(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる地点での計測値を同時サンプリングで得るためのサンプリング同期方式であって、
無線測位・航法システムの人工衛星が発信する一定周期のパルスを異なる地点でそれぞれ受信する受信機と、
前記各受信機が受信したパルスを位相比較器の位相比較パルスとし、水晶発振器の発振パルスをクロックとして前記位相比較器の比較結果に応じて自走周波数が制御されるディジタル形フェーズロックループ回路により、前記受信したパルスを逓倍してそれぞれ異なる地点でのサンプリング同期パルスとして得、前記ディジタル形フェーズロックループ回路による位相比較時点の前後に定める同期判定範囲内に前記一定周期のパルス受信があるか否かにより同期状態を判定し、非同期を検出したときに強制的な同期制御を行う同期判定回路を有するサンプリング同期回路と、
前記各サンプリング同期パルスのタイミングで異なる地点での計測値をサンプリングするサンプリング装置本体とを備えたことを特徴とするサンプリング同期方式。
【請求項２】
前記サンプリング同期回路は、前記同期判定回路による同期判定が所定回数以上連続して得られることで同期確認を行う連続同期確認回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のサンプリング同期方式。
【請求項３】
前記サンプリング同期回路は、受信パルスの位相比較に際して、位相差の許容時間から同期性を判定する位相差計測回路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のサンプリング同期方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる地点での計測値を同時サンプリングで得るためのサンプリング同期方式に係り、特に異なる地点の装置間が情報伝送路で接続されていない場合のサンプリング同期方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる地点間の同期の取り方は、ＰＣＭ電流差動リレー等のディジタル保護継電装置では、光ファイバー伝送路で情報交換し、同期を取る技術が確立している。
【０００３】
例えば、図９に示すように、保護継電装置ＡとＢとＣがループ型光ファイバー伝送路で接続される場合、装置Ａから装置Ｂ→装置Ｃ→装置Ｂ→装置Ａのように、装置Ｃで折返したループ伝送路で同期信号を伝送する。そして、図１０に示すように、同期信号の送受信に対し、各装置Ａ〜Ｃは伝送路での伝送遅れ時間の存在から、送信タイミングと受信タイミングの中間時刻をサンプリング同期点とすることで、各装置のサンプリングタイミングを一致させることができる。
このサンプリング同期方式を採るものを、本願出願人は既に提案している（例えば、特開平８−１０７６３１号公報）。この方式は、異なる地点間に敷設した情報伝送路にタイミング信号を流してその往復時間を測定し、同時のサンプリングタイミングを得る。また、生成したタイミング信号の歪みを抑えるためにＰＬＬ回路と併用させている。
他のサンプリング同期方式として、特開平９−２８８１４１号公報のように、分散配置した端末処理装置が、無線測位・航法システム（ＧＰＳ）の人工衛星からそれぞれ時刻情報を受信し、この時刻情報から周波数信号を生成し、この信号で電圧制御発振器を使用したアナログＰＬＬ回路でサンプリング信号を得るものもある。
このＧＰＳを利用した従来方式は、異なる地点間に伝送路を敷設することが不要になるが、ＧＰＳからの時刻情報が途絶えたときに同期不能に陥る。これを防止するため、サンプルホールド回路によって電圧制御発振器の入力をホールドさせることとしているが、このホールド状態では電圧制御発振器の発振周波数が変動し、正確なサンプリング同期ができなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサンプリング同期方式（特開平８−１０７６３１号公報）は、電力系統の故障点標定装置や系統観測装置などのように、保護継電装置でない装置は、それぞれの地点間を結ぶ専用の光ファイバー伝送路を敷設するには設備面やコスト面から困難になる。
【０００５】
そのため、これら装置では従来の伝送路を使用したサンプリング同期ができない。
【０００６】
本発明の目的は、異なる地点の装置間でサンプリング同期信号を伝送することを不要にしながら確実なサンプリング同期を得ることができる同期方式を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線測位・航法システム（ＧＰＳ：ＣlobalＰositionＳystem）が発生する一定周期のパルスを各サンプリング装置が受信し、このパルスからフェーズロックループ回路等を使って各装置にサンプリング同期信号を得るようにし、さらに同期確認や同期性判定も得られるようにしたもので、以下の方式を特徴とする。
