(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線を介して結ばれ、ＧＰＳ信号で同期を取って電力系統の電気量をサンプリングする第１および第２のディジタル保護継電装置が設置されたディジタル保護継電システムにおいて、
前記第１のディジタル保護継電装置は、
前記ＧＰＳ信号で同期を取って所定周期で電気量をサンプリングするタイミングを決定する第１のサンプリング信号を出力する第１のサンプリング信号出力手段と、
前記第１のサンプリング信号に応じてサンプリングした前記第１のディジタル保護継電装置設置場所の第１の電気量データを前記第２のディジタル保護継電装置へ第１のデータ通信経路で送信するとともに、前記第２のディジタル保護継電装置側で前記ＧＰＳ信号で同期を取って前記第１のサンプリング信号に同期する第２のサンプリング信号出力手段から出力された第２のサンプリング信号に応じてサンプリングされ第２のデータ通信経路で送信された前記第２のディジタル保護継電装置設置場所の第２の電気量データを受信するデータ通信手段と、
前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１と、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２、との遅延時間差αを式
α＝Ｔｄ２−Ｔｄ１
で演算する遅延時間差演算手段と、
前記ＧＰＳ信号正常時に前記遅延時間差αを記憶する記憶手段と、
前記ＧＰＳ信号の異常時、前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓと、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍと、前記記憶手段から読み出した前記ＧＰＳ信号の正常時の前記遅延時間差αとから前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを式
ΔＴ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋α）／２
で演算するタイミング差演算手段と、
前記タイミング差ΔＴに基づき前記第１のサンプリング信号を補正して前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号の同期を取る補正手段とを備えたディジタル保護継電システム。
【請求項２】
送電線を介して結ばれ、ＧＰＳ信号で同期を取って電力系統の電気量をサンプリングする第１および第２のディジタル保護継電装置が設置されたディジタル保護継電システムにおいて、
前記第１のディジタル保護継電装置は、
電気量を所定周期でサンプリングするタイミングを決定する第１のサンプリング信号を出力する第１のサンプリング信号出力手段と、
前記第１のサンプリング信号に応じてサンプリングした前記第１のディジタル保護継電装置設置場所の第１の電気量データを前記第２のディジタル保護継電装置へ第１のデータ通信経路で送信するとともに、前記第２のディジタル保護継電装置側で第２のサンプリング信号出力手段から出力された第２のサンプリング信号に応じてサンプリングされ第２のデータ通信経路で送信された前記第２のディジタル保護継電装置設置場所の第２の電気量データを受信するデータ通信手段と、
前記ＧＰＳ信号正常時に前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１と、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２との遅延時間差αを式
α＝Ｔｄ２−Ｔｄ１
で演算する遅延時間差演算手段と、
前記遅延時間差αを記憶する記憶手段と、
ＧＰＳ信号を受けて基準信号を発信する基準信号生成手段と、
内部クロックの信号からバックアップ用基準信号を生成するバックアップ用基準信号生成手段と、
前記バックアップ用基準信号を前記基準信号と比較して補正する第２の補正手段と、
前記ＧＰＳ信号の正常時は前記基準信号を、前記ＧＰＳ信号の異常時は前記バックアップ用基準信号を前記第２の補正手段で補正した信号を前記基準信号の替わりに前記第１のサンプリング信号出力手段に入力する切替え器と、
前記ＧＰＳ信号の異常時、前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓと、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍと、前記記憶手段から読み出した前記ＧＰＳ信号の正常時の前記遅延時間差αとから前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを式
ΔＴ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋α）／２
で演算するタイミング差演算手段と、
前記タイミング差ΔＴに基づき前記第１のサンプリング信号を補正して前記第１の
サンプリング信号と前記第２のサンプリング信号の同期を取る第１の補正手段と
を備えたディジタル保護継電システム。
【請求項３】
送電線を介して結ばれ、ＧＰＳ信号で同期を取って電力系統の電気量をサンプリングする第１および第２のディジタル保護継電装置が設置されたディジタル保護継電システムにおいて、
前記第１のディジタル保護継電装置は、
前記ＧＰＳ信号で同期を取って所定周期で電気量をサンプリングするタイミングを決定する第１のサンプリング信号を出力する第１のサンプリング信号出力手段と、
前記第１のサンプリング信号に応じてサンプリングした前記第１のディジタル保護継電装置設置場所の第１の電気量データを前記第２のディジタル保護継電装置へ第１のデータ通信経路で送信するとともに、前記第２のディジタル保護継電装置側で前記ＧＰＳ信号で同期を取って前記第１のサンプリング信号に同期する第２のサンプリング信号出力手段により出力された第２のサンプリング信号に応じてサンプリングされ、第２のデータ通信経路で送信された前記第２のディジタル保護継電装置設置場所の第２の電気量データを受信するデータ通信手段と、
前記ＧＰＳ信号正常時に前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１と、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２、との遅延時間差αを式
α＝Ｔｄ２−Ｔｄ１
で演算する遅延時間差演算手段と、
前記遅延時間差αを記憶する記憶手段と、
前記ＧＰＳ信号の異常時、前記第１のサンプリング信号の出力時から前記第２の電気量データの受信時までの第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓと、前記第２のディジタル保護継電装置側で演算され送信されて前記データ通信手段を介して受け取った前記第２のサンプリング信号の出力時から前記第１の電気量データの受信時までの第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍと、前記記憶手段から読み出した前記ＧＰＳ信号の正常時の前記遅延時間差αとから前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを式
ΔＴ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋α）／２
でを演算し出力するタイミング差演算手段とを備え
前記第２のディジタル保護継電装置は、
前記データ通信手段を介して第１の保護継電装置から受け取った前記タイミング差ΔＴに基づき前記第２のサンプリング信号を補正して前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号の同期を取る第３の補正手段を備えたディジタル保護継電システム。
【請求項４】
