JP7493041B2 - 異なる変電所のｉｅｄ間の時間同期 - Google Patents

Description

ここに提示される実施形態は、ＩＥＤ間のパケットの時間同期された通信のための方法、インテリジェント電子デバイス（intelligent electronic device：ＩＥＤ）、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品に関する。

背景
一般的には、変電所とは、発電、送電および配電システムの一部である。変電所は、電気システムの異なる送電線間の接続点として作用し、それに加えて、電圧を高から低にまたはその逆に変換するか、もしくは、いくつかの他の重要な機能のうちのいずれかを行なう場合がある。発電所と消費者との間で、電力は、異なる電圧レベルのいくつかの変電所を通って流れる場合がある。変電所は、高い送電電圧とより低い配電電圧との間に、または、２つの異なる送電電圧の相互接続部に、電圧レベルを変更するための変圧器を含む場合がある。

一般的には、変電所は無人である場合が多く、遠隔監視および制御に頼っている。この点において、変電所内の異なるソースからの、および他の変電所からの、パケットに入ったデータストリームが、ライン差動保護機能に供給される場合がある。ライン差動保護機能は、遮断決定を下し、ひいては、回路遮断器を遮断するか否かを判定するように構成される。

従来、対称的な通信遅延を有するＳＯＮＥＴ（Synchronous optical Networking：同期光ネットワーキング）またはＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy：同期デジタル階層）を介した同期通信が、ライン差動保護との間のパケットの通信のために使用されてきた。ＳＯＮＥＴまたはＳＤＨを使用する場合、異なるソースから通信されるような位相値間の比較のための、ひいては、ライン差動保護のための共通時間基準を獲得するために、通信リンクが使用可能である。

現代のワイドエリアネットワークはパケットベースであり、一定でない送信遅延を有する（たとえば、ジッタおよび非対称的な遅延を経験する）。したがって、異なるパケットのための時間基準が、他のメカニズムを使用するために提供されなければならない。

１つのメカニズムは、保護されるべき電力ネットワークにおいて共通時間基準を達成するために、すべてのソースで（全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）によって提供されるような）正確なクロックを使用することである。ＧＰＳベースのクロックの使用についての１つの欠点は、当該クロックが悪天候の状況およびなりすましに敏感であることである。

別のメカニズムは、（ＩＥＥＥ１５８８；高精度時間プロトコル（Precision Time Protocol：ＰＴＰ）といった）高精度の時間同期能力を有するワイドエリアネットワークを使用し、１つのネットワーククロックを使用して、パケットをライン差動保護機能へ送信することに関与するすべてのソースの時間同期を行なうことである。そのようなメカニズムは、従来の変電所でうまく機能する。しかしながら、ライン差動保護を合流ユニットと組合せる場合、各変電所は、変電所内だけでなく、他の変電所とも、共通時間基準を維持しなければならない。

よって、変電所間の時間同期の向上が依然として必要である。

概要
ここにおける実施形態の目的は、上述の問題を抱えておらず、もしくは、少なくとも上述の問題が小さくなったかまたは緩和された、異なる変電所間のパケットの時間同期された通信を提供することである。

第１の局面によれば、通信チャネルによって相互接続された第１の変電所と第２の変電所との間のパケットの時間同期された通信のための方法が提示される。方法は、方法は第１の変電所で行なわれ、第２の変電所から通信チャネルを介してサンプルのパケットを受信するステップを含む。サンプルは第２の変電所内で得られたものであり、サンプルには、共通基準クロックに関連付けられた時間情報が提供されている。方法はまた、共通基準クロックから通信チャネルを介して時間指標を受信するステップと、受信されたパケットのサンプルと第１の変電所内で得られたサンプルとの時間的同期を行なうステップとを含む。同期は、時間情報と、共通基準クロックと第１の変電所のローカル基準クロックとの間の第１の時間差とを用いて、受信されたパケットのサンプルを時間的に補償することを含む。

第２の局面によれば、第１および第２の変電所間のパケットの時間同期された通信のためのＩＥＤが提示される。ＩＥＤは処理回路を含む。処理回路は、ＩＥＤに、第１の局面に従った方法を行なわせるように構成される。

第３の局面によれば、変電所間のパケットの時間同期された通信のためのコンピュータプログラムが提示され、コンピュータプログラムは、変電所のＩＥＤ上で実行されるとＩＥＤに第１の局面に従った方法を行なわせるコンピュータプログラムコードを含む。

第４の局面によれば、第３の局面に従ったコンピュータプログラムと、当該コンピュータプログラムが格納されたコンピュータ読取可能記憶媒体とを含む、コンピュータプログラム製品が提示される。コンピュータ読取可能記憶媒体は、非一時的コンピュータ読取可能記憶媒体であり得る。

有利には、これらの局面は、一般には異なる変電所間の、特に異なる変電所のＩＥＤ間の、効率的な時間同期を提供する。

有利には、これらの局面は、異なる変電所で得られたサンプルに対して動作するライン差動保護機能の効率的な動作を可能にする。

有利には、これらの局面は、（単純ネットワーク時間プロトコル（Simple Network Time Protocol：ＳＮＴＰ）に基づいた）あまり正確でない時間同期を用いる既存の変電所にライン差動アプリケーションをインストールする場合に使用可能であり、そのようなインストールは、ステーションクロックをアップグレードすることなく行なわれ得る。

