JPS5951209B2 - 信号同期方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は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。

ディジタル比較保護継電装置では送電線の両端局におい
て、その送電線の電流の瞬時値を一定周期でサンプリン
グしてＡ−Ｄ変換したのち、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値と比較することに
より送電線の監視フを行なつている。

この場合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５から、サンプリングタイミングには一連の繰り返
しナンバーを付け、両端局で同一時刻にサンプリンダし
たデータには同じナンバーを付けて伝送し合わなければ
ならない。そしてこのような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θプリングナンバーとの同
期手段が非常に重要な問題であり、これには現在多くの
努力が払われている。この発明はこのサンプリング信号
の同期を実現する手段を提供しようとするものである。
従来この種の信号同期方式としては、伝送遅延’５時間
が既知で、しかも一定不変であるとしたものが実用化さ
れている。これは伝送遅延にさらに適当な固定遅延を加
えて、総合遅延時間がサンプリング周期のちようど整数
倍となるようにしたものである。今、同期の主導権を握
る側の端局と従属同期する側の端局とを各々主局，従局
と呼ぶことにすると、主局の送信をサンプリングタイミ
ングに合せれば、従局の受信は主局の何周期かのちのサ
ンプリングタイミングと一致する。

この方式は比較的簡単であるが、温度などによつて伝送
遅延時間が変動する回線ではまつたく使用できない。ま
たこのような回線の場合には、一定時間毎に自動的に伝
送遅延時間またはその関数となるような時間を測定して
、その結果を前記した追加された補正用遅延にフイード
バっクさせ、伝送遅延時間に変動があつても、つねに総
合遅延時間を一定とするような方式も考えられている。

この場合は補正用遅延を主局の送信側に入れるか、また
は従局の受信側に入れるかは、伝送遅延時間またはその
関数となる時間を主局，従局のいずれで測定するかによ
つて定まり、また補正用遅延は最初から自動的に決定さ
れて、手動による測定または設定をまったく必要としな
いのが特徴となつている。しかしこれらいずれの方式に
あつても、本質的には主局から従局に向う信号のみを利
用して同期をかけていることには違いがなく、それとは
逆向きの信号は、伝送遅延時間を知るための補助的な役
割に使われるだけである。このためサンプリングナンバ
ーを自動的に同期させる方法が非常に煩雑となり、また
同期をとる過程においては、従局のサンプリングナンバ
ーを不連続に跳躍させなければならないことがある。そ
して従局からさらに．回線が延長されてそこから先も同
じように同期をとらなければならない場合には、これら
のことが大きな欠点となっていたのである。この発明は
伝送路の両方向の信号を均等な重みで゛使用して、サン
プリングタイミングの同期とサ．［ンプリングナンバー
の同期を極めて容易に行い、かつナンバーの跳躍が生じ
ないようにして、系統がカスケードに何区間にも亘り構
成されても、何ら問題なく全所の同期がとれる方式の提
供を目的としたものである。

すなわち、具体的には、ある（特定のサンプリンガナン
バーのデータを主局で送信してから、従局からの同じサ
ンプリングナンバーのデータを主局で受信するまでの時
間Ｔ１と、同様に従局で送信してから主局からの同じサ
ンプリングナンバーのデータを従局で受信するまでの時
間Ｔ２とを測定し、Ｔ１＋Ｔ１が伝送フオーマツトの繰
り返し周期より小さい場合は、Ｔ１とＴ２の差を零にす
るように、またＴ１＋Ｔ２が伝送フオーマツトの繰り返
し周期より大きい場合は、Ｔ１とＴ２の差をさらに拡大
するように主局もしくは従局の同一サンプリングナンバ
の信号の送信時刻を制御して、主局と従局のすべての同
じ動作を同一時刻に行わせるようにしてサンプリング信
号の同期をフとらせようとするものである。なおこのほ
かに、ある特定のサンプリングナンバーのデータを受信
してから同じサンプリングナンバーのデ゛一夕を送信す
るまでの時間を比較するという手段をとつても同様な制
御を行うことができる。これらの時間はデイジタル的に
計測して、伝送データに重畳して相手方に送り、比較を
行うのであるが、これらを相互に送り合い、両方の局で
洞時に送信部のクロツクパルスの周波数を制御する方式
も可能である。以下この発明の実施例につき添付図面を
参照して説明する。