【０００８】
（第１の発明）
異なる地点での計測値を同時サンプリングで得るためのサンプリング同期方式であって、
無線測位・航法システムの人工衛星が発信する一定周期のパルスを異なる地点でそれぞれ受信する受信機と、
前記各受信機が受信したパルスを位相比較器の位相比較パルスとし、水晶発振器の発振パルスをクロックとして前記位相比較器の比較結果に応じて自走周波数が制御されるディジタル形フェーズロックループ回路により、前記受信したパルスを逓倍してそれぞれ異なる地点でのサンプリング同期パルスとして得、前記ディジタル形フェーズロックループ回路による位相比較時点の前後に定める同期判定範囲内に前記一定周期のパルス受信があるか否かにより同期状態を判定し、非同期を検出したときに強制的な同期制御を行う同期判定回路を有するサンプリング同期回路と、
前記各サンプリング同期パルスのタイミングで異なる地点での計測値をサンプリングするサンプリング装置本体とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（第２の発明）
前記サンプリング同期回路は、前記同期判定回路による同期判定が所定回数以上連続して得られることで同期確認を行う連続同期確認回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
（第３の発明）
前記サンプリング同期回路は、受信パルスの位相比較に際して、位相差の許容時間から同期性を判定する位相差計測回路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の基本構成を示す故障点標定装置の構成図である。故障点標定装置のサンプリング装置１、２は、装置１に代表してその構成を示す。
【００１３】
人工衛星Ａ1〜Ａ3は、無線測位・航法システム（ＧＰＳ）に備える２４衛星のうちの３つの衛星であり、これら衛星からは測距信号や軌道情報が地上に向けて発信される。
【００１４】
これら人工衛星Ａ1〜Ａ3からは、時刻情報として１分周期や１秒周期のパルスが発信されており、このパルスをサンプリング装置１、２ではアンテナを通してＧＰＳ受信機１１で受信し、一定周期の同期パルスａとして得る。サンプリング同期回路１２は、受信機１１からの同期パルスａを取り込み、フェーズロックループを有してそれに同期した逓倍パルスｂ、ｃをサンプリング同期パルスとして得る。
【００１５】
逓倍パルスｂとｃは、例えば、図２に示すように、１ＨZの同期パルスａに対して、５０ＨZ／６０ＨZのパルス、又は６００ＨZ／７２０ＨZのパルスとする。
【００１６】
サンプリング装置本体１３は、サンプリング同期パルスｂ又はｃを使ってその設置箇所の電力系統線路の電流や電圧をサンプリングする。故障点標定装置本体３は、各サンプリング装置１、２からのサンプリングデータを無線又は有線で受信し、これらサンプリングデータから故障点を標定する。この故障点標定装置本体３は、サンプリング装置１や２に一緒に設けられる場合もある。
【００１７】
以上の構成により、サンプリング装置１、２は、サンプリング同期用伝送路を不要にしながらサンプリング同期を行うことができる。なお、サンプリング装置１と２のサンプリングは、人工衛星Ａ１〜Ａ３から受信した一定周期のパルスによる従属同期になる。
【００１８】
図３は、サンプリング同期回路１２の実施形態１を示す。ＧＰＳ受信機１１からの一定周期のパルスａは、位相比較回路１４の位相比較パルスの一方とされる他に、同期制御回路１５の同期制御基準クロック信号にされる。
【００１９】
ディジタル形ＰＬＬ（フェーズロックループ）回路１６は、水晶発振器１７の発振パルスをクロックとし、位相比較回路１４からの比較結果になる位相制御信号に応じて自走周波数が制御される。
【００２０】
分周（カウンタ）回路１８は、ＰＬＬ回路１６からのパルス周波数をカウントし、それを分周したサンプリング同期パルスｂ，ｃを得る。また、分周回路１８は、分周したパルス（パルスａと同等の１秒又は１分周期のパルス）を位相比較回路１４の比較入力ｄとして与える。
【００２１】
同期制御回路１５は、パルスａの周期で分周回路１８をリロード又はリセットする。これにより、パルスａと同一タイミングのパルスｂ，ｃ，ｄを得る。
【００２２】
以上の構成になるサンプリング同期回路１２は、一定周期のパルスａに対して、ＰＬＬ回路１６の自走タイミングの位相が進む場合、ＰＬＬ回路１６の周波数を定常値より下げることにより、位相を遅らせる。逆に、自走タイミングの位相が遅れる場合、ＰＬＬ回路１６の周波数を定常値より上げることにより、位相を進める。このようなフェーズロックループにより、パルスａに同期したサンプリングパルスｂ，ｃを得ることができる。
【００２３】
図４は、サンプリング同期回路１２の実施形態２を示す。同図が図３と異なる部分は、同期判定回路１９を設けた点にある。
【００２４】
