WO2010023955A1

WO2010023955A1 - 通過時間固定装置

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Publication number: WO2010023955A1
Application number: PCT/JP2009/004243
Authority: WO
Inventors: 狩野達弥
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-03-04
Also published as: CN102138302B; EP2320602A4; EP2320602A1; US8599883B2; EP2320602B1; JP2010056947A; JP5249682B2; CN102138302A; US20110158263A1

Abstract

　同期フレームに対して常に伝送遅延時間を固定することが可能で、高精度なサンプリング同期制御が可能な通過時間固定装置及びその制御方法を提供する。　クライアント３Ｃ１からのフレーム１０１は、ポート２１Ｐ１を通じて通過時間固定装置２に入力される。制御回路２５内のフレーム種別判定手段２５ａが、クライアント３Ｃ１から送られたフレーム１０１のフレーム種別を判定する。宛先判定手段２５ｂは、受信したフレーム１０１から宛先アドレスを取得することで、遅延処理を行わせるフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定する。同期フレームと判定されたフレーム１０１は、特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１において一定時間遅延手段２６ａにより一定時間遅延させる。

Description

通過時間固定装置

　本発明は、送電線を保護する電流差動保護継電器におけるデータの送受信及びサンプリング同期制御に係り、同期フレームについて伝送遅延時間を固定することが可能な技術に関する。

　近年、電流差動保護継電器装置においては、伝送遅延時間の変動が少ないリレー専用の通信設備を使用してデータの送受信及びサンプリング同期制御を行うのが一般的であり、将来的には、イーサネット（登録商標、以下同じ。）等のネットワークを使用した高精度なサンプリング同期制御を実現可能な保護リレー装置の開発が望まれている。

　従来の保護リレー装置では、高精度なサンプリング同期制御を実現すべく、下記のようなデジタル電流差動リレーの構成が採用されている（非特許文献１参照）。このデジタル電流差動リレーは、図９の通り、送電線の２端子を主局と従局として、自局のサンプリングタイミング時刻と相手端子からのサンプリングタイミングデータであるタイミングフラグ（ＴＦ）の受信時刻との時間間隔をそれぞれ測定し（Ｔ_Ｍ及びＴ_Ｓ）、この時間間隔Ｔ_Ｍ及びＴ_Ｓからサンプリング同期誤差（ΔＴ）を算出している。

　つまり、このリレーでは、主局及び従局において、時間間隔Ｔ_Ｍ又はＴ_Ｓを相手装置に伝達し、サンプリング同期誤差ΔＴに基づきサンプリングタイミングを補正している。なお、このリレーにおける伝送フォーマットは、１フレームの長さが固定されており、かつ、サンプリング基準信号に対して固定の時間差で送信される。

　なお、このサンプリング同期制御は、図９に示すように、対向端子間の上り、下りの伝送遅延時間が等しい、すなわち、従局から主局へのタイミングフラグＴＦの上りの伝送遅延時間Ｔ_ｄｕと、主局から従局へのタイミングフラグＴＦの下りの伝送遅延時間_Ｔｄｄと、が等しい必要がある。

　また、高精度な時刻同期を実現するために、下記のような制限を加えるサンプリング制御方式も提案されている（特許文献１参照）。この方式では、伝送するフレームの長さを固定し、かつ、当該長さを一定値以下のものに制限し、さらには、同期フレームを優先的に中継させる優先送信機能を備えたスイッチングハブを採用している。

電気学会発行「保護リレーシステム工学」

特開２０００－３３２８０９号公報

　ところで、上記のような主局及び従局で時間間隔Ｔ_Ｍ又はＴ_Ｓを相手装置に伝達し、サンプリング同期誤差ΔＴに基づいてサンプリングタイミングを補正するサンプリング同期制御では、タイミングフラグＴＦの上りの伝送遅延時間Ｔ_ｄｕと下りの伝送遅延時間_Ｔｄｄが等しい必要があった。

　しかしながら、イーサネット等のネットワークを使用した場合には、上りの伝送遅延時間Ｔ_ｄｕと下りの伝送遅延時間_Ｔｄｄを等しくすることが困難である。その理由として、ネットワーク中には一般的に複数台の中継装置が配設されており、この中継装置をフレームが通過する際には遅延が発生する点が挙げられる。

