0045】
中央装置31及び各端末装置32、33、34は、それぞれ、GPS受信装置31a、32a、33a、34aを備えており、このGPS受信装置により得られるGPS基準信号を外部基準信号として用いて、位相制御を行って、分散制御システム全体のサンプリング同期をとっている。
【0046】
これについて、以下、図6、図7を参照して詳細に説明する。
【0047】
図6は、上記分散制御システムを構成する各装置における位相制御を説明する為の図である。
【0048】
同図において、位相誤差計測カウンタ42には、後述する内部基準タイミング生成用分周カウンタ48より生成/出力される内部基準タイミング信号、上記GPS受信装置により得られるGPS基準信号が入力し、クロック発振器(水晶発振器)41のクロック信号により動作する。尚、以下の説明では、クロック信号が、例えば50(MHz )(=20ns周期)であるものとして説明する。
【0049】
位相誤差計測カウンタ42は、内部基準タイミング信号の1パルスでカウント開始し、GPS基準信号の1パルスでカウント停止することで、内部基準タイミング信号とGPS基準信号との位相差Δεをカウントする。例えば、図7(a)に示す位相差Δεに相当するカウント数をカウントする。
【0050】
そして、内部基準タイミング信号とGPS基準信号とのタイミング誤差が無くなるように(上記位相差Δεが零(0)になるように)位相制御するのであるが、本実施形態では、位相差Δεの値に応じて、高精度の微調整幅(n1)の位相制御と、収束時間を高速にする為の粗調整幅(n2)の位相制御とを使い分けることで、高速且つ高精度に同期させることができる。
【0051】
ここで、同図に示すように、内部基準タイミング生成用分周カウンタ48により生成/出力される内部基準タイミング信号の周期は、分周設定値とクロック発振器41のクロック周波数により決定されるが、その基本分周設定値は、電気角30度(1周期を360度として30度;例えば50Hz でΔT30=1.666 ・・・ (ms)、60HzでΔT30=1.388 ・・・ (ms))のタイミングを生成させる値(n30)となっている。例えば、クロック発振器41のクロックCLKが50(MHz )(=20ns周期)である場合、電気角30度のタイミングを生成するのに、50Hz では、
1666.66(μs )/20(ns)≒83333
が、上記基本分周設定値n30となる。
【0052】
内部基準タイミング生成用分周カウンタ48の分周設定値は、同図に示すように、加減算器47によって基本分周設定値出力部46より出力されるn30に±n’された値、すなわち、n30±n’である。このn’の値が小さければ上記高精度の微調整幅の位相制御、大きければ上記粗調整幅の位相制御が行われることになる。
【0053】
このn’の値は、処理部43、Nダウンカウンタ44、処理部45により決められる。以下、これについて詳細に説明する。
【0054】
まず、処理部43において、上記の様に位相誤差計測カウンタ42により検出された位相差Δεの絶対値が、予め設定された所定値β(粗調整幅制御ロック管理値)より大きい場合には(|Δε|>β)、粗調整幅(n2)と微調整幅(n1)の組み合わせを、位相制御の調整幅とする(n=n2+n1)。一方、位相差Δεの絶対値が、予め設定された所定値β以下の場合には(|Δε|≦β)、微調整幅(n1)を、位相制御の調整幅とする(n=n1)。尚、ここでは、仮に、n1はクロックCLKの1周期分(20ns)、n2は16周期分(320ns)とする。
【0055】
また、Nダウンカウンタ44の分周設定値Nを、“N=|Δε|/n”より求める。ここで、50Hz系(系統周波数が50Hz)では、電気角30度のサンプリングタイミングが600周期で、GPS基準信号の周期の1秒と同じになる(尚、60Hz系では720になる)。よって、例えば1秒間に20(ns)だけタイミング制御したければ、600周期中の1周期だけn1の制御を有効にすれば良いことになる(それ以外の期間は、後述するように電気角30度の固定周期ΔT30とする)。この有効期間を決めるのが、上記分周設定値Nである。
【0056】
すなわち、Nダウンカウンタ44は、分周設定値Nが設定されると、内部基準タイミング信号の1パルス毎に、1カウントダウンしていき、カウント値>0の期間は、“TOUT”端子から‘1’出力する。制御部45は、Nダウンカウンタ44から‘1’出力されている間は、上記有効期間であるものとし、n’=nとして出力する。このとき、内部基準タイミング生成用分周カウンタ48の分周設定値は、n30±nとなり、微調整幅または粗調整幅の位相制御が行われる。
【0057】