時間情報が共通基準クロックに関連付けられるということは、時間情報が、共通基準クロックに直接的または間接的に由来し得る情報を含むということを通常意味する。このため、時間情報はたとえば、共通基準クロックによって提供されるような時間の指標を含み得る。それに代えて、またはそれに加えて、時間情報は、タイムスタンプされたサンプルが得られる変電所のローカル基準クロックと共通基準クロックとの間の時間差、またはそのような差の指標と、前記ローカル基準クロックの時間の指標とを含み得る。また、時間情報は、共通基準クロックに従った、もしくは、第１または第２の変電所のローカル基準クロックに従った、サンプルのタイムスタンプを含み得る。有利には、時間情報は、受信側の変電所が、受信された、好ましくはタイムスタンプされたサンプルと、受信側の変電所内で得られたようなサンプルとの時間的同期を行なうことを可能にする情報を含む。

有利には、これらの局面は、第１および第２の変電所といった異なる変電所が、それぞれのローカル基準クロックに従って動作すること、ならびに、同期されることなく互いに通信できることを可能にする。このため、第１の変電所および第２の変電所は、互いに異なり、共通基準クロックとも異なるローカル基準クロックに従って動作し得るということが理解されるであろう。変電所はそれら自体のローカル基準クロックを有するため、それらは、それらの動作のために共通基準クロックに頼る必要はない。

サンプルのパケットと共通基準クロックからの時間指標とは、変電所を相互接続するパケット交換ネットワークなどの同じ通信チャネルを介して送信され得る。

一実施形態によれば、第１の変電所内で得られたサンプルに、共通基準クロックに関連付けられたタイムスタンプなどの時間情報が提供され得る。時間情報を提供されたサンプルは、サンプルの第１のパケットに入った状態で、パケット交換ネットワークなどの通信チャネルを介して第２の変電所へ送信され得る。第２の変電所から受信されたサンプルのパケットは、サンプルの第２のパケットと呼ばれ得る。

方法は変電所の処理回路によって行なわれ得ることが理解されるであろう。そのような処理回路の例は、たとえばインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）といった、マイクロプロセッサベースのコントローラを含み得る。このため、一実施形態によれば、方法は、第１の変電所の第１のインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）によって行なわれてもよく、一方、第２の変電所は、通信チャネルを介して第１のＩＥＤと通信するための第２のＩＥＤを含み得る。また、第２のＩＥＤは、第２の時間差を判定するように構成され得る。

一実施形態によれば、上述の局面に関連して概説されたような、第１の変電所の第１のＩＥＤと第２の変電所の第２のＩＥＤとの間のパケットの時間同期された通信のための方法が提示される。方法は、第１のアクションおよび第２のアクションのうちの少なくとも１つを行なうステップを含む。第１のアクションは、第１の変電所のローカル基準クロックと共通基準クロックとの間の第１の時間差を判定することを含み得る。第１のアクションは、第１の変電所内で得られたようなサンプルの第１のパケットを、ネットワークインターフェイスを介して第２のＩＥＤへ送信することを含み得る。第１のパケットは、第１の変電所のローカル基準クロックに従ってタイムスタンプされてもよく、第１の時間差の指標を含む。第２のアクションは、第２の変電所内で得られたようなサンプルの第２のパケットを、第２のＩＥＤからネットワークインターフェイスを介して受信することを含み得る。第２のパケットは、第２の変電所のローカル基準クロックに従ってタイムスタンプされてもよく、第２のＩＥＤによって判定されたような、第２の変電所のローカル基準クロックと共通基準クロックとの間の第２の時間差の指標を含む。第２のアクションは、第１の時間差と第２の時間差との差に従って第２のパケットのサンプルを時間的に補償することによって、第２のパケットのサンプルと第１の変電所内で得られたようなサンプルとの時間的同期を行なうことを含み得る。

一実施形態によれば、各ＩＥＤは、その変電所内の通信のためのそれ自体の変電所インターフェイスと、パケット交換ネットワークを介した他の変電所のＩＥＤとの通信のためのネットワークインターフェイスとを含み得る。各変電所インターフェイスは、変電所内部の時間同期基準として使用されるそれ自体のローカル基準クロックに関連付けられ得る。ネットワークインターフェイスは、共通基準クロックから信号を受信するように構成され得る。

一実施形態によれば、サンプルは電流値を表わし得る。差動電流が、補償されたサンプルと第１の変電所内で得られたようなサンプルとの差として計算され得る。差動電流は、第１の変電所におけるライン差動保護機能に提供され得る。

いくつかの実施形態によれば、第１の時間差が、共通基準クロックと第１の変電所のローカル基準クロックとの差として判定され得る。また、第２の時間差が、共通基準クロックと第２の変電所のローカル基準クロックとの差として判定され得る。差動電流がライン差動保護機能に提供される前に、第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さいことが確認され得る。第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さくない場合、ライン差動保護機能はブロックされ得る。また、失われた時間同期された通信のアラーム通知が発行され得る。