　また、この遅延時間はネットワークの負荷状態で変動し、さらに、当該遅延時間はネットワークの中継装置内部におけるフレーム処理の順番により変化する。そのため、ネットワーク内の中継装置をフレームが通過する伝送遅延時間を一定にすることができず、主局及び従局間の往復の伝送遅延時間は等しくならないので、高精度なサンプリング同期制御が実現できないでいた。

　ここで、ネットワークを使用した場合のネットワーク中継装置において、伝送遅延時間が一致しない点を図１０を参照してより詳細に説明する。図１０は、イーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置１に、ｎ台のクライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４が接続された構成を示している。

　図１０のような構成では、ネットワーク中継装置１を介したクライアント３Ｃ１及びクライアント３Ｃ２のフレーム伝送遅延時間は次のように求められる。
　まず、クライアント３Ｃ１が、ケーブル３０Ａ１上に宛先をサーバ４としたフレーム１０１を送信し、その直後に、クライアント３Ｃ２がケーブル３０Ａ２上に宛先をサーバ４としたフレーム１０２を送信する。この際のケーブル上へのフレーム送信タイミングを示したタイムチャート１は、図１１の通りである。

　フレーム１０１とフレーム１０２はタイムチャート１で示す時間差Ｔ_ｄｅｆでネットワーク中継装置１に到着し、フレーム１０１は、このネットワーク中継装置１からＴ１０１だけ遅延してケーブル３０Ｂｎ+１上に出力される。一方、フレーム１０２は、フレーム１０１が出力中であるため、当該フレーム１０１の出力完了まで待機し、図１１に示すように待ち時間Ｔ１０２後にネットワーク中継装置１からケーブル３０Ｂｎ+１上に出力される。

　つまり、図１１のタイムチャート１に示すように、フレーム１０１がネットワーク中継装置１を通過する時間Ｔ１０１と、フレーム１０２がネットワーク中継装置１を通過する時間Ｔ１０２は、同一ではない。このことから、フレームの伝送遅延時間を一定にすることは困難であり、ネットワークを使用した場合における２端子間の上りと下りの伝送遅延時間は一致しない。

　ここで、フレーム１０２のネットワーク中継装置１の通過時間であるＴ１０２は、伝送速度とフレーム１０１のフレーム長で決まる。そのため、伝送速度が仮に１００Ｍｂｐｓでフレーム１０１のフレーム長が規格の最大長である１２３２０ビットであった場合には、Ｔ１０２はおよそ１２３μｓとなる。一方、フレーム１０１のネットワーク中継装置１の通過時間であるＴ１０１は、ネットワーク中継装置１内のハードウエアの遅延時間で決まり、通常数百ｎｓ程度である。

　このように、イーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置１をフレームが通過する遅延時間は、Ｔ１０１の数百ｎｓからＴ１０２の１２３μｓまで変化するため、この遅延時間を固定することは困難である。

　また、特許文献１に記載されているような、フレーム長を固定し、かつ一定の長さ以下に制限し、さらに、同期フレームを優先的に中継する優先送信機能付きスイッチングハブを使用する方式では、伝送遅延時間のゆらぎを小さくしているが、フレーム長が一定値以下に制限されるので当該フレームの拡張性が犠牲となってしまう。さらに、フレーム長を一定値以下とする場合であっても、このフレーム長分の伝送遅延時間のゆらぎは生じてしまう。

　本発明は、上記課題を解消するために提案されたものであって、その目的は、同期フレームに対して常に伝送遅延時間を固定することが可能で、高精度なサンプリング同期制御が可能な通過時間固定装置及びその制御方法を提供することにある。

　上述した目的を達成するために、本発明は、送電線の複数の端子に各々設けられた保護継電器により、各端子からの電流情報に基づいて送電線を保護するために、ネットワークを介して前記端子間のサンプリング同期を行い、当該端子間の伝送遅延時間を制御する通過時間固定装置であって、前記各端子から送信されて送信元端子の電流情報を含む各種情報から構成されるフレームが送信元端子と送信先端子との関係で同期フレームであるかを判定するフレーム種別判定手段と、前記フレーム種別判定手段により判定された同期フレームの送信先端子への伝送を一定時間遅延させる一定時間遅延手段と、を備えることを特徴とする。