一方、上記有効期間が過ぎると、Nダウンカウンタ44は‘0’出力し、制御部45はn’=0として出力する。これより、分周カウンタ48の分周設定値は、n30となる。すなわち、内部基準タイミング信号は、電気角30度の固定周期ΔT30となる。上述した位相制御を行った場合の内部基準タイミング信号の一例を、例えば図7(b)に示す。尚、このようにするのは、本発明の同期制御はGPSの基準パルス周期の1秒毎に同期判定を行いこれをもとに同期合わせを行う(1秒周期の制御)ので、電気角30度の固定周期ΔT30に±(プラス/マイナス)する位相制御を行う場合、位相制御の有効期間と電気角30度の固定周期設定の期間が混在しないと、制御の分解能が確保できないからである。
【0058】
ここで、例えば50Hz 系の系統において、上記の様にn1はクロックCLKの1周期分(20ns)、n2は16周期分(320ns)とした場合、微調整制御幅n1による位相制御は、1秒間に最大12μs (20ns×600(周期))、粗調整制御幅n2による位相制御は、1秒間に最大192μs (320ns×600(周期))の位相制御が可能であり、両者を組み合わせると1秒間に最大204μs の移動制御が可能になる。
【0059】
上述したように、本発明の第2の実施例では、位相差Δεが比較的大きい場合には(|Δε|>β)、粗調整幅(n2)と微調整幅(n1)による比較的大きな制御幅で位相制御を行って、極力高速にタイミング誤差(位相差Δε)を零に収束させる(同期状態にさせる)ことができる。一方、位相差Δεがある程度収束し、所定値β以下となった場合には(|Δε|≦β)、微調整幅(n1)のみによる比較的小さな制御幅で位相制御を行って、安定且つ高精度に同期状態にさせることができる。更に、特に、微調整幅(n1)による制御時に、過渡的にGPS基準パルスが変動又は遮断しても、位相制御により発生する誤差は、上記の例では1秒間に最大で12μs (±12μs )で済む。
【0060】
尚、本実施形態では、位相制御方向は、加減算器47により、+(プラス)方向と−(マイナス)方向の両方向を可能としている。例えば、位相計測誤差Δεが、電気角30度周期の半分の値(50Hz系では0.833 ・・・ ms)よりも大きい場合は、−(マイナス)方向の制御を行う。尚、図7(a)(b)では、+(プラス)方向の制御を行う例を示してある。
【0061】
また、尚、上述の説明では、クロック発振器(水晶発振器)41の誤差がないものとして説明しているが、水晶発振器の誤差が発生する場合には上記第1の実施例の誤差補正機能を組み合わせればよい。
【0062】
次に、同期制御(位相制御)を行わない方法について、以下、図8を参照して説明する。
【0063】
この方法では、上記位相制御を行うのは、本来、中央装置31において各端末装置間の位相ズレによる演算誤差が生じるのを防ぐ為であり、たとえ各装置間でタイミング同期していなくても結果的に演算誤差が生じないようにすれば良い点に着目している。
【0064】
各端末装置32、33、34においては、内部基準タイミング信号とGPS基準信号とが同期していない状態のまま、位相誤差計測カウンタ42により位相差Δεを常時計測して、この位相差Δεを、収集したサンプリングデータ(上記系統情報)と共に、通信回線35を介して、中央装置31に送信する。中央装置31は、送られてきたサンプリングデータに基づいて、上述したように故障点標定演算や各種計測演算を実行する際に、上記位相差Δεのデータにより、各端末装置間の内部基準タイミングの誤差ΔEを算出する。
【0065】
例えば、図8に示すように、端末装置32、33において、内部基準タイミングは、電気角30度の固定周期ΔT30により生成されており、GPS基準信号との位相差Δεが、それぞれ、Δε1 、Δε2 であったとすると、中央装置31は、端末装置32−端末装置33間の内部基準タイミングの誤差ΔEを、
ΔE=Δε2 −Δε1
により算出する。尚、図8には示していないだけであり、端末装置32、33と端末装置34間についても同様である。
【0066】
そして、中央装置31は、この誤差ΔEに応じて上記サンプリングデータを補正することで、演算誤差が生じることなく上記故障点標定演算や各種計測演算を行うことができる。
【0067】
このように、各装置間のタイミング同期制御を行わなくても、上記故障点標定演算や各種計測演算において、演算誤差が生じないようにできる。
【0068】
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
【0069】
上述してあるように、GPS基準信号は、装置の電源投入後、ある一定期間は得られず、またアンテナの設置環境/環境変化により一時的に得られなくなる場合が考えられる。第3の実施例では、このような場合でも、上記演算誤差が生じないようにできる。
【0070】
例えば、ある期間、GPS基準信号を受信できない状態であったものとし、その間に系統故障が発生した場合でも、系統故障発生時の各端末装置間の内部基準タイミングの誤差を推定して、上記故障点標定演算において、演算誤差が生じないようにし、正確な故障地点を推定できる。以下、故障点標定を例にして説明する。