いくつかの実施形態によれば、ネットワークインターフェイスを介した通信は、ＰＴＰまたはＴＳＮを使用して促進され得る。また、変電所インターフェイスを介した通信は、ＰＴＰ公益事業プロファイルを使用して促進され得る。ネットワークインターフェイスを介した通信は、ＰＴＰ電気通信プロファイルを使用して促進され得る。

一実施形態によれば、ローカル基準クロックの各々は、共通基準クロックよりも高い精度を有し得る。それに代えて、ローカル基準クロックの各々は、共通基準クロックよりも低い精度を有し得る。また、各ローカル基準クロックは変電所クロックであってもよく、一方、共通基準クロックは、ネットワーククロックであるか、または変電所クロックのうちの１つであってもよい。

同封された実施形態の他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な開示から、添付された従属請求項から、および図面から明らかになるであろう。

一般に、請求項で使用される用語はすべて、ここに別段の明示的な定義がない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「１つの／当該要素、装置、構成要素、手段、モジュール、アクションなど」への言及はすべて、別段の明示的な定めがない限り、当該要素、装置、構成要素、手段、モジュール、アクションなどの少なくとも１つの事例を指すとして公然と解釈されるべきである。ここに開示されるあらゆる方法のアクションは、明示的な定めがない限り、開示された順序通りに行なわれなくてもよい。

図面の簡単な説明
添付図面を参照して、この発明の概念を、例として以下に説明する。

実施形態に従った変電所ネットワークを示す概略図である。 実施形態に従った、図１における変電所ネットワークの一部を概略的に示す図である。 実施形態に従った方法のフローチャートである。 一実施形態に従ったＩＥＤの機能ユニットを示す概略図である。 一実施形態に従った、コンピュータ読取可能記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品の一例を示す図である。

詳細な説明
この発明の概念のある実施形態が示される添付図面を参照して、この発明の概念を、以下により十分に説明する。しかしながら、この発明の概念は異なる形で具現化されてもよく、ここに述べられる実施形態に限定されるよう解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完全になってこの発明の概念の範囲を当業者に十分に伝えるように、例として提供される。説明全体を通し、同じ数字は同じ要素を指す。破線によって示されたあらゆるアクションまたは特徴は、オプションであると見なされるべきである。

図１は、ここに提示される実施形態が適用され得る変電所ネットワーク１００を示す概略図である。変電所ネットワーク１００は、データソースとして作用する合流ユニット（merging unit：ＭＵ）１７０ａ：１７０ｆを含む。ＭＵ１７０ａ：１７０ｆは、パケットに入ったサンプルを単位とするデータストリームをライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃに提供するように構成される。各データストリームは、たとえば変電所ネットワーク１００におけるＭＵ１７０ａ：１７０ｆの電圧または電流測定値を表わすアナログサンプルを含み得る。ＭＵ１７０ａ：１７０ｆは、変電所ネットワーク１００における変電所１２０ａ：１２０ｃに属しており、サンプルをＩＥＤ２００ａ：２００ｃ、１６０ａ：１６０ｉに提供する。

各ライン作動保護機能１５０ａ：１５０ｃは、ＩＥＤ２００ａ：２００ｃのうちのそれぞれ対応するＩＥＤの一部であるか、当該ＩＥＤと一体化されるか、または、当該ＩＥＤと併置される。この点で、各ＩＥＤ２００ａ：２００ｃはそれ自体がライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃであってもよく、または、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃはＩＥＤ２００ａ：２００ｃにおいて実現されてもよい。ライン差動保護機能の異なる例があり得る。いくつかの例では、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃは、継電器保護機能、または制御機能、たとえば同期チェック機能である。

ＩＥＤ２００ａ：２００ｃは、ワイドエリアネットワーク（wide area network：ＷＡＮ）１１０などの通信チャネルを介して互いに通信するように構成される。ＩＥＤ２００ａ：２００ｃ間の通信は共通基準クロック１３０に従って同期され、一方、各変電所１２０ａ：１２０ｃ内の通信はそれぞれのローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃに従って同期される。

上述のように、変電所１２０ａ：１２０ｃ間の時間同期の向上が依然として必要である。

ここに開示される実施形態の少なくともいくつかは、したがって、共通基準クロック１３０を、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃに関連付けられたサンプルのための共通基準として使用することに基づいている。ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃを収容するＩＥＤ２００ａ：２００ｃは、そのローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃを、それ自体の内部クロックを同期させるために使用する。以下にさらに開示されるように、ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃのみを使用することは、ＩＥＤ２００ａ：２００ｃ内の通信を同期させるために十分であり、一方、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃによって使用されるようなサンプルがあるＩＥＤ２００ａ：２００ｃから別のＩＥＤ２００ａ：２００ｃへ通信される場合、ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃと共通基準クロック１３０とを使用することが、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃを、または、少なくともライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃによって使用されるサンプルを同期させるために必要とされる。