　また、前記一定時間遅延手段は、前記端子毎に各々設けられ、前記フレームは、送信先の前記端子を特定するための宛先アドレス情報を含み、前記宛先アドレス情報に基づいて前記フレーム毎に送信先を判定し、送信先に応じた前記一定時間遅延手段を特定する宛先判定手段を備えることを特徴とする点も本発明の一態様である。

　さらに、本発明は、前記一定時間遅延手段により遅延中である前記同期フレームが存在するかを判定する遅延フレーム判定手段と、前記遅延フレーム判定手段により遅延中の前記同期フレームが存在すると判定された場合に、前記フレーム種別判定手段により同期フレームでないと判定された一般フレームを遅延させる遅延手段と、を備える点も包含する。

　以上のような本発明によれば、同期フレームの伝送を一定時間遅延させることができるため、遅延させる時間を伝送速度やフレーム長に応じて適切に設定することにより、複数の端子からの複数のフレームがイーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置を介して送信先に到達するまでの伝送時間を等しく固定することができる。したがって、ネットワーク中継装置で複数の端子からの複数の同期フレームを処理する場合に、複数の同期フレーム間における往復の伝送遅延時間差を生じさせないので、高精度のサンプリング同期制御を実現することが可能となる。また、従来ではネットワーク中継装置における遅延時間ばらつきを最小限とするためにフレーム長を一定値以下に制限する必要が生じたが、本発明を適用することでフレーム長は制限されず、多くの情報量を効率よく伝送することが可能となる。

本発明の実施形態に係る全体構成例を示すブロック図本発明の実施形態に係る通過時間固定装置内の判定回路の具体的な構成例を示すブロック図本発明の実施形態に係るフレーム制御回路の具体的な構成例を示すブロック図本発明で使用するフレームの構成例を示す図本発明の実施形態に係るフレームのケーブル上への送信タイミングのタイムチャート２を示す図本発明の実施形態に係るフレームのケーブル上への送信タイミングのタイムチャート３を示す図本発明の実施形態に係るフレームのケーブル上への送信タイミングのタイムチャート４を示す図本発明の他の実施形態に係る全体構成例を示すブロック図従来技術であるデジタル電流差動リレーのサンプリング同期を示す図従来技術の全体構成を示すブロック図従来技術に係るフレームのケーブル上への送信タイミングのタイムチャート１を示す図

［実施形態の構成］
［全体構成］
　次に、本実施形態に係る構成について図１を参照して以下に説明する。なお、図中において、参照符号の末尾に付加された「１」～「ｎ＋１」の符号は、個々の要素を区別して示すためにのみ使用している。そのため、以下の説明中では、簡略化の観点から、特に個々の要素を区別する必要がない場合や、複数の同じ要素を一般的又は一括的に示す場合には、これらの末尾符号の記載は省略している。

　図１に示す通り、本実施形態の全体構成として、イーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置１と、ｎ台のクライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４とが、本発明部分である通過時間固定装置２を介して繋がれている。ここで、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４には、ネットワークインターフェイスハードウエアを備えた電流差動保護継電器装置等の一般的なものを採用している。

　ネットワーク中継装置１は、ネットワーク中の中継機器として使用される汎用のスイッチングハブであり、通過時間固定装置２を介して、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４から送られてきたデータを解析することで宛先（送信先）を検出し、送信先のクライアント３Ｃ１～３Ｃｎやサーバ４に送信する。

　また、このネットワーク中継装置１は、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４と個別にインターフェイスするための複数個（ｎ＋１個）のポート１１Ｐ１～１１Ｐｎ＋１を備えている。つまり、ネットワーク中継装置１は、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４から送信されたフレームの宛先アドレスに従って、当該フレームを送信先に応じた所定のポートに送り出す機能を備えている。なお、ネットワーク中継装置１のポート１１Ｐ１～１１Ｐｎ＋１は、イーサネット物理層（ＰＨＹ）等の物理層により実現される。

［通過時間固定装置の構成］
　次に、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎやサーバ４からのフレームの通過時間を固定する通過時間固定装置２の具体的な構成を詳述する。