【0071】
第3の実施例には、第1の手法と第2の手法がある。
【0072】
まず、第1の手法について、図9を参照して説明する。
【0073】
故障点標定装置としての分散制御システムにおいては、各分散設置された端末装置32〜34は、系統故障発生を、変化幅過電流継電器等により同時に検出することができる。故障発生地点から各端末装置までの距離に応じて、各装置による故障検出にタイムラグが生じるので、各端末装置間の内部基準タイミングが同期していれば、このタイムラグ・データをそのまま用いることにより、正確な故障地点を推定できる。一方、何等かの理由によりGPS基準信号を正常に受信できない状態においては、各端末装置間の内部基準タイミングが同期できないが、第1の手法では、同期できなくても、正確な故障地点を推定できる。
【0074】
すなわち、例えば図9に示すタイミングで事故発生し、上記の様にして各端末装置32〜34において系統故障発生を検出すると、各端末装置32〜34では事故発生直後の内部基準タイミングから復旧時のGPS基準信号までの時間ΔT(ΔT1 、ΔT2 等;尚、図8の場合と同様に、同図では3つの端末装置うちの2つを例にして示している)を計測する。各端末装置は、内部基準タイミング信号を電気角30度の固定周期ΔT30としており、上記系統故障発生検出時からGPS復旧時まで(GPS基準信号を正常に受信できる状態になるまで)の間、この内部基準タイミング信号のパルス数(M)をカウントし、GPS復旧時のGPS基準信号とその直前の内部基準タイミング信号との位相差Δεを検出する。そして、上記ΔT1 、ΔT2 を、
ΔT30×M(サイクル)+位相差Δε
により算出する。例えば、図9に示す例では、
ΔT1 =ΔT30×M1 +Δε3
ΔT2 =ΔT30×M2 +Δε4
となる。
【0075】
そして、各端末装置は、算出したΔTを中央装置31に通知する。
【0076】
中央装置31は、例えば図9に示すような事故発生時の端末装置間の内部基準タイミング誤差ΔEを、ΔE=ΔT2 −ΔT1 により算出する。このように端末装置間のタイミング誤差ΔEを算出することで、上記図8で説明した方法と同様に、誤差ΔEに応じて上記サンプリングデータを補正することで、演算誤差が生じることなく正しい故障点標定演算結果を得ることができる。
【0077】
上述した第1の手法では、GPS基準信号の復旧まで待つ必要があったが、以下に説明する第2の手法では、GPS基準信号の復旧まで待つことなく対応できる。第2の方法では、このような場合、中央装置31が各端末装置32〜34へ一斉同報トリガーを通知する。以下、図10、図11を参照して詳細に説明する。
【0078】
第2の手法では、上記の様に一斉同報トリガーを通知するが、中央装置31と各端末装置との間の伝送路の長さ等によって、伝送遅延差が生じる。この為、予め、中央装置31から各端末装置にそれぞれテストデータを送信し、このテストデータに対する各端末装置からのレスポンスを受信するまでの時間を計測することで、各伝送路遅延時間を求めておく。例えば図10に示す例では、中央装置31−端末装置32間の伝送距離がL1 、中央装置31−端末装置33間の伝送距離がL2 、中央装置31−端末装置34間の伝送距離がL3 であるものとし、中央装置31から各端末装置にそれぞれテストデータ(テストフレーム)を送信し、このテストデータに対して各端末装置から即返されるレスポンス(応答フレーム)を受信するまでの時間を計測し、それぞれ、Δt1 、Δt2 、Δt3 であったものとする。この場合、各伝送路遅延時間は、Δt1 /2 、Δt2 /2 、Δt3 /2 として求められる。そして、中央装置31は、各端末装置32〜34へ、各々の伝送路遅延時間を通知しておく。
【0079】
このようにしておくことで、GPS基準信号を受信できない状態において、中央装置31が各端末装置32〜34へ一斉同報トリガーを通知すると、例えば図11に示すように、端末装置32は、中央装置31が一斉同報トリガーを送信したタイミング(基準トリガー送信タイミング)からΔt1 /2 遅れて、一斉同報トリガーを受信する。端末装置33は、中央装置31による上記基準トリガー送信タイミングからΔt2 /2 遅れて、一斉同報トリガーを受信する。
【0080】
各端末装置32、33は、一斉同報トリガーの受信時とその直前の自己の内部基準タイミングとの差を、それぞれΔε5 、Δε6 とすると、各々の内部基準タイミングと基準トリガー送信タイミングとの差ΔX1 、ΔX2 を、以下の式により求める。
【0081】
ΔX1 =Δt1 /2 −Δε5 −Y1
ΔX2 =Δt2 /2 −Δε6 −Y2
(ここで、Y1 、Y2 の求め方は、Y1 を例にすると、
まずy1 =(Δt1 /2 −Δε5 )/ΔT30(小数点以下切り捨て;整数)を求め、次にY1 =y1 ×ΔT30により求める。Y2 についても、同様にして求める。