図２は、図１における変電所ネットワークの一部を概略的に示し、ＩＥＤ２００ａと、ローカル基準クロック１４０ａへのそのインターフェイス１８０ａと、共通基準クロック１３０へのそのインターフェイス１８０ｂとを示す。図２に示すように、ＩＥＤ２００ａは、時間Ｔ１によって与えられるようなローカル基準クロック１４０ａに内部同期され、時間Ｔ２によって与えられるような共通基準クロック１３０とローカル基準クロック１４０ａとの間の時間オフセットΔ、すなわち時間差を計算するように構成される。このため、Δ＝Ｔ１－Ｔ２である。以下にさらに開示されるように、このオフセットΔは、別の変電所のＩＥＤ２００ｂ：２００ｃとの間でパケットに入った状態で送受信されるサンプルの時間情報のタイムスタンプを調節するためにも使用され得る。これは、変電所ネットワーク１００のどこでサンプルが得られるかにかかわらず、すべてのサンプルに、共通の時間スケールを使用したタイムスタンプなどの時間情報が提供されることを可能にする。このため、ＩＥＤ２００ａが別のＩＥＤ２００ｂ：２００ｃからサンプルを受信すると、それは、任意の差動電流を計算する前に、たとえば再サンプリングによって調節し、それによりサンプルを整列させることができる。これは、共通基準クロック１３０から独立して変電所１２０ａ内の通信を維持しながら可能にされる。

ネットワークインターフェイス１８０ｂを介した通信および変電所インターフェイス１８０ａを介した通信のために使用される、異なるプロトコルがあり得る。一実施形態によれば、ネットワークインターフェイス１８０ｂを介した通信は、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）またはタイム・センシティブ・ネットワーキング（Time-Sensitive Networking：ＴＳＮ）を使用して促進される。いくつかの例では、変電所インターフェイス１８０ａを介した通信は、ＰＴＰ公益事業プロファイル（すなわち、ＩＥＣ６１８５０－９－３で定義された周波数同期のための高精度時間プロトコル電力会社プロファイル）またはＩＥＣ６２４３９－３で定義されたような高精度時間プロトコル産業プロファイルを使用して促進され、一方、ネットワークインターフェイス１８０ｂを介した通信は、ＰＴＰ電気通信プロファイル（すなわち、周波数同期のための高精度時間プロトコル電気通信プロファイル）を使用して促進される。

ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃと共通基準クロック１３０との間には異なる関係があり得る。いくつかの局面では、ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃの各々は、共通基準クロック１３０よりも高い精度を有する。いくつかの局面では、ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃの各々は、共通基準クロック１３０よりも低い精度を有する。後者は、ライン差異アプリケーションが変電所同期にそれほど依存しない場合であり得る。いくつかの例では、各ローカル基準クロック１４０ａ：１４０ｃは変電所クロックである。いくつかの例では、共通基準クロック１３０は、ネットワーククロックであるか、または変電所クロック１４０ａ：１４０ｃのうちの１つである。すなわち、いくつかの例では、変電所クロック１４０ａ：１４０ｃのうちの１つがネットワーククロックとして作用する。これはその場合、ＩＥＤのうちの１つについて、そのローカル基準クロックと共通基準クロックとの間のその時間差がゼロであることを暗示する。また、ＩＥＤ２００ａ：２００ｃのうちの１つにおける内部クロックがネットワーククロックとして作用し得る。これもその場合、ＩＥＤのうちの１つについて、そのローカル基準クロックと共通基準クロックとの間のその時間差がゼロであることを暗示する。

ここに開示される実施形態は特に、パケット交換ネットワークによって相互接続された変電所間のパケットの時間同期された通信のためのメカニズムに関する。特に、方法は、それぞれの変電所のＩＥＤ２００ａ：２００ｃ間のパケットの通信に関連して行なわれ得る。パケットは、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃによって使用される電流値を表わすサンプルを含み得る。達成される時間同期された通信はこのため、ライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃの、または、少なくともライン差動保護機能１５０ａ：１５０ｃによって使用されるサンプルの、効率的な時間同期のために使用され得る。そのようなメカニズムを得るために、変電所のＩＥＤ２００ａ、ＩＥＤ２００ａによって行なわれる方法、ＩＥＤ２００ａ上で実行されるとＩＥＤ２００ａに方法を行なわせる、たとえばコンピュータプログラムの形をしたコードを含むコンピュータプログラム製品が提供される。

以下では、例示の目的のために、および何ら制限を課すことなく、ＩＥＤ２００ａは第１のＩＥＤと表わされ、ＩＥＤ２００ｂは第２のＩＥＤ２００ｂと表わされる。しかしながら、これは、第１のＩＥＤ２００ａと第２のＩＥＤ２００ｂとの間に階層関係があることを暗示しない。また、方法は変電所の他の処理回路によって行なわれ得ることが理解される。ここに開示されるＩＥＤは、そのような処理回路の一例であり、添付された請求項で定義されるような変電所間のパケットの時間同期された通信の一般概念の例示的な実現化例を示すために採用される。

図３は、第１の変電所１２０ａで行なわれるような、第１の変電所１２０ａと第２の変電所１２０ｂとの間のパケットの時間同期された通信のための方法の実施形態を示すフローチャートである。この例では、方法は、第１の変電所１２０ａの第１のＩＥＤ２００ａによって行なわれ得る。