　図１の通り、通過時間固定装置２は、フレームを伝送する２方向の信号線２０Ａ１～２０Ａｎ+１、２０Ｂ１～２０Ｂｎ+１、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４とインターフェイスするためのポート２１Ｐ１～２１Ｐｎ＋１、ネットワーク中継装置１とインターフェイスするためのポート２２Ｐ１～２２Ｐｎ＋１、を備えている。ここで、末尾符号（１～ｎ＋１）の一致する２方向の信号線２０Ａ，２０Ｂは、末尾符号（１～ｎ＋１）の一致する一対のポート２１Ｐ，２２Ｐ間に接続されている。

　そして、ポート２１Ｐ１～２１Ｐｎ＋１のうち、ポート２１Ｐ１～２１Ｐｎは、末尾符号の一致する個々の２方向のケーブル３０Ａ１～３０Ａｎ、３０Ｂ１～３０Ｂｎを介して末尾符号の一致するクライアント３Ｃ１～３Ｃｎと個別に接続されている。また、ポート２１Ｐｎ＋１は、末尾符号の一致する２方向のケーブル３０Ａｎ＋１、３０Ｂｎ＋１を介してサーバ４と接続されている。

　通過時間固定装置２は、本発明に係る主要な要素として、信号線２０Ａ，２０Ｂを監視して同期フレームの検出を行う判定回路２３と、判定回路２３により検出された同期フレームを一定時間（固定時間）遅延した後に、ポート２１Ｐ１～２１Ｐｎ＋１からクライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４に送信するフレーム制御回路２４Ｃ１～２４Ｃｎ＋１を備えている。

　ここで、判定回路２３は、２方向の信号線２０Ａ１～２０Ａｎ+１、２０Ｂ１～２０Ｂｎ+１を監視し、ネットワーク中継装置１、クライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４から送信された同期フレームの検出を行う回路であり、図２に示すように制御回路２５を備えている。制御回路２５は、送られてきたフレームのフレーム種別を判定するフレーム種別判定手段２５ａと、そのフレームの宛先アドレスに基づいて送信先を判定し、送信先に応じたフレーム制御回路２４Ｃを特定し、特定したフレーム制御回路２４Ｃに対し、フレーム種別に応じて遅延指令又は通過指令を出力する宛先判定手段２５ｂと、を備えている。すなわち、判定回路２３は、フレーム種別判定手段２５ａにより同期フレームであると判定された場合には、宛先判定手段２５ｂで特定されたフレーム制御回路２３に遅延指令を送信し、同期フレーム以外の一般フレームと判定された場合には、特定されたフレーム制御回路２３に通過指令を送信する。

　また、フレーム制御回路２４Ｃ１～２４Ｃｎ＋１は、信号線２０Ｂ１～２０Ｂｎ＋１の途中にそれぞれ挿入されていおり、信号線２０Ｂ１～２０Ｂｎ＋１を通過するフレーム及び判定回路２３からの指令を入力する。これらのフレーム制御回路２４Ｃ１～２４Ｃｎ＋１は、ポート２１Ｐ１～２１Ｐｎ＋１、ポート２２Ｐ１～２２Ｐｎ＋１に個別に対応すると共に、ポート２１Ｐ１～２１Ｐｎ＋１に接続されたクライアント３Ｃ１～３Ｃｎ及びサーバ４に個別に対応している。また、個々のフレーム制御回路２４Ｃは、図３に示すようにＦＩＦＯバッファメモリを含むＦＩＦＯ回路２６を備えており、このＦＩＦＯ回路２６は、ＦＩＦＯバッファメモリを利用した一定時間遅延手段２６ａ、遅延フレーム判定手段２６ｂ、一般フレーム遅延手段２６ｃを備えている。

　ここで、一定時間遅延手段２６ａは、判定回路２３から遅延指令が下された場合に、この遅延が必要な同期フレームをＦＩＦＯバッファメモリで一定時間蓄積することで、同期フレームを一定時間遅延させる遅延処理を行う手段である。また、遅延フレーム判定手段２６ｂは、ＦＩＦＯバッファメモリに蓄積中のフレームの有無に応じてフレーム制御回路２３内に遅延処理中のフレームが存在するかを判定する手段である。さらに、一般フレーム遅延手段２６ｃは、遅延フレーム判定手段２６ｂにより遅延処理中のフレームが存在すると判定された場合に、同期フレーム以外の一般フレームをＦＩＦＯバッファメモリに蓄積することで、この一般フレームを当該遅延処理中の同期フレームの遅延処理が完了するまで遅延・待機させる。