【0082】
例えば、図11の例では、y1 は、目測で2.7程度の値であるものとすると、これを小数点以下切り捨てるとy1 =2となる。同様にして、y2 =4となる。よって、この例では、Y1 =2×ΔT30、Y2 =4×ΔT30となる)
これより、中央装置31は、各端末装置から、収集データ(上記系統情報等)と共に上記ΔXのデータが送られてくることで、端末装置間の内部基準タイミング誤差ΔEを、求めることができる。例えば、端末装置32−33間の内部基準タイミング誤差ΔEは、ΔE=ΔX1 −ΔX2 として求めることができる。
【0083】
よって、上述した他の手法と同様に、端末装置間の内部基準タイミングが同期していなくても、中央装置31において上記タイミング誤差ΔEを用いて収集データ(系統情報等)を補正することで、演算誤差が生じることなく故障点標定演算等を行うことができる。
【0084】
尚、上記第2の手法は、基本的には、図12に示すような、中央装置31が各端末装置32〜34の各々と1対1の伝送路で接続された、所謂“1対Nの伝送形態”において適用される。但し、物理的な構成は、LAN等のようなN対Nの伝送形態でもかまわない。本システム専用の通信回線であればよい。逆に言えば、他のシステムが混在して、他のシステムの伝送により上記伝送遅延時間にバラツキが発生するような形態でなければよい。
【0085】
また、上記トリガーは、一斉同報で送信するものに限らない。例えば、中央装置31が各端末装置32〜34に、順次、トリガーを送信するようにしても、各端末装置の内部基準タイミングと基準トリガー送信タイミングとのズレが検出できればよい。
【0086】
ここで、上記第2の手法を利用すれば、中央装置31からのトリガーを任意のタイミングで発生させることが可能で、例えばマニュアルでトリガー発生が可能であるので、タイミング同期試験・評価等が比較的容易に行えるようになる。これは、例えば上述した位相制御による同期制御を実行中においても可能となる。
【0087】
これについて、以下、説明する。
【0088】
システム構成は、上記図12に示すような、中央装置31が各端末装置32〜34の各々と1対1の伝送路で接続された、所謂“1対Nの伝送形態”のシステムである。このシステムにおいて、例えば上記図10で説明したように、中央装置31から各端末装置にそれぞれテストデータ(テストフレーム)を送信し、このテストデータに対する各端末装置からのレスポンス(応答フレーム)を受信するまでの時間(Δt1 、Δt2 、Δt3 )を計測することにより、各伝送路遅延時間(Δt1 /2 、Δt2 /2 、Δt3 /2 )を求める。尚、各端末装置は、テストフレームを受信すると応答フレームを即返すものとする(精密さが必要な場合には、各端末装置においてテストフレーム受信から応答フレーム送信までに掛る時間を予め測定しておき、これを中央装置31側に登録しておき、補正させればよい)。
【0089】
そして、例えば一定周期毎に、あるいはオペレータ等の操作に応じて、中央装置31は、各端末装置32〜34へ、一斉同報通信で同期基準フレームを送信する。以下、図13に示す一例を参照して説明する。
【0090】
図13に示す例では、同図に示す通り、中央装置31、各端末装置32〜34の各々の内部基準タイミングは、そのGPS基準信号に同期しているが、各GPS基準信号のタイミングは互いにズレているものとする。これは、上述してあるように、GPSアンテナを設置する周囲の環境によって、あるいは周囲環境が変化した場合、あるいはGPS受信機の設定に誤りがある場合等に、正確なGPS基準タイミングが得られなくなるからであり、また、そうでなくても、各装置によって多少のタイミングのズレが生じることは考えられるからである。
【0091】
中央装置31は、上記一斉同報通信で同期基準フレームを送信する際、自己のGPS基準信号に同期した内部基準タイミングから同期基準フレームまでの時間ΔZ1 を測定する。各端末装置32〜34は、それぞれ、自己のGPS基準信号に同期した内部基準タイミングから同期基準フレーム受信までの時間ΔZ2 、ΔZ3 、ΔZ4 を測定し、これを中央装置31へ送信する。
【0092】
中央装置31は、これらΔZ1 〜ΔZ4 のデータと、上記各伝送路遅延時間(Δt1 /2 、Δt2 /2 、Δt3 /2 )のデータとに基づいて、各装置31〜34の同期管理時間Tsync1 〜Tsync4 を、以下の通り算出する。
【0093】
中央装置31;Tsync1 =ΔZ1
端末装置32;Tsync2 =ΔZ2 −Δt1 /2
端末装置33;Tsync3 =ΔZ3 −Δt2/2
端末装置34;Tsync4 =ΔZ4 −Δt3/2
(ここで、全装置間の同期が確立していれば、
Tsync1 =Tsync2 =Tsync3 =Tsync4
となる。)