遅延時間差演算手段が、ＧＰＳ信号の異常時にも、遅延時間差αを演算することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のディジタル保護継電システム。
【請求項５】
遅延時間差演算手段が、ＧＰＳ信号の異常時に、第１および第２のディジタル保護継電器装置の間のデータ通信経路の変更があった時に、遅延時間差αを演算することを特徴とする請求項４に記載のディジタル保護継電システム。
【請求項６】
ＧＰＳ信号の異常となった後一定の期間内は、遅延時間差演算手段が、遅延時間差αを演算することを特徴とする請求項４に記載のディジタル保護継電システム。
【請求項７】
ＧＰＳ信号が正常時にバックアップ用基準信号を基準信号と比較して補正する第２の補正手段の補正量の大きさが所定値以下の時、ＧＰＳ信号の異常となった後一定の期間内は、遅延時間差演算手段が、遅延時間差αを演算することを特徴とする請求項２に記載のディジタル保護継電システム。
【請求項８】
ＧＰＳ信号が正常時にバックアップ用基準信号を基準信号と比較して補正する第２の補正手段の補正量の大きさに応じて一定の期間を決定することを特徴とした、請求項７に記載のディジタル保護継電システム。
【請求項９】
ＧＰＳ信号が正常時にバックアップ用基準信号を基準信号と比較して補正する第２の補正手段の補正量を固定的補正値と変動的補正値に分けて保持し変動的補正値の大きさに応じて一定の期間を決定することを特徴とする請求項８に記載のディジタル保護継電システム
【請求項１０】
第１のサンプリング信号に対応した第１の同期指標パルスを出力する第１の同期指標パルス生成手段と、第２のサンプリング信号に対応した第２の同期指標パルスを出力する第２の同期指標パルス生成手段とを備え、
前記第１及び第２の同期指標パルスは、第１及び第２のサンプリング信号の１／ｎの周期を有しＧＰＳ信号から生成され、前記第１及び第２のサンプリング信号出力時の前記第１及び第２の同期指標パルスのレベルに応じて前記第１及び第２のサンプリング信号出力手段が以後のサンプリングタイミングを所定量補正することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のディジタル保護継電システム。
【請求項１１】
送電線を介して結ばれ、ＧＰＳ信号で同期を取って電気量をサンプリングする第１および第２のディジタル保護継電装置が設置されたディジタル保護継電システムのサンプリング同期方法において、
前記第１のディジタル保護継電装置において第１のサンプリング信号に応じて所定周期で第１の電気量データをサンプリングし前記第２のディジタル保護継電装置へ第１のデータ通信経路で送信し、
前記第２のディジタル保護継電装置において第２のサンプリング信号に応じて所定周期で第２の電気量データをサンプリングし前記第１のディジタル保護継電装置へ第２のデータ通信経路で送信し、
ＧＰＳ信号によって前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号との同期を取り、
前記第１のサンプリング信号の出力から前記第２の電気量データを受信するまでの第２の通信遅延時間Ｔｄ１を計測し、
前記第２のサンプリング信号の出力から前記第１の電気量データを受信するまでの第１の通信遅延時間Ｔｄ２を計測し、
前記第１の通信遅延時間Ｔｄ２と前記第２の通信遅延時間Ｔｄ１から通信遅延時間差αを式
α＝Ｔｄ２−Ｔｄ１
で演算して記憶手段に保存し、
前記ＧＰＳ信号の異常時に、
前記第１のサンプリング信号の出力から前記第２の電気量データを受信するまでの第４の通信遅延時間Ｔｍｓを計測し、
前記第２のサンプリング信号の出力から前記第１の電気量データを受信するまでの第３の通信遅延時間Ｔｓｍを計測し、
前記第３及び第４の通信遅延時間と、前記記憶手段から読み出したＧＰＳ信号の正常時の通信遅延時間差αとから前記第１のサンプリング信号と前記第２のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを式
ΔＴ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋α）／２
で演算し、前記第１のサンプリング信号を補正して第１のサンプリング信号と第２のサンプリング信号の同期をとるようにした、
ディジタル保護継電システムのサンプリング同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してサンプリング同期を取る電力用ディジタル保護継電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＧＰＳ信号を利用した保護継電システムでは、ＧＰＳ受信機からの一定周期の基準信号と保護継電装置のサンプリング信号とのタイミング差を測定しそのタイミング差に基づいてサンプリング信号の周波数を補正している。個々の保護継電装置のサンプリング信号の周波数を補正することで、全ての保護継電装置のサンプリング信号の同期を取ることができる。
ＧＰＳ受信機からの信号が途絶えた場合には、あらかじめ計測した隣接した保護継電装置との間のデータ通信遅延時間と現在のデータの受信タイミングとからサンプリング信号の同期をとる技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６１６６号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧＰＳ信号を利用した従来のディジタル保護継電システムでは、ＧＰＳ受信機から得られた基準信号に合わせて、各継電装置のサンプリング信号を補正している。
また、ＧＰＳ衛星からの電波もしくはＧＰＳ受信機からの信号が途絶えた時は、あらかじめ計測した、隣接した保護継電装置との間の通信遅延時間と現在のデータの受信タイミングとからサンプリング信号の同期をとっている。従来の技術では、隣接する保護継電装置との通信における遅延時間が往還とも同等であることを前提とした方法について示されている。よって、往還のそれぞれの通信経路が異なり遅延時間が異なる場合について対応できないという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決する為になされたもので、ＧＰＳ信号による高精度の同期を確保しながら、ＧＰＳ信号の異常時に、隣接する保護継電装置との伝送遅延時間が往還で異なるときであっても、サンプリングタイムの同期を取ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る保護継電システムは、ＧＰＳ受信機からの信号を用いてサンプリング信号のタイミングを最適化し、このサンプリング信号から隣接する保護継電装置からのデータ受信までの時間Ｔｍｓと、隣接する保護継電装置のサンプリング信号からデータ受信までの時間Ｔｓｍとからその遅延時間差αを算出・記憶し、ＧＰＳ信号異常時は、新たに求めたＴｍｓ，Ｔｓｍと記憶しているαの値から、隣接する保護継電装置のサンプリング信号と同期を取る補正手段を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、ＧＰＳ受信機からの信号が異常となった場合に、演算手法の大きな変更を伴わず簡素な方法でサンプリング信号の補正をすることができ、また、隣接する保護継電装置とのデータ送受における、往還のデータ通信遅延時間に差がある場合であっても、サンプリング信号の補正を正確に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１のサンプリング同期処理１を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１のフローチャート１を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１のフローチャート２を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１のフローチャート３を