先ずこの発明の原理について述べる。

第１図および第２図は、特定のサンプリングナンバーの
データ（以下主局から送信するものをＳ１、従局から送
信するものをＳ２と略称する）の送信および受信に関す
る時間的な関係を描いたもので、主局から出たＳ１が従
局に着くまでの時間と、従局を出たＳ２が主局に着くま
での時間とが等しいものとし、これを伝送遅延時間Ｔｄ
とする。またＳ１およびＳ２の送信周期Ｔは変動分を考
慮したＴｄの最大値の少くとも２倍以上にするという前
提条件を設けておく。なおＳ１およびＳ２自体は、時間
的にある長さを持ったものであるが、これらの図はその
中の一定点例えば初めまたは終りの部分のみを描いたも
のである。第１図は、主局におけるＳ１の送信からＳ２
の受信までの時間をＴ１とし、従局におけるＳ２の送信
からＳ１の受信までの時間をＴ２として比較を行うもの
であり、また第２図は、主局におけるＳ２の受信からＳ
１の送信までの時間をＴ１とし、従局におけるＳ１の受
信からＳ２の送信までの時間をＴ２として比較を行う場
合である。

第１図のａおよびｂは、主局からのＳ１の伝送を示す下
向きの斜線と、従局からのＳ２の伝送を示す上向きの斜
線とが互に交差する場合で、Ｔ１＋Ｔ２＝２Ｔｄなる関
係が常に成立する。

そしてこの第１図のａは従局からのＳ２の送信が、主局
からのＳ１の送信よりも時間的に遅れている場合であっ
て、従局送信部のクロツクパルスの位相（タイミング）
を少し進めて、従局からの送信を全体的に同図の矢印イ
のように左方向へ移動させなければならないことを示し
ている。また同第１図のｂは前記ａとまつたく逆の場合
であって、従局からのＳ２の送信が主局からのＳ１の送
信よりも時間的に進みすぎている為、従局送信部のクロ
ツクパルスの位相を少し遅らせて従局からの送信を全体
的に同図の矢印口のように右方向へ移動させなければな
らないことを示している。すなわち、Ｔ１〉Ｔ２ならば
従局からの送信を進め、またＴ１くＴ２ならば従局から
の送信を遅らせてやればよいことが図から明らかである
。そしてＴ１＝Ｔ２となった場合は、Ｓ１とＳ２とがま
ったく同時刻に送信されたことになり、従つてその他の
サンプリングナンバーのデータの送信をも含めたすべて
の動作が、主局と従局とにあつて同一時刻で行われるこ
とになり、サンプリング信号の同期が完全となる。また
第１図のＣおよびｄは、前記Ｓ１とＳ２の伝送を示す斜
線がまつたく交差しない場合で、このときはＴ１＋Ｔ２
＝Ｔ＋２Ｔｄなる関係が常に成立する。

そして従局からのＳ２の送信は第１図Ｃの場合は同図の
矢印ハのように左方向へ、また第１図ｄの場合は同図の
矢印ニのように右方向へ各々移動させた方が、同期状態
により早く到達できることが明らかである。ここで注目
すべきことはこの第１図のａおよびｂの場合は、Ｔ１〉
Ｔ２で左方向へ、またＴ１〈Ｔ２で右方向へ各々移動さ
せていた従局Ｓ２の送信を、同図のＣおよびｄの場合で
は、Ｔ１くＴ２で左方向ヘ、またＴ１〉Ｔ２で右方向へ
各々移動させなければならないことである。