第１の変電所１２０ａの第１のＩＥＤ２００ａは、第１のアクションおよび第２のアクションのうちの少なくとも１つを行なうように構成される。第１のアクションは、第１のＩＥＤ２００ａがパケット交換ネットワークを介してサンプルの第１のパケットを送信するシナリオに関係し、第２のアクションは、第１のＩＥＤ２００ａがパケット交換ネットワークを介してサンプルの第２のパケットを送信するシナリオに関係する。このため、いくつかの局面では、第１のＩＥＤ２００ａはサンプルのパケットを送信するだけであり、他の局面では、第１のＩＥＤ２００ａはサンプルのパケットを受信するだけであり、さらに他の局面では、第１のＩＥＤ２００ａは、サンプルのパケットを送信しかつ受信する。

第１のアクションは、サブアクションＳ１０２およびＳ１０４を含む。
Ｓ１０２：第１のＩＥＤ２００ａは、第１の変電所１２０ａのローカル基準クロック１４０ａと共通基準クロック１３０との間の第１の時間差を判定する。共通基準クロック１３０はたとえば、パケット交換ネットワークを介して時間指標を提供し得る。これがまさに、時間オフセットΔの定義である。Ｓ１０４：第１のＩＥＤ２００ａは、第１の変電所１２０ａ内で得られたようなサンプルの第１のパケットを、ネットワークインターフェイス１８０ｂおよびパケット交換ネットワークを介して第２のＩＥＤ２００ｂへ送信する。第１のパケットには、第１の変電所１２０ａのローカル基準クロック１４０ａに従った時間情報が提供されている。時間情報はたとえば、ローカル基準クロックに従ったタイムスタンプと、第１の時間差の指標とを含み得る。このため、Δという値は、第１のパケットに入った状態で送信され得る。これは、第２のＩＥＤ２００ｂが、それ自体のローカル基準クロック１４０ｂは第１の変電所１２０ａのローカル基準クロック１４０ａとどれくらい異なるかを判定することを可能にする。

いくつかの局面ではこのため、第１のＩＥＤ２００ａがサンプルのパケットを、たとえばＩＥＤ２００ｂ：２００ｃを含む別の変電所へ送信すると仮定される。

第２のアクションは、サブアクションＳ１０６およびＳ１０８を含む。
Ｓ１０６：第１のＩＥＤ２００ａは、第２の変電所１２０ｂ内で得られたようなサンプルの第２のパケットを、第２のＩＥＤ２００ｂからネットワークインターフェイス１８０ｂを介して受信する。第２のパケットには、第２の変電所１２０ｂのローカル基準クロック１４０ｂに従った時間情報が提供されている。時間情報はたとえば、ローカル基準クロックに従ったタイムスタンプと、第２のＩＥＤ２００ｂによって判定されたような、第２の変電所１２０ｂのローカル基準クロック１４０ｂと共通基準クロック１３０との間の第２の時間差の指標とを含み得る。

いくつかの局面ではこのため、第１のＩＥＤ２００ａは、他のＩＥＤ２００ｂ：２００ｃからサンプルのパケットを受信すると仮定される。その場合、第１のＩＥＤ２００ａは、アクションＳ１０２で判定されたような判定された第１の時間差の情報と、第２の時間差の指標とを使用して、第２の変電所１２０ｂのローカル基準クロック１４０ｂが第１の変電所１２０ａのローカル基準クロック１４０ａとどれくらい異なるかを判定し得る。次に、その知識を使用して、第２のＩＥＤ２００ｂから受信されたサンプルのタイムスタンプが調節される。

Ｓ１０８：第１のＩＥＤ２００ａは、第１の時間差と第２の時間差との差に従って第２のパケットのサンプルを時間的に補償することによって、第２のパケットのサンプルと第１の変電所１２０ａ内で得られたようなサンプルとの時間的同期を行なう。

これは、変電所ネットワーク１００のどこでサンプルが得られるかにかかわらず、すべてのサンプルが共通の時間スケールを使用してタイムスタンプされることを可能にする。

このため、いくつかの実施形態では、サブアクションＳ１０２およびＳ１０４は行なわれるものの、サブアクションＳ１０６およびＳ１０８は行なわれず、いくつかの実施形態では、サブアクションＳ１０２およびＳ１０４は行なわれないものの、サブアクションＳ１０６およびＳ１０８は行なわれ、いくつかの実施形態では、サブアクションＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、およびＳ１０８はすべて行なわれる。

第１の変電所１２０ａで行なわれるような変電所間のパケットの時間同期された通信のさらなる詳細に関する実施形態を以下に開示する。

いくつかの局面では、各ＩＥＤ２００ａ、２００ｂは、その変電所１２０ａ、１２０ｂ内の通信のためのそれ自体の変電所インターフェイス１８０ａと、パケット交換ネットワークを介した他の変電所１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのＩＥＤ２００ａ、２００ｂ、２００ｃとの通信のためのネットワークインターフェイス１８０ｂとを含む。いくつかの局面では、各変電所インターフェイス１８０ａは、変電所内部の時間同期基準として使用されるそれ自体のローカル基準クロック１４０ａ、１４０ｂに関連付けられる。いくつかの局面では、ネットワークインターフェイス１８０ｂは、共通基準クロック１３０に関連付けられる。