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１のフローチャート４を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態２のフローチャート５を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２のフローチャート６示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２のフローチャート７示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３の構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４のサンプリング同期処理２を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態４のサンプリング同期処理３を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態４のフローチャート８を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態４のフローチャート９を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態４のフローチャート１０を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４のフローチャート１１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
保護継電システムは、例えば数km〜十数km離れた送電線の電流ベクトルを送電線の両端に設けられた保護継電装置が計測し、両端の電流ベクトルを比較して、その差が予定値を超えた場合に故障判定し、故障区間を電力系統から切り離す為に用いられる。遠隔地間の電流ベクトルを比較する為、基準となるサンプリング信号が重要であり、近年はＧＰＳ信号から生成した基準信号が利用されている。
ディジタル保護継電装置は、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation パルス符号変調）方式によりアナログ量をサンプリング時間毎にディジタル化する技術を用いている。ディジタル信号で伝送された他端の電流ベクトルを自端の同時刻の電流ベクトルと比較し、ベクトル差が所定量を超えたら故障判定し、故障区間を遮断する。
【００１０】
図１はこの発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
ディジタル保護継電システム１は、隣接する第１のディジタル保護継電装置１０１と第２のディジタル保護継電装置２０１を接続して構成される。ここでは、便宜的に、第１のディジタル保護継電装置１０１を従局、第２のディジタル保護継電装置２０１を主局と呼ぶが、これは逆でもよい。
最初に、ＧＰＳ信号正常時の従局について説明する。ＧＰＳ信号正常時とは、ＧＰＳ受信機から従局１０１に正しくＧＰＳ信号１３８が伝達されている場合のことをいう。ここでＧＰＳ信号１３８は、ＧＰＳ受信機から従局１０１に定期的に送信される同期のための信号を示す。
また、ＧＰＳ信号異常時とは、ＧＰＳ衛星からの電波が地上に適切に届いていない場合の他、ＧＰＳ受信機の故障、ＧＰＳ受信機から信号を伝達する信号線の異常時などを含む。
従局１０１は、自端の電気量のアナログデータ１３１をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段１０２、Ａ／Ｄ変換手段１０２から自端の電気量に係るディジタルデータである第１の電気量データを受け取り、送信データに加工してデータ通信手段１０５に渡すデータ演算手段１０３、を有する。データ通信手段１０５は、第１の電気量データを第１のデータ通信経路で主局へ送信し、他端の電気量に係る第２の電気量データを主局から第２のデータ通信経路で受信しデータ演算手段１０３に渡し、データ演算手段１０３は、第１の電気量データと第２の電気量データを比較し、この差の絶対値が所定値より大きければ出力手段１０４を介してトリップ信号１３２を出力する。
サンプリング信号出力手段Ａ１０６は、内部にクロックを有しているが、ＧＰＳ信号１３８を受けて内部のクロックによる信号の周期を補正値Ｋｆによって正しい周期に補正し、第１のサンプリング信号１３３をＡ／Ｄ変換機１０２、データ演算手段１０３、データ通信手段１０５に供給し、アナログデータのＡ／Ｄ変換やデータ送信を同期を取って実施させている。
主局２０１も同様にＡ／Ｄ変換手段２０２、データ通信手段２０５、データ演算手段２０３、サンプリング信号出力手段Ａ２０６を有している。
サンプリング信号出力手段Ａ２０６から出力される第２のサンプリング信号２３３も第１のサンプリング信号１３３と同様、ＧＰＳ信号によって同期しているので、従局１０１と主局２０１のアナログデータのＡ／Ｄ変換やデータ送信は、同期して実施される。
【００１１】
従局１０１では、遅延時間差演算手段１０７がデータ通信手段１０５から隣接する主局との間のデータ通信遅延時間の情報を受け取る。
遅延時間差演算手段１０７は、従局における第１のサンプリング信号の出力時から主局が送信した第２の電気量データを第２のデータ通信経路を通じて受信するまでの第２のデータ通信遅延時間（Ｔｄ１）のデータを受け取る。そして、主局における第２のサンプリング信号の出力時から従局が送信した第１の電気量データを第１のデータ通信経路を通じて受信するまでの第１のデータ通信遅延時間（Ｔｄ２）のデータを前記データ通信手段１０５を介して受け取る。さらに、第１と第２のデータ通信遅延時間（Ｔｄ２，Ｔｄ１）から遅延時間差（α）を演算し、演算結果は記憶手段１０８に格納される。従局から主局までの上りの第１のデータ通信経路と、主局から従局までの下りの第２のデータ通信経路は異なることがあり、上り下りで、送信開始から受信完了までの第１と第２のデータ通信遅延時間が異なる場合があるので遅延時間差（α）が存在する。
【００１２】
ＧＰＳ信号１３８が異常となった場合、第１のサンプリング信号１３３は第１のサンプリング信号出力手段Ａ１０６が、その内部クロックを基準としてＧＰＳ信号が正常であった時の補正値Ｋｆを維持して出力する。このとき、時間が経過するに従って従局１０１及び主局２０１の間で第１のサンプリング信号１３３と第２のサンプリング信号２３３のタイミングにずれが生じる可能性がある。
ＧＰＳ信号１３８が異常となってから、タイミング差演算手段１１０は、データ通信手段１０５より、従局における第１のサンプリング信号の出力時から主局が送信した第２の電気量データの受信までの第４のデータ通信遅延時間（Ｔｍｓ）を受け取る。そして、主局における第２のサンプリング信号の出力時から従局が送信した第１の電気量データの受信までの第３のデータ通信遅延時間（Ｔｓｍ）のデータについて主局のデータ通信手段２０５が送信した内容をデータ通信手段１０５を介してタイミング差演算手段１１０が受け取る。
ＧＰＳ信号正常時に算出され記憶手段１０８に記憶された遅延時間差αを遅延時間差演算手段１０７から受け取って、タイミング差演算手段１１０はこれらのデータから従局１０１と主局２０１間のサンプリング信号のタイミング差（ΔＴ）を演算する。算出されたタイミング差（ΔＴ）に応じて第１の補正手段１１１がサンプリング信号出力手段Ａに第１の補正信号１３７を伝達し、サンプリング信号出力手段Ａ１０６が出力する第１のサンプリング信号１３３を、主局２０１の第２のサンプリング信号２３３と同期させる。
ＧＰＳ信号１３８、２３８とも異常となった場合でも、上記と同様の処理によって第１のサンプリング信号１３３を第２のサンプリング信号２３３に同期させることができる。
【００１３】
図２はこの発明の実施の形態１のサンプリング同期処理１を示す図である。
