JPS6324495A - 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、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線な装置においては、両端電流をＰ
　ＣＭ　（Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）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１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、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５０−４９５４５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、Ｓ、は特定のサンプリングナンバーのデータ（以
下、Ｓ、、Ｓ２と略称）、Ｔ□は主局におけるＳ、の送
信からＳ２の受信までの時間、Ｔ、は従局におけるＳ、
の送信からＳ１受信までの時間、また、ＴはＳｌ、Ｓ２
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、Ｓ２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Ｓ１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。

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Ｉｔ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Ｓ１の送信からデータＳ２の
受信までの時間Ｔ１を主局にて計ｆｔ１ｌｌし、従局に
おけるデータＳ２の送信から、データＳ１の受信までの
時ｒ’ｄｌＴ、を従局にて計測する。そして、主局は、
前記時間Ｔ１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Ｔ、を受信する。また、
逆に従局は、前記時間Ｔ。

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）及び（ｂ）は、主局からのデータ
Ｓ０の伝送を示す下向きの斜線と、従局からのデータＳ
７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（ａ）は、従局からのデータＳ、
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、Ｔ　１＞　Ｔ　２ならば従局から
の送信を早め、またＴ　ｔ　＜　Ｔ　ｚ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、Ｔ□＝Ｔ、となった場合は、特定のサンプリン
グ番号のデータＳ１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Ｓ、、Ｓ、の送信タイミングを合
すせて、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、遅ら仕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、、
　Ｓ、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Ｓ０または
Ｓ２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ｆｌｌｌｌ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Ｔ２
）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？！＋＋ｒ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消する為になされ
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シて、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、主局およ
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Ｈｔ！Ｉ　
Ｌ　、その計４１１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イロした事を示すフラグ情報を、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
様に制御する。そして各サンプリングタイミングを同期
させ、伝送しあうフラグ情報から、サンプリング番号の
差異を認識し、受信データの処理を前記サンプリング番
号の差を認識させる上で行なう様にしたものである。

〔作用〕

この発明におけるサンプリング信号同期方式では、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Ｔ、、Ｔ、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
タ受信を表わすフラグ情報を返信してくるまでの自局の
サンプリングタイミング数（すなわち、サンプリング周
期数）を計測し、また、相手局から返信されてくる前記
フラグ情報が、相手局のサンプリング番号ま何番目で返
信されてきたかを認識することにより、自局と相手局の
サンプリング番号の差を知る事ができる。そして、サン
プリングタイミングのみの一致制御を行ない。

サンプリング番号の「ずれ」は受信データを処理する装
置側にて認識させた上で、データ処理を行なう様にする
。

〔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（５０１１ｚ、または６０）Ｉ
ｔ）における１サイクル（電気角３６０度相当）である
、Ｔｏは、サンプリングタイミングの周期で、電気角３
０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Ｓ、を受信した時、また
は、フラグ情報Ｆ１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
を受信した時、またはフラグ情報Ｆ２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。

フラグ情報Ｆｌ、Ｆ２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
受信した事を示すフラグである。

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ｆ！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の糸状電流入力
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大入
力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Ｔｄ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工が着信す
る直前のサンプリングタイミングからデータＳ、を受信
するまでの時間をＴｓとして計測する。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「Ｓ４受信」
を表わすフラグ情報Ｆｌ（以下略してフラグＦ１とする
）を乗せて、従局から主局へデータを送信する。第１回
の例では従局がサンプリング番号ＩＩ　９　Ｉ＋の時に
主局からデータＳ、が着信しており、従局ではサンプリ
ング番号“１０″の送信データにフラグＦ１を乗せ込ん
で、従局から主局へ送信する。この時に従局では先に計
測した計測時間Ｔｓをあわせて主局へ伝送する。主局で
は。

従局からのフラグＦ１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ｒｅ　７　ｔｏ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フ
ラグＦ１が着信する直前のサンプリングタイミングから
フラグＦ１を受信するまでの時間をＴＭとして計測する
。

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、自局で計測した時間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ΔＴ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＝　　　　ｎＴ、＋Ｔｓ　　　　　（１）Ｔ
ｄ　　　　＝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−Ｔｌｌ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、従局からのフラグＦ１
を受信した時のサンプリング番号をＳＡ（第１図の例で
は７”）とし、従局からフラグＦ１を乗せ込んできた送
信データのサンプリング番号をＲＡ　（第１図の例では
１０　”　）とすると。

前記、整数ｎ、ｍとの間に以下の式がなり立つ。

ＴＭ、ＴＳ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 ＳＡ−ＩＳＡ−１ ｍ　＝　　−、ｎ　　＝ （２）ＳＡ：偶数の場合 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′″０″のデータＳ１を
従局が受信し直後のサンプリングタイミング″１０”に
て「Ｓ１受信」を示すフラグＦ１を乗せ込み主局へ送信
する。主局ではこのフラグＦ１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、フラグＦ
１を乗せ込んできた。従局からの送信データのサンプリ
ング番号ＲＡ”１０”を認知する。

主局のサンプリング番号Ｎ　７　ＩＩ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２７０＋ＴＭ（＝ＴＳ
）に他ならず、従局からのフラグＦ１を乗せ込んで、送
信してきたデータのサンプリング番号がＩＩ　１０７１
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 ε＝ＲＡ−−（５） 第２図の例では５Ａ＝１０，５Ａ＝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ＲＡはＯ〜１１の整
数値、ＳＡは１〜１１の奇数値をとる。ε値と主局〜従
局間のサンプリング番号関係を次表に示す。

主局では前記ε値により従局との間のサンプリング番号
差を知ることができる。

また、従局においても主局と同様の処理を行なう事によ
り同様の認識が出来る。

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
算処理を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タイミングのみが保証され伝送系
の伝送遅延時間Ｔｄ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
ミングを制御したが、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、主局及び従局におい
て特定サンプリング番号のデータを受信したことを示す
フラグ情報を各々相互に伝送し合い、各サンプリングタ
イミングを同期させ伝送しあうフラグ情報からサンプリ
ング番号の差異を認識し受信データの処理を前記サンプ
リング番号の差を認識させた上で行うようにしたので、
特定サンプリング番号受信時相手動に返信するフラグは
単一ビットで構成でき、又、測定・伝送時間データは最
大サンプリングタイミングの間隔Ｔ。でよく、伝送フォ
ーマット上の伝送効率が増加し、がっ、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な装置のシステム構
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、Ｓ、、Ｓ、は特定サンプリング同期Ｔ−よ
計測時間、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　ｑ　　　　　　　　盲　ｑ 梠ミ　　　　　　　；ζ 百饋両 第４図（ａ） 第４図（ｂ）

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倍より大きくした時、前記伝送フォーマ
   ット上の特定サンプリング番号の信号を自局から送信し
   、該信号を相手局が受信するまでの時間を測定する一方
   、該特定サンプリング番号の信号を相手局で受信直後、
   または一定時間遅延後に相手局の送信タイミングで相手
   局の特定サンプリング番号の信号を受信したことを示す
   フラグと、前記測定時間を返送した自局の直近の送信タ
   イミングから前記フラグを受信するまでの時間を測定し
   、前記自局でフラグを受信した時の送信タイミングを示
   すサンプリング番号及び前記フラグとを自局に返送して
   きた相手局からの受信データのサンプリング番号と前記
   ２量の測定時間から自局と相手局のサンプリング番号の
   差を求め、前記サンプリング差を零にするため自局の送
   信タイミングを調整し、該サンプリング番号差を外部の
   処理装置に知らしめ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。