３つ以上の変電所１２０ａ：１２０ｃがあるシナリオでは、異なる変電所間の別個の通信リンク、すなわち、変電所１２０ａと変電所１２０ｂとの間の第１の通信リンク、変電所１２０ａと変電所１２０ｃとの間の第２の通信リンク、および、変電所１２０ｂと変電所１２０ｃとの間の第３の通信リンクなどがあり得る。その場合、すべての通信リンクについて１つの共通基準クロックがあるのではなく、１つの通信リンク当たり１つの共通基準クロック１３０があり得る。その場合、第１のＩＥＤ２００ａはステップＳ１０２で、他のＩＥＤ２００ｂ：２００ｃとのパケットの送信および受信のために第１のＩＥＤ２００ａによって使用されるすべての通信リンクについて、第１の変電所１２０ａのローカル基準クロック１４０ａとそれぞれの共通基準クロック１３０との間のそれぞれの第１の時間差を判定する。

一般的には、ライン差動保護機能１５０ａは、ラインまたはネットワークの各端における電流（および電圧）測定に基づいている。測定（または電流（および電圧）値のサンプリング）は、ＩＥＤ２００ａ：２００ｂ、ＭＵ１７０ａ：１７０ｆにおいて、もしくは、非従来型計器用変圧器（non-conventional instrument transformer：ＮＣＩＴ）ならびに他の好適な測定機器および／またはセンサを介して、行なわれ得る。そのため、少なくとも２つの端が必要であるが、それは、ネットワークトポロジとプロセス用機器の利用可能性とに依存して最大５であってもよい。本開示では、各端は、１つの変電所１２０ａ：１２０ｃによって表わされる。ライン差動保護機能１５０ａの基本的な動作原理は、受信された電流をすべて一緒に加算することである。ラインまたはネットワークに故障がない場合、合計はゼロ（または、測定精度に依存してほぼゼロ）であるはずであるが、故障が存在する場合、合計は、故障を通過している非ゼロの差動電流を示すであろう。この差動電流を計算可能にするためには、加算が行なわれる前にサンプル（または位相器）を時間的に整列させなければならず、さもなければ、間違った差動電流のリスクがある。したがって、ライン差動保護機能１５０ａが正確に動作するには、異なるソースからのサンプル間の共通時間基準が必要とされる。

上述のように、共通基準クロック１３０は、ＩＥＤ２００ａ：２００ｃ間の通信のための、ひいては、サンプルのやりとりのための基準として使用される。サンプルは、タイムスタンプされた生サンプルであるか、または、タイムスタンプされた計算された位相器であり得る。共通基準クロック１３０によって与えられた時間の知識は、送信側でタイムスタンプを補償するために、または、元のタイムスタンプとともにオフセットを追加情報として提供するために、異なるやり方で使用され得る。次に、この追加情報は受信端で、それ自体のサンプルに時間的に同期されるように、受信されたサンプルを補償または再サンプリングするために使用され得る。また、この追加情報は送信端で、サンプルを受信端へ送信する前にすでに、共通サンプル時間への共通基準クロック１３０に基づいてサンプルを補償または再サンプリングするために使用され得る。

いくつかの例では、サンプルは電流値を表わす。一実施形態によれば、第１のＩＥＤ２００ａはその場合、アクションＳ１１０を行なうように構成される。

Ｓ１１０：第１のＩＥＤ２００ａは、補償されたサンプルと第１の変電所１２０ａ内で得られたようなサンプルとの差としての差動電流を計算する。

この差動電流は次に、ライン差動保護機能１５０ａに提供され得る。このため、一実施形態によれば、第１のＩＥＤ２００ａは、アクションＳ１１４を行なうように構成される。

Ｓ１１４：第１のＩＥＤ２００ａは、差動電流を、第１の変電所１２０ａにおけるライン差動保護機能１５０ａに提供する。

しかしながら、いくつかの局面では、第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さいことを第１のＩＥＤ２００ａが確認した場合のみ、差動電流はライン差動保護機能１５０ａに提供される。すなわち、一実施形態によれば、第１のＩＥＤ２００ａは、アクションＳ１１２を行なうように構成される。

Ｓ１１２：第１のＩＥＤ２００ａは、第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さいことを確認する。

Ｓ１１２での確認が成功した場合のみ、次にアクションＳ１１４に入る。
いくつかの局面では、第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さくない場合、ライン差動保護機能１５０ａはブロックされるべきである。すなわち、一実施形態によれば、第１のＩＥＤ２００ａは、アクションＳ１１６を行なうように構成される。

Ｓ１１６：第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さくない場合、第１のＩＥＤ２００ａは、差動電流を受信しないようにライン差動保護機能１５０ａをブロックする。