以下、データ通信遅延時間と遅延時間差αの演算、及びタイミング差ΔＴの演算について説明する。
図２（ａ）は、ＧＰＳ受信機の信号が正常で、隣接する保護継電装置である主局２０１と従局１０１のサンプリング信号の出力タイミングが一致しているときの、データ送受信のタイミングを示している。
上向きの矢印は、各局におけるサンプリング信号を示しており、サンプリング信号に同期してサンプリングした各局の電気量を送信する。また、主局と従局の間で送受信されるデータには、各局のサンプリングタイミングの電気量以外に、データ通信遅延時間の情報、所定時点からのデータの通し番号、絶対時刻などのデータが、必要な頻度で含まれている。
従局から主局までの第１のデータ通信経路と、主局から従局までの第２のデータ通信経路が異なる時、上り下りで、送信開始から受信完了までのデータ通信遅延時間が異なる場合がある。
従局から主局まで（上り）の第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２、主局から従局まで（下り）の第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１は、主局と従局のサンプリングタイムが一致しているため、受信側でサンプリング信号からデータ受信時までの時間を計測すれば、正しく測定することができる。よって、上りと下りのデータ通信遅延時間の差αは、式（１）から求められる。
α＝Ｔｄ２−Ｔｄ１  ・・・  （１）
【００１４】
図２（ｂ）は、ＧＰＳ信号が異常の場合であって、主局と従局のサンプリング信号がΔＴだけタイミング差を有している場合のデータ送受信のタイミングを示している。
各局からの送信データの受信時刻は受信側でしか計測できないので、受信した局での自局のサンプリング信号から受信完了までの時間を、従局から主局まで（上り）の第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍ、主局から従局まで（下り）の第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓとして計測するが、これらのデータは主局と従局のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを含んだ値となっている。よって、Ｔｍｓ，Ｔｓｍは下式で表すことができる。
Ｔｍｓ＝ΔＴ＋Ｔｄ１  ・・・（２）
Ｔｓｍ＝Ｔｄ２−ΔＴ  ・・・（３）
（１）（２）（３）より、
ΔＴ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋Ｔｄ２−Ｔｄ１）／２
∴  △Ｔ＝（Ｔｍｓ−Ｔｓｍ＋α）／２  ・・・（４）
【００１５】
よって、ＧＰＳ信号が正常時の第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２と第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１から遅延時間差αを演算し、この値と、ＧＰＳ信号が異常となってからの、各局で計測した第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍと、第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓから、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを求めることができる。
このΔＴの値だけ、従局のサンプリング信号出力手段Ａ１０６の出力をシフトさせれば、主局と従局のサンプリング信号の同期を取ることができる。
図２では、サンプリング信号２回毎に１度各局がデータを交互に送信する例を示しているが、サンプリング信号毎に各局が毎回データを送信することとしてもよい。
以下、サンプリング信号毎に各局が毎回データを送信する場合の手順について説明することとする。
【００１６】
図３は、この発明の実施の形態１のフローチャート１を示す図である。
実施の形態１のディジタル保護継電システムは、従局１０１と主局２０１を接続して構成されるが、従局１０１の動作について説明する。
図３のフローチャートは、図１の従局１０１の各ブロックの機能をマイクロコンピュータが統括している場合について示している。ここで、マイクロコンピュータの代わりにＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）を用いても同等の処理が行える。
図３のステップ５００は、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ信号１３８を受けて割込みが発生してプログラムが起動する割込処理の開始を示している。
ステップ５０１では、前回のＧＰＳ信号を受けた時刻Ｔｇｐｓ（ｎ−１）と今回ＧＰＳ信号を受けた時刻Ｔｇｐｓ（ｎ）の時間間隔Ｐｇｐｓと、内部クロックに設定している所定のサンプリング信号周期Ｐｃｌｋを比較して、内部クロックの周期を補正する補正値Ｋｆを以下の式で算出してステップ５１０に進む。
Ｋｆ＝（Ｐｃｌｋ／Ｐｇｐｓ）−１  ・・・  （５）
ステップ５１０からは、内部クロックの周期補正値Ｋｆを、固定的補正値Ｋｆｓと変動的補正値Ｋｆｖに分けてメモリに記憶する手順について示している。Ｋｆｓ及びＫｆｖの演算と記憶は、所定期間Ｔｆ経過ごとに実行されるが、例えば、Ｔｆ＝１秒であれば、１秒毎に実行されることとなる。
ステップ５１０では、前回Ｋｆｓを更新してから所定時間Ｔｆ経過したかどうか判定し、経過していない場合は、ステップ５１６へ進む。
所定時間Ｔｆが経過していた場合、ステップ５１１でメモリからＫｆｓを読出し、ステップ５１２でステップ５０１で算出したＫｆとメモリから読み出したＫｆｓとの差（Ｋｆ−Ｋｆｓ）を計算し、その結果が正であれば、ステップ５１３へ、零であればステップ５１５へ、負であればステップ５１４へ進む。ステップ５１３及びステップ５１４では、Ｋｆｓに対し、例えば、１ｐｐｍといった非常に小さい値であるＫｌｓｂだけ、Ｋｆｓを加算または減算してＫｆｓを更新する。
例えば、１秒毎に１ｐｐｍずつ補正値Ｋｆの値をＫｆｓに積算させてゆき、式（６）で示されるように、補正値Ｋｆを固定的補正値Ｋｆｓと変動的補正値Ｋｆｖの和として表すことができる。
Ｋｆ＝Ｋｆｓ＋Ｋｆｖ  ・・・  （６）
十分時間が経過してＫｆｓとＫｆｖが更新されれば、内部クロックから作られた信号がＧＰＳ信号から生成された基準信号と、一定の割合でずれを生ずる部分を補正する固定的補正値Ｋｆｓと、周囲温度や電圧、湿度、気圧等の変動やディジタル継電装置が持つ機体毎の固有の揺らぎなど、刻々と変化する部分を補正する変動的補正値Ｋｆｖに分けて演算しメモリに格納できる。
ステップ５１５では、更新されたＫｆｓに対し、Ｋｆ−ＫｆｓからＫｆｖを算出し、
ＫｆｓとＫｆｖをメモリに保存しステップ５１６に進む。
【００１７】
ステップ５１６では、Ｋｆの絶対値が０．１未満かどうかを判定し、０．１以上の場合はは補正値Ｋｆが過大であって信頼できないとして、ステップ５１９に進んで割込み処理を終了する。
ここで判定値０．１は０．０１など異なる値としてもよく、実機のとり得る値を鑑みて決定する。
Ｋｆの絶対値が０．１未満の場合は補正値Ｋｆが信頼できるとしてステップ５１７でＧＰＳ信号異常タイマをクリアし、ステップ５１８でＧＰＳ正常カウンタを加算して、ステップ５１９で割込み処理を終了する。
図３〜５のフローチャートのステップ中で、「ＧＰＳ信号正常タイマ」「ＧＰＳ信号正常フラグ」「ＧＰＳ信号異常タイマ」「ＧＰＳ信号異常フラグ」という言葉を使用しているが、
これらは、ＧＰＳ受信機からの信号の正常／異常の判定のために用いているカウンタ及びフラグである。
【００１８】
図４は、この発明の実施の形態１の従局１０１の動作について説明したフローチャート２を示す図である。
サンプリング信号を出力するためのタイミングを設定して内部クロックで計測した時間が経過したときに、タイマ割込みが発生してステップ５４０が起動する。