同期判定回路１９は、ＰＬＬ回路１６からのパルス又は分周回路１８からのパルスをデコードすることにより、位相比較回路１４による位相比較時点の前後（例えば、±２０μｓ）を同期判定範囲とするタイミング信号を得、このタイミングにパルスａが受信機１１から得られるか否かにより、同期状態にあるか否かを判定する。
【００２５】
この同期判定は、図５に示すようになり、パルスａの前後を同期判定範囲とした同期／非同期を得る。また、判定結果は、同期制御回路１５の制御条件ｅとし、非同期を検出した場合には同期制御回路１５によるリロード又はリセットを強制的に行い、パルスａに同期合わせを行う。
【００２６】
この同期判定回路１９を設けることにより、パルスａに対して従属同期になるサンプリング同期パルスについて、パルスａとの同期性を判定でき、確実な同期を得ることができる。
【００２７】
図６は、サンプリング同期回路１２の実施形態３を示す。同図が図４と異なる部分は、同期判定の連続同期確認回路２０Ａ、２０Ｂを設けた点にある。
【００２８】
連続同期確認回路２０Ａは、同期判定回路１９が非同期判定をしたときにその回数をカウントし、連続して所定回数の非同期判定結果となるときに信号ｅを得、これにより同期制御回路１５によるリロード又はリセットを強制的に行う。
【００２９】
連続確認回路２０Ｂは、同期判定回路１９が同期判定をしたときにその回数をカウントし、連続して所定回数の同期判定結果となるときに同期状態と確認する。
【００３０】
これにより、同期／非同期判定が連続して所定回数以上に得られることを条件とする判定になり、分周されたサンプリング信号の擾乱発生頻度を少なくすることができ、より安定したサンプリング同期信号を得ることができる。
【００３１】
図７は、サンプリング同期回路１２の実施形態４を示す。同図が図３と異なる部分は、位相差計測回路２１を設けた点にある。
【００３２】
位相差計測回路２１は、図８に例示するように、優先判定回路２１Ａとスタート・ストップ回路２１Ｂで構成される。優先判定回路２１Ａは、ＧＰＳ受信機１１からのパルスａとＰＬＬ回路１６又は分周回路１８からの一定周期パルスとのうち、先のタイミングで発生したパルスをスタートパルスとし、後のタイミングで発生したパルスをストップパルスとした判定出力を得る。
【００３３】
スタート・ストップ回路２１Ｂは、優先判定回路２１Ａからのスタート信号をフリップフロップＦ／Ｆのセット信号とし、ストップ信号をフリップフロップＦ／Ｆのリセット信号とし、このセットからリセットまでの期間をカウンタＣＮＴのイネーブル信号にしてクロックを計数することで、カウンタＣＮＴに位相差に比例した計数値（計測値）を得る。
【００３４】
これにより、ＰＬＬ回路１６による自走タイミングとＧＰＳ受信機１１からの受信パルスとの位相差計測値を得ることができ、この位相差計測値をコンピュータやディジタル比較器を使って位相差が許容時間内にあるか否かを判定すること、すなわち同期／非同期の判定ができるし、サンプリング信号の擾乱頻度を調整することも可能であり、サンプリング同期信号の安定性を自在に設定可能となる。
【００３５】
なお、位相差判定に図６の連続確認回路２０Ａ、２０Ｂを追加して、一層正確な判定を得ることともできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、無線測位・航法システムが発生する一定周期のパルスを各サンプリング装置が受信し、このパルスからフェーズロックループ回路等を使って各装置にサンプリング同期信号を得るようにし、さらに同期確認や同期性判定も得られるようにしたため、異なる地点の装置間でサンプリング同期信号を伝送することを不要にしながら確実なサンプリング同期を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す図。
【図２】図１における同期パルス波形。
【図３】本発明の実施形態１を示すサンプリング同期回路（その１）
【図４】本発明の実施形態２を示すサンプリング同期回路（その２）
【図５】同期判定回路１９による同期判定タイミング。
【図６】本発明の実施形態３を示すサンプリング同期回路（その３）
【図７】本発明の実施形態４を示すサンプリング同期回路（その４）
【図８】実施形態４における位相差計測回路例。
【図９】ＰＣＭリレーと伝送路接続例。
【図１０】従来のサンプリング同期方式を説明する同期タイミング。
【符号の説明】
１、２…サンプリング装置
３…故障点標定装置
１１…ＧＰＳシステムの受信機
１２…サンプリング同期回路
１３…サンプリング装置本体
１４…位相比較回路
１５…同期制御回路
１６…ディジタル形ＰＬＬ回路
１７…水晶発振器
１８…分周回路
１９…同期判定回路
２０Ａ、２０Ｂ…連続確認回路
２１…位相差計測回路
【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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