［実施形態の作用］
　次に、上記のような構成を有する本実施形態に係る通過時間固定装置２の動作例を以下に説明する。なお、本実施形態において、クライアント３Ｃ及びサーバ４から送信するフレーム１０１やフレーム１０２などのフレーム構成は、例えば、図４の通り、宛先アドレス、送信元アドレス、フレーム種別、データ部、ＦＣＳ（チェックコード）から成る。ここでは、一例として、フレーム種別には、同期フレームを示す「０」とそれ以外の一般フレームを示す「１」のいずれかが与えられている。

　本実施形態の通過時間固定装置２においては、基本的に、このフレーム構成内のフレーム種別に基づいて、同期フレームとその他の一般フレームとが区別され、同期フレームである場合には、判定回路２３から遅延指令が出力され、フレーム制御回路２４Ｃにより遅延時間を一定とする遅延処理が施される。これに対して、同期フレーム以外の一般フレームである場合には、判定回路２３から通過指令が出力され、フレーム制御回路２４Ｃによる遅延処理は行われず、一般フレームは基本的に通過時間固定装置２を通過するのみである。なお、例外的に、同期フレームの遅延処理中に到達した一般フレームについては、遅延処理中の同期フレームの遅延処理が完了するまで一般フレームを待機させる。以下には、複数の動作例について順次説明する。

［第１の動作例］…　同期フレーム単独の場合
　以下に、本実施形態の通過時間固定装置２の第１の動作例を図５に示すタイムチャート２を参照して以下に説明する。なお、第１の動作例では、送信対象となるフレームが一般フレームを含まず、同期フレーム１０１単独の場合を説明する。
　まず、図５に示すタイムチャート２のタイミングでクライアント３Ｃ１からケーブル３０Ａ１に送信されたフレーム１０１は、ポート２１Ｐ１を通じて通過時間固定装置２に入力される。

　そして、通過時間固定装置２内に設けられた判定回路２３において、制御回路２５中のフレーム種別判定手段２５ａが、クライアント３Ｃ１から送られたフレーム１０１のフレーム種別を判定する。すなわち、図４に示すようなフレーム中のフレーム種別が「０」であるか否かを判定する。ここで、フレーム１０１のフレーム種別が「０」であり、したがって、クライアント３Ｃ１からのフレーム１０１が同期フレームであると判定すると、フレーム種別判定手段２５ａは、送信先のサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１に対して、当該同期フレーム１０１の一定時間の遅延指令を送る。

　この場合、制御回路２５中の宛先判定手段２５ｂは、受信した同期フレーム１０１から宛先アドレスを取得することで、同期フレーム１０１の送信先がサーバ４であると判定し、送信先であるサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定し、遅延指令を出力する。このような特定は、宛先アドレスとフレーム制御回路の対応関係を示すテーブルを判定回路２３内に予め用意しておくことにより、容易に実現可能である。

　そして、フレーム制御回路２４Ｃｎ+１が、判定回路２３からフレーム１０１の遅延指令を入力すると、フレーム制御回路２４Ｃｎ+１のＦＩＦＯ回路２６は、同期フレームであるフレーム１０１を一定時間遅延させる遅延処理を行う。すなわち、一定時間遅延手段２６ａにより、フレーム１０１をＦＩＦＯバッファメモリで一定時間蓄積することにより、フレーム１０１を一定時間遅延させる。

　フレーム制御回路２４Ｃｎ+１は、受信した同期フレーム１０１を蓄積後、一定時間が経過して遅延処理が完了した場合には、信号線２０Ｂｎ+１およびポート２１Ｐｎ＋１を通じて、この同期フレーム１０１をケーブル３０Ｂｎ+１上に出力し、サーバ４に到達させる。