このタイマ割込みは、内部クロックによって所定のサンプリングタイミング信号を発するために設定されている。例えば、６０Ｈｚ電気角30度毎のサンプリングをする場合であれば、７２０Ｈｚ（１．３９ｍｓ毎）にタイマ割込みを発生させる。
この割り込み処理では、最初にステップ５４１でサンプリング信号１３３を出力する。ステップ５４２では、次回起動タイマを設定すべく、あらかじめ定められたサンプリン
グ信号出力周期Ｐｃｌｋに対し、ＧＰＳ信号と比較して算出された補正値Ｋｆを用いて（１
＋Ｋｆ）が乗算された値がタイマに設定される。これによって、次回、ＧＰＳ受信機から
の信号とほぼ同期したサンプリング信号を発生することができる。
ステップ５５１では、Ａ／Ｄ変換された従局の電気量データを連続番号とともに格納し、ステップ５５２で当該データをデータ通信手段を介して主局へ送信する。その後、ステップ５５３で従局データカウンタを加算して次回のデータ格納に備える。
ステップ５６１では、ＧＰＳ信号異常タイマを加算する。ステップ５６１でのタイマ加算は、サンプリング信号発生間隔で実施されるので、６０Ｈｚ電気角30度毎のサンプリングをする場合であれば、７２０Ｈｚ（１．３９ｍｓ毎）でタイマ加算を行うこととなる。
ＧＰＳ信号が正常に受信できている場合は、７２０ＨｚのタイミングでＧＰＳ信号を受けるたびに、図３のステップ５１７でＧＰＳ信号異常タイマがクリアされるので、カウンタ値はほとんど上がらない。
ステップ５６２では、ＧＰＳ信号異常タイマがＴｅ２以上であるかどうかを判定している。例えばＴｅ２＝７２０とすれば１秒以上ＧＰＳ受信機からの信号が正常着信していないことを判定することとなる。ＧＰＳ信号異常タイマの加算値がＴｅ２以上の場合は、ステップ５６５へ進み、ＧＰＳ信号異常フラグをセットしてステップ５６６へ進む。
ＧＰＳ信号異常タイマの値が、Ｔｅ２未満の場合、ステップ５６３へ進んで、Ｔｅ１以上か否かを判定する。例えばＴｅ１＝７２とすれば、０．１秒以上１秒未満か否かを判定することとなり、ＧＰＳ信号異常タイマがこの領域にある場合はステップ５６４に進んでＧＰＳ信号正常カウンタをクリアしてステップ５６６に進む。
ＧＰＳ信号異常タイマの値が、Ｔｅ１未満の場合、そのままステップ５６６に進む。
ステップ５６６では、ＧＰＳ正常カウウンタの値がＣｎ以上か否かを判定し、例えばＣｎ＝７２０であれば、１秒以上正常なＧＰＳ信号を受信していることを判別しステップ５６８でＧＰＳ信号正常フラグをセットし、続いてステップ５６９でＧＰＳ異常フラグをクリアしてステップ５６９で割込み処理を終了する。
ステップ５６６で、ＧＰＳ正常カウウンタの値がＣｎ未満の場合は、ＧＰＳ信号の信頼性が低いので使用に適さないことを示すために、ステップ５６７でＧＰＳ信号正常フラグをクリアして、ステップ５６９で割込み処理を終了する。
以上、図３，図４で説明した処理手順は、主局２０１の動作についても同様である。
【００１９】
図５，図６は、この発明の実施の形態１の従局１０１の動作について説明したフローチャート３，フローチャート４を示す図である。
最初に図５のフローチャート３について説明する。従局１０１が、主局２０１から通信データ１３５を受信した時の割り込み処理がステップ６０１で起動される。
ステップ６０２で、ＧＰＳ信号異常フラグが立っているかどうか確認し、ＧＰＳ信号異常フラグが立っていない場合、ステップ６１２へ進む。
【００２０】
ステップ６０２で、ＧＰＳ信号異常フラグが立っている場合ステップ６０３に進む。ステップ６０３では、補正値Ｋｆの絶対値があらかじめ定めた所定値Ｋ１未満であるかどうか判定する。Ｋ１以上であれば、補正値の絶対値が大きいので、ＧＰＳ信号異常時には、主局と従局のサンプリング信号がずれを生じやすいと考えられるので、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αの更新は行わずステップ６２１へ進む。
ステップ６０３で補正値Ｋｆの絶対値がＫ１未満の場合、ステップ６０４に進む。ステップ６０４では、補正値Ｋｆの絶対値の関数Ｆ１によって時間Ｔｒａを求め、ステップ６０５でＧＰＳ信号異常タイマと比較して、タイマ値がＴｒａより小さいかどうかを判定する。関数Ｆ１は、補正値Ｋｆの絶対値が大きいほど時間Ｔｒａが小さくなる、略逆比例となるよう決めてもよいが、マップで不連続な曲線もしくは直線を規定してもよい。
ここでは、タイマ値を比較する所定値をＴｒａとして、補正値Ｋｆの絶対値の関数としたが、固定値とすればマップ設定等の必要が減り簡素に実現できる。
タイマ値がＴｒａ以上の場合は、ＧＰＳ信号異常となってから十分時間が経過していて、主局と従局のサンプリング信号がずれを生じている可能性があると考えられるので、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αの更新は行わずステップ６２１へ進む。
ステップ６０５でタイマ値がＴｒａより小さい場合は、ＧＰＳ信号異常となってからの経過時間が少ないと判断し、ステップ６０６に進む。
ステップ６０６では、内部クロックによる信号のＧＰＳ受信機からの信号による補正値のうち、変動的補正値Ｋｆｖをメモリから読み出してその絶対値が、ステップ６０７で、あらかじめ定めた諸定値Ｋ２未満であるかどうか判定する。変動的補正値Ｋｆvの絶対値がＫ２以上の場合は、主局と従局のサンプリング信号がずれを生ずる可能性が高いと考えられるので、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αの更新は行わずステップ６２１へ進む。
ステップ６０７で、変動的補正値Ｋｆｖの絶対値がＫ２未満のとき、ステップ６０８に進む。ステップ６０８では、変動的補正値Ｋｆvの絶対値の関数Ｆ２によって時間Ｔｒbを求め、ステップ６０９でＧＰＳ信号異常タイマと比較して、タイマ値がＴｒbより小さいかどうかを判定する。関数Ｆ２は、変動的補正値Ｋｆｖの絶対値が大きいほど時間Ｔｒｂが小さくなる、略逆比例となるよう決めてもよいが、マップで不連続な曲線もしくは直線を規定してもよい。
ここでは、タイマ値を比較する所定値をＴｒbとして、変動的補正値Ｋｆｖの絶対値の関数としたが、固定値とすればマップ設定等の必要が減り簡素に実現できる。
タイマ値がＴｒb以上の場合は、ＧＰＳ信号が異常となってから十分時間が経過していて、主局と従局のサンプリング信号がずれを生じていると考えられるので、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αの更新は行わずステップ６２１へ進む。
ステップ６１０では、データ通信経路の変更があったかどうかを確かめる。従局と主局の間では、所定のタイミングでサンプリングされた電気量のデータを交換するだけでなく、同時にデータ通信遅延時間や、使用しているデータ通信経路に関するデータも交換している。
これらのデータから、データ通信経路の変更が有ったと判明した場合は、ステップ６１２に進む。データ通信経路の変更が知らされて無い場合は、ステップ６１１に進み、データ通信遅延時間が大きく変化したか否かを判別する。具体的には、実際に計測したデータ通信遅延時間、Ｔｓｍ及びＴｍｓを、ＧＰＳ信号が正常時に計測したＴｄ２及びＴｄ１と比較して、その差の絶対値のいずれかが、あらかじめ定めた所定値Ｔｋ以上であれば、大きく変化したと判断する。
データ通信遅延時間が、大きく変化していない場合は、ステップ６２１に進む。
データ通信遅延時間が、大きく変化した場合は、上り又は下りのデータ伝送路が変更されたと判断して、ステップ６１２に進む。
【００２１】
次に図６のフローチャート４について説明する。
図５のステップ６１１，６１２は、図６のステップ６１１，６１２に続く。
ステップ６１２Ａ以下では、主局と従局のサンプリング信号はほぼ同期状態を維持している前提で、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αを更新する。