また、ＰＴＰが使用される場合、差の精度の品質指標があってもよく、品質指標が品質しきい値よりも低い場合、この品質指標は、差動電流を受信しないようにライン差動保護機能１５０ａを選択的にブロックするために使用され得る。それに関連して、Ｓ１０２で判定されたような第１の時間差（すなわち、Δという値）の品質インデックスもしたがって、第２のＩＥＤ２００ｂへ送信されてもよく、ひいては、第２のＩＥＤ２００ｂによって判定されたような第２の時間差の対応する品質インデックスが、第１のＩＥＤ２００ａによって受信されてもよい。

また、第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さくない場合、失われた時間同期された通信のアラーム通知が発行され得る。すなわち、一実施形態によれば、第１のＩＥＤ２００ａは、アクションＳ１１８を行なうように構成される。

Ｓ１１８：第１の時間差と第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さくない場合、第１のＩＥＤ２００ａは、失われた時間同期された通信のアラーム通知を発行する。

図４は、一実施形態に従った変電所１２０ａのＩＥＤ２００ａの構成要素を、複数の機能ユニットに関して概略的に示す。たとえば記憶媒体２３０の形をした（図５でのような）コンピュータプログラム製品５１０に格納されたソフトウェア命令を実行することができる、好適な中央処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）などのうちの１つ以上の任意の組合せを使用して、処理回路２１０が提供される。処理回路２１０はさらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit：ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array：ＦＰＧＡ）として提供され得る。

特に、処理回路２１０は、ＩＥＤ２００ａに、上に開示されたような１組の動作またはアクションを変電所で行なわせるように構成される。たとえば、記憶媒体２３０は１組の動作を格納してもよく、処理回路２１０は、ＩＥＤ２００ａに１組の動作を行なわせるために、記憶媒体２３０から１組の動作を検索するように構成されてもよい。１組の動作は、１組の実行可能命令として提供されてもよい。

こうして、処理回路２１０はそれにより、ここに開示されるような方法を実行するために配置される。記憶媒体２３０はまた、永続的なストレージを含んでいてもよく、それはたとえば、磁気メモリ、光メモリ、ソリッドステートメモリ、さらには遠隔搭載メモリのうちのいずれか１つまたはそれらの組合せであり得る。ＩＥＤ２００ａはさらに、通信インターフェイス２２０を含み得る。そのため、通信インターフェイス２２０は、アナログおよびデジタルコンポーネントを含む１つ以上の送信機および受信機を含み得る。

特に、通信インターフェイス２２０は、その変電所１２０ａ内のＩＥＤ２００ａの通信のための変電所インターフェイス１８０ａと、パケット交換ネットワークなどの通信チャネルを介したＩＥＤ２００ａと他の変電所１２０ｂ、１２０ｃの他のＩＥＤ２００ｂ、２００ｃとの通信のためのネットワークインターフェイス１８０ｂとを実現する。

処理回路２１０は、たとえば、データおよび制御信号を通信インターフェイス２２０および記憶媒体２３０へ送信することによって、通信インターフェイス２２０からデータおよび報告を受信することによって、ならびに、記憶媒体２３０からデータおよび命令を検索することによって、ＩＥＤ２００ａの一般的な動作を制御する。

上に開示されたように、ライン差動保護機能１５０ａは、ＩＥＤ２００ａの一部であるか、ＩＥＤ２００ａと一体化されるか、または、ＩＥＤ２００ａと併置される。よって、いくつかの局面では、ＩＥＤ２００ａはライン差動保護機能１５０ａをさらに含む。

ＩＥＤ２００ａの他の構成要素および関連する機能性は、ここに提示される概念を不明瞭にしないために省略される。

図５は、コンピュータ読取可能記憶媒体５３０を含むコンピュータプログラム製品５１０の一例を示す。このコンピュータ読取可能記憶媒体５３０上に、コンピュータプログラム５２０を格納することができ、コンピュータプログラム５２０は、処理回路２１０と、それに動作可能に結合されたエンティティおよびデバイス、たとえば通信インターフェイス２２０および記憶媒体２３０とに、ここに説明される実施形態に従った方法を実行させることができる。コンピュータプログラム５２０および／またはコンピュータプログラム製品５１０はこのため、ここに開示されるようなあらゆるアクションを行なうための手段を提供し得る。

図５の例では、コンピュータプログラム製品５１０は、ＣＤ（compact disc：コンパクトディスク）またはＤＶＤ（digital versatile disc：デジタル多用途ディスク）またはブルーレイディスクなどの光ディスクとして示される。コンピュータプログラム製品５１０はまた、ランダムアクセスメモリ（random access memory：ＲＡＭ）、読出専用メモリ（read-only memory：ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出専用メモリ（erasable programmable read-only memory：ＥＰＲＯＭ）、または電気的消去可能プログラマブル読出専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory：ＥＥＰＲＯＭ）などのメモリとして具現化され、より特定的には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus：ユニバーサルシリアルバス）メモリまたはフラッシュメモリ、たとえばコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリなどの外部メモリにおけるデバイスの不揮発性記憶媒体として具現化され得る。このため、コンピュータプログラム５２０はここでは、図示された光ディスク上のトラックとして概略的に示されているが、コンピュータプログラム５２０は、コンピュータプログラム製品５１０にとって好適なあらゆるやり方で格納され得る。