中央装置31は、以下の式により、各装置間のタイミング誤差εnm(総当たり)を求め、これがある基準値以上であれば、その装置は同期不良であると判定する。そして、例えばアラームを鳴らし、同期不良の装置の装置名/装置ナンバー等を表示する。
【0094】
εnm=|Tsync n−Tsync m|
(n;1〜4、m;1〜4)
例えば、図13においては、一例として、中央装置31−端末装置32間のタイミング誤差ε12、端末装置32−端末装置33間のタイミング誤差ε23、端末装置33−端末装置34間のタイミング誤差ε34を示してあるが、これらは、
ε12=|Tsync1 −Tsync2 |
ε23=|Tsync2 −Tsync3 |
ε34=|Tsync3 −Tsync4 |
により算出される。
【0095】
このようにして、例えば定期的に(任意の時でもよい)上述したタイミング同期試験・評価処理を行うようにすることで、GPS基準信号に不具合がある装置(不良端末)を自動的に検出できる。不良端末を特定できれば、この不良端末の修理等の処置が速やかに実行可能となる。また、残された正常端末だけで、処理を行うことも考えられる。
【0096】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、分周値を補正する手段を備えたことで、内部クロック数に誤差があったり変動が発生しても、正確な内部基準信号が得られるようになる。
【0097】
また、内部クロック数が補正できない程に異常な値になった場合は、それが検知されて外部へアラームとして出力されることで、その異常に対する処置が速やかに実行可能となる。
【0098】
さらには、GPS 受信手段を備えて外部基準信号としてGPS 基準信号を用いた場合は、極めて広範囲に分散されたシステム機器についても、容易に同期をとることが可能となる。
【0099】
また、本発明を従来の発振器自体の出力周波数を制御するものに比べると、分周回路の分周値を変更するソフトウェアの変更で出力信号の周期を一定にして分散機器の同期をとるようにしたものであり、従来技術に比べて構成が簡単になる。
【0100】
また、本発明によれば、位相制御において徐々に位相差が零になるようにしたことで、過渡的にGPS基準信号が変動した場合でもサンプリングタイミングが大幅に急変することなく、また外部基準信号(GPS基準信号)が受信できない期間においても安定したシステム同期が可能となる。
【0101】
また、本発明によれば、ある期間、外部基準信号(GPS基準信号)が受信できなくなり、システム同期が確立できていなくても、中央装置においてデータのサンプリングタイミングのズレを認識して補正することで、安定したサンプリングデータの同期が可能となる。
【0102】
更に、本発明のよれば、分散設置された各装置間のタイミング同期性能を比較的容易に試験/評価でき、不具合を自動的に検出してシステムの信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を概念的に示したブロック図である。
【図2】図1に示された構成が含まれるシステム全体を示す図である。
【図3】図2における外部基準信号と内部基準信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図4】外部基準信号が途絶えた場合の様子を示すタイミングチャートである。
【図5】第2の実施例の分散制御システム全体の構成の一例を概略的に示す図である。
【図6】図5の分散制御システムを構成する各装置における位相制御を説明する為の図である。
【図7】図6の構成により位相制御を行った内部基準タイミング信号の一例を示す図である。
【図8】同期制御(位相制御)を行わない方法を説明する為の図である。
【図9】第3の実施例の第1の手法について説明する為の図である。
【図10】第3の実施例の第2の手法における伝送路遅延時間算出について説明する為の図である。
【図11】第3の実施例の第2の手法について説明する為の図である。
【図12】第2の手法を適用する分散制御システム全体の構成の一例を概略的に示す図である。
【図13】タイミング同期試験・評価方法について説明する為の図である。
【符号の説明】
1 外部基準信号
2 水晶発振器
3 計測カウンタ
10 内部基準タイミング生成カウンタ
13 外部基準信号
14 A 装置
15 同期分周回路
16 アラーム
17 内部基準信号
18 水晶発振器
19 B 装置
20 同期分周回路
21 アラーム
22 内部基準信号
23 水晶発振器
27 加算器
31 中央装置
32 端末装置
32a GPS受信装置
33 端末装置
33a GPS受信装置
34 端末装置
34a GPS受信装置
35 通信回線
41 クロック発振器
42 位相誤差計測カウンタ
43 処理部
44 Nダウンカウンタ
45 処理部
46 電気角30度固定分周設定部