ステップ６１２Ａでは、主局から送信されてきた第ｍ番目の主局電気量データ、及び第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２をメモリに保存する。
次のステップ６１３では、従局が第１のサンプリング信号を出力してから主局からデータを受信するまでの時間を算出し、第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ２としてメモリに格納する。
次のステップ６１４では、Ｔｄ１とＴｄ２から（１）式により遅延時間差αを求め、メモリに格納する。その後、ステップ６３０に進む。
【００２２】
ステップ６２１Ａでは受信した第ｍ番目の主局電気量データをメモリに格納する。また、主局側で計測したサンプリング信号から従局のデータを受信するまでの第３のデータ通信遅延時間Ｔｓｍが主局から送信されているので、受信したこのデータＴｓｍもメモリに格納する。
次にステップ６２２で、従局内で第１のサンプリング信号を出力してから第ｍ番目の主局からの通信データを受信完了するまでの第４のデータ通信遅延時間Ｔｍｓを算出してメモリに格納する。
続けてステップ６２３では、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを、式（４）で演算し、記憶手段に格納し、ステップ６２４に進む。
ステップ６２４では、タイミング差ΔＴを用いて、サンプリング信号１３３の出力タイミングをシフトさせる。このΔＴのシフトによって、主局と従局のサンプリングタイミング差が補正され、双方のサンプリングタイミングを同期させることができる。
【００２３】
その後ステップ６３０で、主局と従局のメモリに記憶された最新かつ同一の通し番号ｍの電気量データを比較し、この差の絶対値が所定値Ｋより大きければステップ６３２に進んで電力系統を遮断して保護し、ステップ６３９で割込み処理を終了する。
ステップ６３１で主局と従局の第ｎ番目の電気量の差の絶対値が諸定値未満の場合、そのままステップ６３９に進んで割込み処理を終了する。
以上、実施の形態１に関して、ＧＰＳ受信機からの信号が異常となった後に、補正値Ｋｆ及び変動的補正値Ｋｆｖの値、もしくはこの値に係わる関数を用いて判断し、Ｔｄ１，Ｔｄ２，αの更新を許可する処理について説明した。これらの処理は、実施の形態１のみならず、後で説明する、実施の形態２，３についても同じ手順で適用できる。
【００２４】
この発明の実施の形態１では、ＧＰＳ受信機からの信号が異常となった場合に、演算手法の大きな変更を伴わず簡素な方法でサンプリング信号の補正をすることができ、また、隣接する保護継電装置とのデータ送受における、往還のデータ通信遅延時間に差がある場合であっても、サンプリング信号の補正を正確に実施できる。
【００２５】
また、ＧＰＳ信号が異常時であっても、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるとき、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００２６】
加えて、図５ステップ６１０に示したように、主局と従局の間で実施される、電気量データの送受信の際に同時に送受信される、データ通信経路情報からデータ通信経路の変更を察知し、ＧＰＳ信号異常時であっても、他の条件が合致すれば、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
また、図５ステップ６１１に示したようにデータ通信経路の変更を、データ通信遅延時間の変化量から判別して、変化量が所定値を超えた場合に、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び、遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することで、同様に、データ通信経路の変更があった場合に対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００２７】
さらに、図５ステップ６０８に示すように、ＧＰＳ信号が異常となった後、所定時間経過までは、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるので、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００２８】
図５ステップ６０３に示すように、ディジタル保護継電装置の内部クロックにより生成した信号の周期Ｐｃｌｋを、ＧＰＳ信号から得られる周期Ｐｇｐｓで補正した補正値Ｋｆの絶対値があらかじめ定めた所定値Ｋ１より小さければ、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるので、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００２９】
図５ステップ６０４，６０５に示すように、ディジタル保護継電装置の内部クロックにより生成した信号の周期Ｐｃｌｋを、ＧＰＳ信号から得られる周期Ｐｇｐｓで補正した補正値Ｋｆのの絶対値の関数Ｆ１（｜Ｋｆ｜）で判定値Ｔｒａを決定し、ＧＰＳ信号が異常となった後の経過時間がＴｒａ以上となるまでは、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるので、上りと下りの第１のデータ通信遅延時間Ｔｄ２及び第２のデータ通信遅延時間Ｔｄ１の変化及び遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００３０】
図５ステップ６０７に示すように、ディジタル保護継電装置の内部クロックにより生成した信号と、ＧＰＳ信号から得られる信号を比較して算出した補正値Ｋｆの変動的補正値Ｋｆvの絶対値があらかじめ定めた所定値Ｋ２より小さければ、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるので、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００３１】
図５ステップ６０８，６０９に示すように、ディジタル保護継電装置の内部クロックにより生成した信号と、ＧＰＳ信号から得られる信号を比較して算出した補正値Ｋｆの変動的補正値Ｋｆvの絶対値の関数Ｆ２（｜Ｋｆ｜）で判定値Ｔｒbを決定し、ＧＰＳ信号が異常となった後の経過時間がＴｒb以上となるまでは、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差が小さいと推定できるので、上りと下りのデータ通信遅延時間Ｔｄ１及びＴｄ２の変化及び，遅延時間差αの変化に対応してメモリに保存したこれらの値を更新することができる。これによって、データ通信経路の変更があった場合にも対応でき、その後の主局と従局のサンプリング信号のタイミング差発生時の補正を正確に実施することができる。
【００３２】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
ディジタル保護継電システム２は、隣接する第１のディジタル保護継電装置１８１と第２のディジタル保護継電装置２８１を接続して構成される。
ここで、実施の形態１と同様、第１のディジタル保護継電装置１８１を従局、第２の保護継電装置２８１を主局と呼ぶが逆でもよい。
従局１８１と主局２８１の内部の機能ブロックについて、実施の形態１と同じ機能のブロックには同じ番号を割り当てている。
以下、実施の形態１と対比しながら実施の形態１と特に異なる部分について説明する。
実施の形態１では、サンプリング信号出力手段Ａ１０６は、内部にクロックを有しており、ＧＰＳ信号１３８を受けてこれを補正し、サンプリング信号を出力している。サンプリング信号は、図４のフローチャートに示すように、内部クロックによるタイマ割込みによって発生させられる。