　また、複数のクライアント３Ｃからサーバ４に向けて複数の同期フレームが連続して送信される際には、同期フレーム毎にフレーム制御回路２４Ｃｎ+１により以上のような同期フレームの遅延処理が繰り返され、複数の同期フレームは等しく一定時間遅延する。同様に、サーバ４から複数のクライアント３Ｃに向けて複数の同期フレームが連続して送信される際には、同期フレーム毎に、送信先に応じて個別のフレーム制御回路２４Ｃにより以上のような同期フレームの遅延処理が個別に行われ、複数の同期フレームは等しく一定時間遅延する。つまり、クライアント及びサーバから送信される同期フレームを、送信先に応じた個別のフレーム制御回路により送信途中で等しく一定時間遅延させることができるので、クライアント及びサーバから送信される全ての同期フレームが送信先に到達するまでの伝送遅延時間を等しく固定することが可能である。

　なお、ＦＩＦＯ回路２６で遅延させる同期フレームの一定時間、すなわち、一定時間遅延手段２６ａにより同期フレームを遅延させる一定の遅延時間の最適な長さは、フレームの伝送に使用するポートの伝送速度やフレーム長に応じて変化するが、具体的には、下記のように表すことができる。

遅延時間　＝　（規格上の最大フレーム長＋α）＊伝送時間
　但し、この遅延時間として最大遅延時間を固定しても構わない。

　例えば、フレーム長が８０００バイト（規格上の最大フレーム長＋α）で伝送速度が１Ｇｂｐｓの場合の遅延時間は次の通りである。
（８０００バイト　＊　８ビット）／１Ｇ　＝　６４μｓ

［第２の動作例］…　一般フレーム、同期フレームの順で通過する場合
　次に、本実施形態の通過時間固定装置２の第２の動作例を図６に示すタイムチャート３を参照して以下に説明する。なお、第２の動作例では、クライアント３Ｃ２からの一般フレーム１０２、クライアント３Ｃ１からの同期フレーム１０１の順にフレームがケーブル３０Ａ上に送信され、通過時間固定装置２に入力される場合の動作手順について説明する。

　まず、図６のタイムチャート３によれば、クライアント３Ｃ２からのフレーム１０２がケーブル３０Ａ２上に送信され、ポート２１Ｐ２を通じて通過時間固定装置２に入力される。そして、判定回路２３内の制御回路２５が、このクライアント３Ｃ２から送信されたフレーム１０２のフレーム種別を判定する。すなわち、制御回路２５内のフレーム種別判定手段２５ａが、受信したフレーム１０２が同期フレームであるか、それ以外の一般フレームであるかを判定する。

　上述した通り、このフレーム１０２は一般フレーム（図４に示すフレーム種別が「１」）であるので、フレーム種別判定手段２５ａは同期フレームでないと判定する。また、宛先判定手段２５ｂはフレーム１０２の宛先アドレスに基づいて送信先のサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定する。ここで、同期フレーム以外の一般フレームと判定するので、フレーム種別判定手段２５ａは、宛先判定手段２５ｂにより特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１に対して遅延指令を出力せず、当該フレーム１０２の通過指令を送る。

　これにより、この一般フレーム１０２は、宛先判定手段２５ｂにより特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を遅延することなく単純に通過し、信号線２０Ｂｎ+１およびポート２１Ｐｎ＋１を通じて、ケーブル３０Ｂｎ+１上に出力され、サーバ４に到達する。つまり、この一般フレーム１０２は、ＦＩＦＯ回路２６内の一定時間遅延手段２６ａにより遅延処理が施されることなく、ＦＩＦＯ回路２６を単純に通過し、ケーブル３０Ｂｎ+１上に出力される。

　一方、図６のタイムチャート３の通り、クライアント３Ｃ２からのフレーム１０２に続いて、クライアント３Ｃ１からのフレーム１０１がケーブル３０Ａ１上に送信され、ポート２１Ｐ１を通じて通過時間固定装置２に入力される。通過時間固定装置２内の判定回路２３では、制御回路２５内のフレーム種別判定手段２５ａによりクライアント３Ｃ１からのフレーム１０１のフレーム種別が判定される。