しかし前記した２Ｔｄ＜Ｔなる前提条件によりこの問題
を容易に解決することがで゛きる。すなわち同図のａお
よび゛ｂで・は、Ｔ１＋Ｔ２＝２ＴｄからＴ１＋Ｔ２く
Ｔとなり、また同図ＣおよびｄではＴ１＋Ｔ２＝Ｔ＋２
ＴｄからＴ１＋Ｔ２〉Ｔとなるので排他的論理和回路に
より制御条件を反転させてやればよいことになる。この
過程を示したのが第３図である。すなわちこの第３図に
おいて、加算回路１はＴ１とＴ２の加算を行ない、この
出力Ｔ１＋Ｔ２を比較回路２によりＴと比較させる。比
較回路２はＴ１＋Ｔ２〉Ｔであればその出力を論理値で
真とし、Ｔ１＋Ｔ２，乙Ｔであれば偽とする。一方Ｔ１
とＴ２とは比較回路３により比較され、Ｔ１〉Ｔ２で゛
あればその出力は真となりＴ１４Ｔ２であれば偽となる
。そして排他的論理回路４により、この２つの論理値が
共に真または共に偽のときは、最終出力を偽として従局
でのＳ２の送信を右方向へ移動させ、また一方が真で他
方が偽であれば、最終出力を真として、同様に従局での
Ｓ２の送信を左方向へ移動させればよい。なお、Ｔ１＝
Ｔ２で・しかもＴ１＋Ｔ２〈Ｔ（第１図ａおよび゛ｂの
場合に限り、従局送信部のクロっクパルスの位相（夕イ
ミング）制御を行なわなければ、同期状態に入つてから
のハンチング防止に効果がある。第２図は、Ｔ１をＳ２
の受信からＳ１の送信までの時間、またＴ２をＳ１の受
信からＳ２の送信までの時間とした点を除いては第１図
とまつたく同じもので゛ある。

すなわちこの第２図のａおよびｂはＳ１とＳ２の斜線が
交差する場合で、Ｔ１＋Ｔ２：２Ｔ−２Ｔｄ〉Ｔなる関
係が、また同第２図のＣおよび゛ｄはＳ１とＳ２の斜線
が交差しない場合で、Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔ−２Ｔｄ＜Ｔなる
関係が各々に常に成立する。そしてこの第２図のａおよ
びｂの場合は従局Ｓ２の送信をＴ１〈Ｔ２で同図の矢印
イのように左方向へ、Ｔ１〉Ｔ２で同図の矢印口のよう
に右方向へ各々移動させ、また同第２図のＣおよびｄの
場合はＴ１〉Ｔ２で同図の矢印ハのように左方向へ、Ｔ
１〈Ｔ２で同図の矢印ニのように右方向へ各々移動させ
なければならない点において前記第１図の考え方と同じ
である。そしてここで注目すべきことは、第２図のａ〜
ｄを第１図のａ−ｄに各々対応させて見るとき、従局Ｓ
の送信の移動方向は同じであるが、Ｔ１とＴ２およびＴ
１＋Ｔ２とＴの大小関係がすべてまつたく逆であるとい
う点である。

しかし前記排他的論理和回路では、２つの入力がともに
反転したときその出力は変らないという特質をもつてい
るために、この第２図の場合の制御方向を決定する過程
もまた前記第３図の回路のままでよいという結論が得ら
れるのである。次にこの発明の実施の数例を第４図につ
いて説明する。

この第４図ａ，ｂ， ｃにおいて、１１はＴ１またはＴ
２を測定する時間間隔測定回路であり、１２は第３図の
回路を１つのブロツクにまとめたものでＴ１，Ｔ２およ
びＴから制御方向を決定する判断回路である。

また１３は送信部クロツクパルスの位相（タイミング）
制御回路である。第４図ａは第１の実施例で、主局の時
間間隔測定回路１１で測定したＴ１を伝送データに重畳
して従局へ送り、従局の同回路１１で測定したＴ２と共
に判断回路１２へ入れる。

そしてここで制御方向を決定して制御回路１３により送
信部クロツクパルスの位相制御を行う。第４図ｂは第２
の実施例で、従局の時間間隔測定回路１］で測定したＴ
２を伝送データに重畳して主局へ送り、主局の同回路１
１で測定したＴ１と共に判断回路１２へ入れる。