実施の形態２では、図７に示すように、前述の内部クロックはバックアップ用基準信号生成手段１１４の中に存在する。内部クロックを基準に生成されたバックアップ用基準信号生成手段１１４の出力はＧＰＳ信号１３８を基準信号生成手段１１３を介して受けこれを補正する第２の補正手段１１５によって補正される。実施の形態１と同様、補正値Ｋｆによって補正を実施する。
バックアップ用基準信号生成手段１１４の出力はＧＰＳ信号異常時のみ切替え器１１２によって選択されてサンプリング信号出力手段Ｂ１１６に供給される。しかし、ＧＰＳ信号正常時は、内部クロックによるバックアップ用基準信号生成手段１１４の出力は、切替え器１１２によって選択されずサンプリング信号に影響を与えない点、実施の形態１と異なる。
【００３３】
図８は、この発明の実施の形態２のフローチャート５を示す図である。
以下のフローチャートでは、図７に示したブロック図の各機能をソフトウェア的に実現した場合の例について説明している。
実施の形態２のディジタル保護継電システムは、従局１８１と主局２８１を接続して構成されるが、従局１８１の動作を中心に説明する。
図８は、この発明の実施の形態１のフローチャート１を示す図３のステップ５０１の後にステップ５０２を追加した部分のみが異なる。
図８のステップ５００で、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ信号１３８を受けて割込みが発生してプログラムが起動する割込処理が開始する。
ステップ５０１で、内部クロックの周期補正値Ｋｆを算出した後、ステップ５０２でサンプリング信号１３３を出力する。このサンプリング信号の出力がトリガとなって、外部信号による割込み処理として図１０に示すサンプリング信号割込みが要求されることとなる。
ステップ５０２の後ステップ５１０以降は、実施の形態１で説明をした図３と同じなので説明を省略する。
【００３４】
図９は、この発明の実施の形態２のフローチャート６を示す図である。
バックアップ用基準信号生成手段１１４の内蔵する内部クロックが、設定されたタイマ値経過毎にタイマ割り込みを発生して、ステップ７４１が起動する。このタイマ割り込みは、ＧＰＳ信号異常時にＧＰＳ信号に成り代わって、サンプリング信号を発信するためのもので、例えば、６０Ｈｚ電気角30度毎のサンプリング信号を発信する場合であれば、７２０Ｈｚ（１．３９ｍｓ毎）にタイマ割込みを発生させる。
この割り込み処理では、最初にステップ７４２で次回起動タイマを設定すべく、あらかじめ定められたサンプリング信号出力周期Ｐｃｌｋに対し、ＧＰＳ信号と比較して算出された補正値Ｋｆを用いて（１＋Ｋｆ）が乗算された値がタイマに設定される。これによって、次回、ＧＰＳ受信機からの信号とほぼ同期したタイミングでタイマ割り込みを発生させることができる。
次にステップ７４３で、現在時刻と前回のサンプリング信号出力時刻の差が、サンプ９ング周期の１．５倍を超えている場合、ＧＰＳ信号が途切れていると判断し、ステップ７４４でサンプリング信号を出力し、ステップ７４９で割り込みを終了する。
ステップ７４３で、現在時刻がサンプリング信号出力時刻から１．５・Ｐｃｌｋを経過していない場合は、ステップ７４４をスキップして割込み終了する。
実際ＧＰＳ信号が途絶した場合、途絶後、つぎのサンプリング周期は待機状態となり１回分サンプリング信号が抜けることとなる。そしてその次のタイマ割り込みで、前回サンプリング信号送出から１．５・Ｐｃｌｋ時間超経過しているので、内部クロックによるサンプリング信号出力が開始される。
【００３５】
図１０は、この発明の実施の形態２のフローチャート７を示す図である。
図１０では、図８のステップ５０２又は図９のステップ７４４でサンプリング信号出力がされた場合、サンプリング信号の出力をトリガとして、外部信号割込みが発生し、実行するプログラムを示している。
サンプリング信号出力により、外部信号割込みが起動してステップ７０１から処理が始まる。次のステップ５５０では、ＧＰＳ信号異常によるサンプリング信号途絶に備え、サンプリング信号出力時刻を記憶し、その後ステップ５５１以降は、サンプリング信号毎に実行される処理が記載されており、図４のフローチャート２のステップ５５１以降と処理が同一であるので説明を省略する。
【００３６】
以上、図８，９，１０で説明した処理手順は、主局２８１の動作についても同様である。
この他に、図５，図６のフローチャート３，フローチャート４に示した主局からの送信データを受信した際の割込み処理は、実施の形態１と同様に実施の形態２でもそのまま用いる。
【００３７】
この発明の実施の形態２では、ＧＰＳ信号を主としてディジタル保護継電システムを稼動させるので、きわめて正確に同期が取れたシステムを構築できる。また、設置して起動させた当初からＧＰＳ信号を基準にして稼動させるので、内部クロックによる稼動に伴う、デクジタル保護継電装置間のサンプリング信号のずれを調整する必要などが省け、設置・起動がきわめて簡単となる。
【００３８】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３の構成を示すブロック図である。
ディジタル保護継電システム３は、隣接する第１のディジタル保護継電装置１８２と第２のディジタル保護継電装置２８２を接続して構成される。
ここで、実施の形態１と同様、第１のディジタル保護継電装置１８２を従局、第２の保護継電装置２８２を主局と呼ぶが逆でもよい。
従局１８２と主局２８２の内部の機能ブロックについて、実施の形態１と同じ機能のブロックには同じ番号を割り当てている。
以下、実施の形態１と対比しながら実施の形態１と特に異なる部分について説明する。
実施の形態１では、サンプリング信号出力手段Ａ１０６は、内部にクロックを有しており、ＧＰＳ信号１３８を受けてこれを補正し、サンプリング信号を出力している。サンプリング信号は、図４のフローチャートに示すように、内部クロックによるタイマ割込みによって発生させられる。
実施の形態１．では、ＧＰＳ信号が異常となった場合に、主局と従局のサンプリング信号のタイミング差ΔＴを、タイミング差演算手段１１０が、第１の補正手段１１１に出力し、第１の補正手段１１１がサンプリング信号１３３の出力タイミングをシフトさせ同期をとっている。これに対して、実施の形態３では、タイミング差ΔＴのデータを、タイミング差演算手段１１０がデータ通信手段１０５を介して主局にデータ送信し、主局の第三の補正手段２１９に主局のサンプリング出力信号の出力タイミングをシフトさせて主局と従局のサンプリング信号の同期を取る点が異なる。
【００３９】
この発明の実施の形態３では、タイミング差ΔＴの算出と、タイミング差ΔＴによるサンプリング信号のシフトを、従局と主局で分担して実施することとなり、主局と従局の負荷の大きさが平準化できる。よって、負荷の過大による動作の不安定化が防止できる。また、従局にのみ、高速処理のできるマイクロコンピュータを設置する必要も無く、全体として保護継電装置の標準化を図れるので経済的である。
【００４０】
実施の形態４．
図１２，１３はこの発明の実施の形態４のサンプリング同期処理２，３を示す図である。
図１２，１３は、ＧＰＳ信号が正常の場合に、ＧＰＳ受信信号から生成した、サンプリング信号の１／ｎ周期のＨ／Ｌ信号である同期指標パルスを用いてサンプリング信号のタイミングを補正する方法について示している。
図１２において、（ａ）は、ＧＰＳ受信信号から生成された、同期指標パルスである。同期指標パルスは、周期がサンプリング信号の１／ｎの信号であるが、図１２ではｎ＝１の場合について示している。信号のレベルがＬからＨに切り替わる、信号の立ち上がりの時点が、正しいサンプリング信号の出力タイミングである。
（ｂ）は、不感帯を示し、サンプリング信号が、信号がＨレベルの部分の不感帯に入っている場合、サンプリング信号はＧＰＳ信号を基準として正しいタイミングで発信されているとみなしてサンプリング信号のタイミングを補正しない。