47 加減算部
48 内部基準タイミング生成用分周カウンタ
Claims (2)
- 入力される分周値に基づき基準クロックを分周して内部基準信号を生成する分周回路と、
入力された外部基準信号と前記内部基準信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差の絶対値と予め設定される所定値とを比較して、該位相差の絶対値が該所定値よりも大きい場合には、予め設定される基本分周設定値と予め設定される前記分周値の第1調整幅とに基づき前記分周値を決定して該分周値を前記分周回路に入力させ、該位相差の絶対値が該所定値以下の場合には、前記基本分周設定値と、予め設定される、前記第1調整幅より小さい前記分周値の第2調整幅とに基づき前記分周値を決定して該分周値を前記分周回路に入力させる分周値設定手段と、
を各システム機器ごとに備え、
前記分周値設定手段は、更に、前記位相差の絶対値と前記何れかの調整幅に基づいて前記外部基準信号の1周期内の有効期間を決定し、該有効期間内では前記何れかの調整幅に基づく前記分周値の決定を行い、該有効期間外では前記基本分周設定値を前記分周値とすることを特徴とする分散されているシステム機器の同期装置。 - 請求項1に記載のシステム機器の同期装置において、GPSより得られる基準信号を外部基準信号としたことを特徴とする分散されているシステム機器の同期装置。
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US20050182856A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-08-18 | Mcknett Charles L. | Systems and methods for creating time aware networks using independent absolute time values in network devices |
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JP5936716B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2016-06-22 | 三菱電機株式会社 | 信号処理装置 |
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JP6102785B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2017-03-29 | 株式会社デンソー | 物理量センサ |
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CN105116231B (zh) * | 2015-08-12 | 2019-01-11 | 国家电网公司 | 一种高精度同步ad采集的cpld芯片 |
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---|---|---|---|---|
JPH01261025A (ja) * | 1988-04-12 | 1989-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | クロック発生回路 |
JPH03242597A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Nec Corp | クロック回路 |
JP3163621B2 (ja) * | 1990-06-28 | 2001-05-08 | 日本電気株式会社 | 無線端末装置のクロック周波数補正方式 |
JPH0856153A (ja) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Nec Corp | 周波数補正機能を有する発振回路 |
JP3457416B2 (ja) * | 1995-04-06 | 2003-10-20 | 富士通株式会社 | コンピュータシステムのタイマ補正装置 |
JPH09113654A (ja) * | 1995-10-16 | 1997-05-02 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | 間欠受信制御器 |
JPH09304562A (ja) * | 1996-05-20 | 1997-11-28 | Hitachi Ltd | Gps標準時計装置及び時計装置の補正方法 |
-
1999
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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