そしてここで制御方向を決定して、その結果を逆方向の
伝送データに重畳して従局へ送り、制御回路１３により
送信部クロツクパルスの位相制御を行う。この第４図ｂ
に示した実施例は、１つの主局を囲んで複数の従局が放
射状に配置され、主局から！従局に向うデ一夕が全従局
について共通でよく、従って１組の送信回路からの信号
を分配して各従局に伝送するような構成となる場合に有
利である。

すなわちＴ１を伝送するには数ビツトないしは十数ビツ
トの伝送容量を必要とするが、制御方２向を判断した結
果のみを伝送するには１ビツトまたは２ビツトでよいの
で、各従局への方向制御信号は、あらかじめ順序を決め
、１組の送信データに重畳させることができるのである
。さらにＣは第３の実施例で、この実施例は同図こから
明らかなように、主局と従局の構成がまったく同じであ
るから、前記２例のように主局、従局とはせずにＡ局、
Ｂ局と呼ぶことにする。

各局では自局の時間間隔測定回路１１で測定した時間を
Ｔ２とし、相手局の時間間隔測定回路１１で測定３した
時間をＴ１として、各々の判断回路１２へ入れる。ここ
では共に第３図で示した条件で制御方向を決定して、制
御回路１３により自局のタロツクパルスの位相制御を行
う。このようにすれば、それぞれの局の送信は互に相手
局の送信に合せようとして、両方から近づくことになり
、同期状態に達するまでの時間が短縮される。

また仮にＡ局の位相制御機能を停止させれば、Ａ局が主
局となりＢ局は従局となって、前記第４図ａの実施例の
場合と同じ形態となる。逆にＢ局の位相制御機能を停止
させれば、主局と従局の関係もまた逆転することは明白
である。このことは複雑に構成された同期網の１区間が
断となつたとき、同期系の従属方向を逆転させて、同期
系の孤立化を防ぐことを可能とするのである。以上詳述
したようにこの発明の信号同期によれば、対向する伝送
路を使用して、同じサイクリツクな伝送フオーマツトで
データの送受信を行う２つの装置間における信号の同期
を、回線の伝送遅延時間に変動があつても極めて容易に
かけることができる。従つて系統がカスケードに何区間
にも亘つて構成され、その中の特定な局を主局として他
のすべての従局の信号をこの親局に同期させる場合に、
各従局は上位局に連続的に追随するので同期がかかるま
での過程にあっても何ら混乱を生ずることがなく、また
データの送受信に不連続な跳躍も発生しない安定な信号
同期方式を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はこの発明の原理を示す説
明図、第４図はこの発明の各別の実施例を示すブロツク
結線図である。 １・・・加算回路、２， ３・・・比較回路、４・・・
排他的論理和回路、１１・・・時間間隔測定回路、１２
・・・判断回路（第３図の回路）、１３・・・自動位相
制御回路（ＡＰｃ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対向する伝送路を使用して一定周期で繰返すサンプ
   リングナンバーを付加した同じサイクリツクな伝送フォ
   ーマットでデータの送受信を行なう２つの装置において
   、同じサンプリングナンバーが発生する周期Ｔを各々の
   伝送遅延時間の２倍より大きくした時、伝送フォーマッ
   ト上のある特定のサンプリングナンバーの信号を、第１
   の装置が送信してから第２の装置からの同じサンプリン
   グナンバーの信号を第１の装置が受信するまでの時間Ｔ
   ＿１と、第２の装置が送信してから第１の装置からの同
   じサンプリングナンバーの信号を第２の装置が受信する
   までの時間Ｔ＿２とを測定し、Ｔ＿１＋Ｔ＿２がＴより
   小さい場合は、Ｔ＿１とＴ＿２の差を零にするように、
   またＴ＿１＋Ｔ＿２がＴより大きい場合はＴ＿１とＴ＿
   ２の差をさらに拡大するように第１の装置もしくは第２
   の装置の前記同一サンプリングナンバーの信号の送信時
   刻を可変する手段を備えることにより、これら第１の装
   置と第２の装置のデータ送受信動作を同一時刻に行わせ
   るようにしたことを特徴とする信号同期方式。