　上述した通り、クライアント３Ｃ１からのフレーム１０１は同期フレームであるため、フレーム種別判定手段２５ａは、フレーム１０１を同期フレーム１０１と判定する。また、制御回路２５内の宛先判定手段２５ｂは、この同期フレーム１０１の宛先アドレスに基づいて送信先のサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定する。なお、フレーム種別判定手段２５ａにより同期フレーム１０１と判定し、宛先判定手段２５ｂによりフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定すると、フレーム種別判定手段２５ａは、特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１に当該フレーム１０１の遅延指令を送る。

　この結果、フレーム制御回路２４Ｃｎ+１では、ＦＩＦＯ回路２６内の一定時間遅延手段２６ａが、この同期フレーム１０１を図６のタイムチャート３に示すように一定時間遅延させ、遅延処理が完了した同期フレーム１０１をケーブル３０Ｂｎ+１上に出力し、サーバ４に到達させる。図６のタイムチャート３から明らかなように、一般フレーム、同期フレームの順で通過時間固定装置を通過する場合には、一般フレームを単純に通過させるだけでよく、先に到達した一般フレームが同期フレームの遅延時間に影響することはない。

［第３の動作例］…　一般フレーム、同期フレームの順で通過する場合
　次に、本実施形態の通過時間固定装置２の第３の動作例について図７のタイムチャート４を参照して以下に説明する。なお、第３の動作例では、クライアント３Ｃ１からの同期フレーム１０１、クライアント３Ｃ２からの一般フレーム１０２の順にフレームがケーブル３０Ａ上に送信され、通過時間固定装置２に入力される場合の動作手順について説明する。

　まず、図７のタイムチャート４に示すように、クライアント３Ｃ１からのフレーム１０１がケーブル３０Ａ１上に送信され、ポート２１Ｐ１を通じて通過時間固定装置２に入力される。この場合に、通過時間固定装置２内の判定回路２３では、制御回路２５内のフレーム種別判定手段２５ａによりクライアント３Ｃ１からのフレーム１０１のフレーム種別が同期フレームであると判定される。

　また、制御回路２５内の宛先判定手段２５ｂは、この同期フレーム１０１の宛先アドレスに基づいて送信先のサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定する。そして、フレーム種別判定手段２５ａは、特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１に対して同期フレーム１０１の遅延指令を送る。

　次に、図７のタイムチャート４の通り、クライアント３Ｃ２からのフレーム１０２がケーブル３０Ａ２上に送信され、ポート２１Ｐ２を通じて通過時間固定装置２に入力される。この場合に、通過時間固定装置２内の判定回路２３では、制御回路２５内のフレーム種別判定手段２５ａによりクライアント３Ｃ２からのフレーム１０２のフレーム種別が一般フレームであると判定される。

　また、制御回路２５内の宛先判定手段２５ｂは、このフレーム１０２の宛先アドレスに基づいて送信先のサーバ４に対応するフレーム制御回路２４Ｃｎ+１を特定する。そして、フレーム種別判定手段２５ａは、特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１に対して一般フレーム１０２の通過指令を送る。

　このように、宛先判定手段２５ｂにより特定されたフレーム制御回路２４Ｃｎ+１にクライアント３Ｃ２からの一般フレーム１０２が送られると、当該フレーム制御回路２４Ｃｎ+１の遅延フレーム判定手段２６ｂは、ＦＩＦＯ回路２６中のＦＩＦＯバッファメモリに蓄積中のフレームの有無を判定することで、フレーム制御回路２３内に遅延処理中のフレームが存在するかを判定する。図７のタイムチャート４に示すように、本動作例では、先のクライアント３Ｃ１から送信された同期フレーム１０１が遅延処理中であるため、遅延フレーム判定手段２６ｂにより遅延処理中のフレーム１０１が存在すると判定される。

　このように、先の同期フレーム１０１が遅延処理中であるので、一般フレーム待機手段２６ｃは、判定回路２３からの通過指令に関わらず、図７の通り、クライアント３Ｃ２からの一般フレーム１０２を同期フレームの一定時間の遅延処理が完了するまで遅延・待機させる（遅延・待機処理）。つまり、フレーム制御回路２４Ｃｎ+１を通過する一般フレーム１０２は、先の同期フレーム１０１の遅延処理が終了するまでの間、ＦＩＦＯ回路２６のＦＩＦＯバッファメモリに蓄積される。