（ｃ）は、サンプリング信号を示し、矢印の位置がサンプリング信号出力タイミングである。左側のサンプリング信号出力タイミングで同期指標パルス（ａ）を参照すると、信号レベルはＬなので、次回のサンプリング信号は所定時間だけ遅らせて発生させる。（ｃ）の右側のサンプリング信号出力タイミングでは、元のタイミングを破線で示し、一定の補正量分遅延している状態を示す。
図１３において、（ａ）（ｂ）（ｃ）とも図１２と同種の信号を示し、（ｃ）の左側のサンプリング信号出力タイミングで同期指標パルス（ａ）を参照すると、信号レベルはＨなので、次回のサンプリング信号は所定時間だけ早めて発生させる。（ｃ）の右側のサンプリング信号出力タイミングでは、元のタイミングを破線で示し、一定の補正量分進めている状態を示す。
図１２，１３に示すように、サンプリング信号出力の度に同期指標パルスのレベルを確認することで、進み側又は遅れ側の一定量の補正をするだけで、サンプリング信号を簡単にＧＰＳ信号に同期させることが出来る。
図１２，１３では、ｎ＝１の場合について示したが、ｎ＝２以上の数とすれば、ひとつの同期指標パルスで、複数のサンプリング信号をそれぞれ所定の位相ずらせながら同期を取らせることも出来る。
同期指標パルスのＨ／Ｌの順序を入れ替えても実施できる。
【００４１】
この発明の実施の形態４の構成は、図１または図１１に示したブロック図と同じである。
図１２，図１３で示した同期指標パルスによるサンプリング信号の補正は、図１又は図１１のサンプリング信号出力手段Ａ１０６，２０６にて実施される。
実施の形態４のディジタル保護継電システムは、図１又は図１１に示す、従局１０１又は１８２と主局２０１又は２８２を接続して構成されるが、従局の動作を中心に説明する。
【００４２】
図１４は、この発明の実施の形態４のフローチャート８を示す図である。
図１４は、この発明の実施の形態１のフローチャート１を示す図３のステップ５１７、５１８のみを抜き出して実行させている。
図１４のステップ８００は、ＧＰＳ受信機からＧＰＳ信号１３８を受けて割込みが発生してプログラムが起動する割込処理の開始を示している。
ＧＰＳ信号受信割り込みが入った時、ＧＰＳ信号が途絶せず信頼できるとしてステップ５１７でＧＰＳ信号異常タイマをクリアし、ステップ５１８でＧＰＳ正常カウンタを加算して、ステップ８１９で割込み処理を終了する。
【００４３】
図１５，図１６は、この発明の実施の形態４のフローチャート９，フローチャート１０を示す図である。
図１５では、従局１０１又は１８２の動作について説明している。
図１５は、この発明の実施の形態１のフローチャート２を示す図４のステップ５４２をステップ８４１〜ステップ８５５に入れ替えたものである。
最初にステップ５４１でサンプリング信号を出力する。
次に、ステップ８４１で同期指標パルスのレベルを読込む。加えて、サンプリングパルスが不感帯の中にいるか否かを読込む。
ステップ８５１でサンプリング信号が不感帯の中であれば、ステップ５５１へ進む。
サンプリング信号が不感帯の外であれば、同期指標パルスのレベルがＨかどうかをステップで８５２で確認し、レベルがＬの時ステップ８５３へ進み次回タイマ起動時刻を所定時間遅らせて、サンプリング信号をＧＰＳ信号による同期指標パルスの立ち上がりタイミングに近づけて、ステップ５５１へ進む。ステップ８５２でレベルがＨの時は、ステップ８５５に進み次回タイマ起動時刻を所定時間進めて、同様にサンプリング信号をＧＰＳ信号による同期指標パルスの立ち上がりタイミングに近づけて、ステップ５５１へ進む。
図５のステップ５５１以降ステップ５６２までと、これに続く図６のステップ５６２以降の割込み終了までは図４と同様なので、説明を省略する。
【００４４】
図１７は、この発明の実施の形態４のフローチャート１１を示す図である。
図１７では、従局１０１又は１８２の動作について説明している。
図１７は、この発明の実施の形態１のフローチャート３を示す図５のステップ６０３〜６０９をステップ８０５に入れ替えたものである。
ステップ８０５では、ＧＰＳ信号異常タイマが所定値Ｔ１より小さい場合のみステップ６１０，６１１の判定結果と合わせて判断され、ステップ６１２〜６１４でαの更新をする場合がある。ステップ８０５でＧＰＳ信号異常タイマが所定値Ｔ１以上のときは、ステップ６２１へ進み、αの値は更新されない。
これ以外のステップは、図５，図６と同様なので説明を省略する。
【００４５】
この発明の実施の形態４では、ＧＰＳ信号から生成したサンプリング信号の１／ｎ周期のＨ／Ｌ信号である同期指標パルスのレベルをチェックすることにより、サンプリング信号のＧＰＳ信号への同期を取ることが出来る。
ＧＰＳ信号周期と、サンプリング信号の周期の差を演算したり、その差から補正値を算出したりする必要がなく、サンプリング信号出力時の同期指標パルスのレベルを確認するだけで、進み側又は遅れ側制御をするという簡単な制御でＧＰＳ信号への同期を達成できる。
このため、信頼性、コスト、演算時間の短縮及び演算負荷の低減が期待できる。
【００４６】
実施の形態１乃至４については、いずれを組み合わせても良い。
実施の形態１乃至４では、保護継電装置は、ＧＰＳ受信機からの信号を用いてサンプリング信号のタイミングを最適化し、このサンプリング信号から隣接する保護継電装置からのデータ受信までの第3のデータ通信遅延時間Ｔｓｍと、隣接する保護継電装置のサンプリング信号からデータ受信までの第４のデータ通信遅延時間Ｔｓｍとからその遅延時間差αを算出・記憶し、ＧＰＳ信号異常時は、新たに求めたＴｍｓ，Ｔｓｍと記憶しているαの値から、隣接する保護継電装置のサンプリング信号と同期を取るディジタル保護継電システムのサンプリング同期方法について説明してきた。
【００４７】
この同期方法を用いれば、ＧＰＳ受信機からの信号が異常となった場合に、演算手法の大きな変更を伴わず簡素な方法でサンプリング信号の補正をすることができ、また、隣接する保護継電装置とのデータ送受における、往還のデータ通信遅延時間に差がある場合であっても、サンプリング信号の補正を正確に実施できる。
【符号の説明】
【００４８】
１，２，３            保護継電システム
１０１                    第１のディジタル保護継電装置（従局）
２０１            第２のディジタル保護継電装置（主局）
１０２，２０２        Ａ／Ｄ変換手段
１０３，２０３        データ演算手段
１０４，２０４        出力手段
１０５，２０５        データ通信手段
１０６，２０６        サンプリング信号出力手段Ａ
１０７                    遅延時間差演算手段
１０８                    記憶手段            
１１０                    タイミング差演算手段
１１１                    第１の補正手段
１１２，２１２        切替え器
１１３，２１３        基準信号生成手段
１１４，２１４        バックアップ用基準信号生成手段
１１５，２１５        第２の補正手段
１１６，２１６        サンプリング信号出力手段Ｂ
２１９            第3の補正手段
１３１，２３１        アナログデータ
１３２，２３２        トリップ信号
１３３                    第１のサンプリング信号
２３３            第２のサンプリング信号
１３４，２３４        通信データ
１３８，２３８        ＧＰＳ信号
１８１                    第１のディジタル保護継電装置（従局）
２８１            第２のディジタル保護継電装置（主局）
１８２                    第１のディジタル保護継電装置（従局）
２８２            第２のディジタル保護継電装置（主局）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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