いくつかの実施形態を参照して、この発明の概念を主として上述してきた。しかしながら、当業者であれば容易に理解できるように、上に開示されたもの以外の実施形態も、添付された特許請求項によって定義されるようなこの発明の概念の範囲内で同様に可能である。

Claims (15)

1. 通信チャネルによって相互接続された第１の変電所（１２０ａ）と第２の変電所（１２０ｂ）との間のパケットの時間同期された通信のための方法であって、前記方法は前記第１の変電所で行なわれ、前記方法は、
   前記第２の変電所（１２０ｂ）から前記通信チャネルを介してサンプルのパケットを受信するステップ（Ｓ１０６）を含み、前記サンプルは前記第２の変電所内で得られたものであり、前記サンプルには、共通基準クロック（１３０）に関連付けられた時間情報が提供されており、前記方法はさらに、
   前記共通基準クロックから前記通信チャネルを介して時間指標を受信するステップと、
   前記時間情報と、前記共通基準クロックと前記第１の変電所のローカル基準クロックとの間の第１の時間差とを用いて、受信された前記パケットの前記サンプルを時間的に補償することによって、受信された前記パケットの前記サンプルと前記第１の変電所（１２０ａ）内で得られたサンプルとの時間的同期を行なうステップ（Ｓ１０８）とを含む、方法。
2. 前記時間情報は、前記共通基準クロックに従った前記サンプルのタイムスタンプを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記時間情報は、前記第２の変電所のローカル基準クロックに従った前記サンプルのタイムスタンプと、前記第２の変電所の前記ローカル基準クロックと前記共通基準クロックとの間の第２の時間差の指標とを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記共通基準クロックと前記第１の変電所および／または前記第２の変電所の前記ローカル基準クロックとの間に時間差がある、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１の変電所内で得られた前記サンプルに、前記共通基準クロックに関連付けられた時間情報を提供するステップと、
   サンプルの第１のパケットに入った前記サンプルを、前記通信チャネルを介して前記第２の変電所へ送信するステップ（Ｓ１０４）とをさらに含み、
   前記第２の変電所から受信されたサンプルの前記パケットは、サンプルの第２のパケットである、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記方法は、前記第１の変電所の第１のインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）（２００ａ）によって、および、前記第２の変電所の第２のＩＥＤ（２００ｂ）によって行なわれ、前記第１および第２のＩＥＤ（２００ａ、２００ｂ）は前記通信チャネルを介して互いに通信する、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 各ＩＥＤ（２００ａ、２００ｂ）は、その変電所（１２０ａ、１２０ｂ）内の通信のためのそれ自体の変電所インターフェイス（１８０ａ）と、前記通信チャネルを介した他の変電所（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）のＩＥＤ（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）との通信のためのネットワークインターフェイス（１８０ｂ）とを含み、各変電所インターフェイス（１８０ａ）は、変電所内部の時間同期基準として使用されるそれ自体のローカル基準クロック（１４０ａ、１４０ｂ）に関連付けられ、前記ネットワークインターフェイス（１８０ｂ）は、前記共通基準クロック（１３０）から信号を受信するように構成される、請求項６に記載の方法。
8. 前記サンプルは電流値を表わし、前記方法はさらに、
   補償された前記サンプルと前記第１の変電所（１２０ａ）内で得られた前記サンプルとの差としての差動電流を計算するステップ（Ｓ１１０）と、
   前記差動電流を、前記第１の変電所（１２０ａ）におけるライン差動保護機能（１５０ａ）に提供するステップ（Ｓ１１４）とを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記共通基準クロックと前記第１の変電所の前記ローカル基準クロックとの差としての前記第１の時間差と、前記共通基準クロックと前記第２の変電所のローカル基準クロックとの差としての第２の時間差とを判定するステップと、
   前記差動電流を前記ライン差動保護機能（１５０ａ）に提供する前に、前記第１の時間差と前記第２の時間差との差が時間しきい値よりも小さいことを確認するステップ（Ｓ１１２）とをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記方法はさらに、
    前記第１の時間差と前記第２の時間差との前記差が前記時間しきい値よりも小さくない場合、前記ライン差動保護機能（１５０ａ）をブロックするステップ（Ｓ１１６）を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記ローカル基準クロック（１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ）の各々は、前記共通基準クロック（１３０）よりも高い精度を有する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記共通基準クロック（１３０）は、ネットワーククロックであるか、または、前記ローカル基準クロック（１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ）のうちの１つである、請求項１１に記載の方法。
13. 第１および第２の変電所間のパケットの時間同期された通信のためのインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）（２００ａ）であって、前記ＩＥＤ（２００ａ）は処理回路（２１０）を含み、前記処理回路は、前記ＩＥＤ（２００ａ）に、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を行なわせるように構成される、ＩＥＤ（２００ａ）。
14. パケットの時間同期された通信のためのコンピュータプログラム（５２０）であって、前記コンピュータプログラム（５２０）は、変電所のインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）（２００ａ）の処理回路（２１０）上で実行されると前記ＩＥＤ（２００ａ）に請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を行なわせるコンピュータコードを含む、コンピュータプログラム（５２０）。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムが格納された、コンピュータ読取可能記憶媒体（５３０）。

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