　そして、フレーム制御回路２４Ｃｎ+１のＦＩＦＯ回路２６において、クライアント３Ｃ１からの同期フレーム１０１の一定時間の遅延処理が完了し、ポート２１Ｐｎ+１を通じてケーブル３０Ｂｎ+１上に出力されると、一般フレーム待機手段２６ｃによる一般フレーム１０２の遅延・待機処理も終了し、当該一般フレーム１０２は同期フレーム１０１に続き、ポート２１Ｐｎ+１を通じてケーブル３０Ｂｎ+１上に出力される。その結果、同期フレーム１０１、一般フレーム１０２は、この順で連続的にサーバ４に到達する。

［実施形態の効果］
　以上のような本実施形態によれば、フレーム制御回路で同期フレームを一定時間遅延させることができるので、遅延させる時間を伝送速度やフレーム長に応じて適切に設定することにより、複数の端子からの複数のフレームがイーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置を介して送信先に到達するまでの伝送時間を等しく固定することができる。したがって、イーサネットスイッチで複数の端子からの複数の同期フレームを処理する場合に、複数の同期フレーム間における往復の伝送遅延時間差を生じさせないので、高精度のサンプリング同期制御を実現することが可能となる。また、フレーム長を一定値以下に制限する必要はないので、多くの情報量を効率よく伝送することが可能となる。

［他の実施形態］
　なお、本発明は、上記のような実施形態に限定するものではなく、下記のような実施形態も包含する。すなわち、図８に示す通り、上記で示したような通過時間固定装置２の判定回路２３及びフレーム制御回路２４の構成をネットワーク中継装置１内に採用する実施形態も本発明は包含する。これにより、イーサネットスイッチ等のネットワーク中継装置１単独で高精度なサンプリング時刻の同期制御が可能となる。

１…ネットワーク中継装置
２…通過時間固定装置
３Ｃ…クライアント
４…サーバ
１１Ｐ，２１Ｐ，２２Ｐ…ポート
２０Ａ，２０Ｂ…信号線
２３…判定回路
２４Ｃ…フレーム制御回路
２５…制御回路
２５ａ…フレーム種別判定手段
２５ｂ…宛先判定手段
２６…ＦＩＦＯ回路
２６ａ…一定時間遅延手段
２６ｂ…遅延フレーム判定手段
２６ｃ…一般フレーム遅延手段
３０Ａ，３０Ｂ…ケーブル
１０１…フレーム（同期フレーム）
１０２…フレーム（一般フレーム）

Claims

　送電線の複数の端子に各々設けられた保護継電器により、各端子からの電流情報に基づいて送電線を保護するために、ネットワークを介して前記端子間のサンプリング同期を行い、当該端子間の伝送遅延時間を制御する通過時間固定装置であって、
　前記各端子から送信されて送信元端子の電流情報を含む各種情報から構成されるフレームが送信元端子と送信先端子との関係で同期フレームであるかを判定するフレーム種別判定手段と、
　前記フレーム種別判定手段により判定された同期フレームの送信先端子への伝送を一定時間遅延させる遅延処理を行う一定時間遅延手段と、
　を備えることを特徴とする通過時間固定装置。
　前記一定時間遅延手段は、前記端子毎に各々設けられていることを特徴とする請求項１に記載の通過時間固定装置。
　前記フレームは、送信先の前記端子を特定するための宛先アドレス情報を含み、
　前記宛先アドレス情報に基づいて前記フレーム毎に送信先を判定し、送信先に応じた前記一定時間遅延手段を特定する宛先判定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の通過時間固定装置。
　前記一定時間遅延手段により遅延処理中である前記同期フレームが存在するかを判定する遅延フレーム判定手段と、
　前記遅延フレーム判定手段により遅延処理中の前記同期フレームが存在すると判定された場合に、前記フレーム種別判定手段により同期フレームでないと判定された一般フレームを遅延させる処理を行う一般フレーム遅延手段と、
　を備えることを特徴とする請求項１に記載の通過時間固定装置。
　前記一般フレーム遅延手段は、前記同期フレームの遅延処理が完了するまで前記一般フレームを遅延させることを特徴とする請求項４に記載の通過時間固定装置。