(57)【要約】【課題】差動保護システムを提供すること。【解決手段】この差動保護システムは、少なくとも３つの通信リンクを介して少なくとも２つのリモート端末と直接的または間接的に通信で結合されるように構成されたローカル端末を含み、リングトポロジまたはメッシュトポロジを形成する。この差動保護システムには、ローカル端末に関連した通信リンク判定ユニットおよびクロックユニットを備えているコントローラがさらに含まれる。通信リンク判定ユニットは、リングトポロジまたはメッシュトポロジが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、少なくとも３つの通信リンクのうちのいくつかを事実上切断と決定するように構成されている。クロックユニットは、ローカル端末と少なくとも２つのリモート端末とがデイジーチェーントポロジで構成されているとき、ローカル端末を、少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと時間同期させるように構成されている。【選択図】図１
2014121093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの通信リンクを介して少なくとも２つのリモート端末と直接的または間接的に通信で結合されて、リングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つを形成するように構成されたローカル端末と、
コントローラであって、
前記ローカル端末および前記少なくとも２つのリモート端末の前記リングトポロジまたは前記メッシュトポロジのうちの１つが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定するように構成された通信リンク判定ユニット、および
前記ローカル端末に関連したクロックユニットであって、前記ローカル端末および前記少なくとも２つのリモート端末が前記デイジーチェーントポロジで構成されているとき、前記ローカル端末を前記少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと時間同期させるように構成されたクロックユニット
を備えるコントローラと
を具備するシステム。
【請求項２】
前記デイジーチェーントポロジが、
前記ローカル端末、および前記デイジーチェーントポロジの反対側の終端端末として働くように構成された前記少なくとも２つのリモート端末から少なくとも２つの端末、ならびに
前記反対側の終端端末とは別の、前記デイジーチェーントポロジの中間の端末として働くように構成された端末
を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ローカル端末が、前記デイジーチェーントポロジの前記反対側の終端端末のうちの１つとして働くように構成されているとき、前記クロックユニットが、
前記ローカル端末の隣接した端末であって、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備える、隣接した端末からタイミング情報を受け取り、
前記隣接した端末からの前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末を前記隣接した端末と時間同期させる
ように構成されている、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ローカル端末が、前記デイジーチェーントポロジの前記中間の端末のうちの１つとして働くように構成されているとき、前記クロックユニットが、
前記ローカル端末の隣接した２つの端末であって、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの２つを備える、隣接した２つの端末からタイミング情報を受け取り、
前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末と前記隣接した２つの端末の間の時間遅延を求め、
前記ローカル端末を時間同期させるように、前記ローカル端末と前記２つの隣接した端末の間の前記求められた時間遅延の平均を計算する
ように構成されている、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記通信リンク判定ユニットが、最初に定義された優先度リストに基づいて、前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラが、マスタ決定ユニットをさらに備え、前記マスタ決定ユニットが、前記ローカル端末、および前記少なくとも２つのリモート端末から１つの端末を第１のマスタ端末として決定するように構成され、前記第１のマスタ端末以外の端末をスレーブ端末として定義するようにさらに構成されており、前記デイジーチェーントポロジが前記第１のマスタ端末および前記スレーブ端末を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記ローカル端末がスレーブ端末であるとき、前記クロックユニットが、
前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の隣接した端末が、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備えるとき、前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末からタイミング情報を受け取り、
前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末を、前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末と時間同期させる
ように構成されている、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記ローカル端末がスレーブ端末であるとき、前記クロックユニットが、
前記第１のマスタ端末が前記ローカル端末の隣接した端末であるとき、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備える前記第１のマスタ端末からタイミング情報を受け取り、
前記第１のマスタ端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末を前記第１のマスタ端末と時間同期させる
ように構成されている、請求項６記載のシステム。
【請求項９】
前記マスタ決定ユニットが、第２の定義された優先度リストに基づいて前記第１のマスタ端末を決定するように構成されている、請求項６記載のシステム。
【請求項１０】
前記通信リンク判定ユニットが、
前記マスタ決定ユニットから、前記決定された第１のマスタ端末を示すデータを受け取り、
前記受け取ったデータに基づいて前記事実上切断の通信リンクを決定する
ようにさらに構成されている、請求項６記載のシステム。
【請求項１１】
前記マスタ決定ユニットが、
前記通信リンク判定ユニットから、前記事実上切断の通信リンクを示すデータを受け取り、
前記受け取ったデータに基づいて前記第１のマスタ端末を決定する
ようにさらに構成されている、請求項６記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１のマスタ端末と前記事実上切断の通信リンクの間のマッピングを格納するように構成されたマッピングユニットをさらに備える請求項６記載のシステム。
【請求項１３】
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末の間、および前記少なくとも２つのリモート端末の間で、１つまたは複数の第１のメッセージを交換するように構成されたメッセージ通信ユニットをさらに備え、前記１つまたは複数の第１のメッセージが、
前記事実上切断の通信リンクまたは第１のマスタ端末のうちの少なくとも１つを示す第１のデータと、
第１のリンクの識別子（ＩＤ）または第１のマスタＩＤのうちの少なくとも１つと
を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つの通信リンク障害を検出する障害検出ユニットをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記通信リンク判定ユニットが、
前記障害検出ユニットから、前記少なくとも１つの通信リンクの前記障害に関する指標を受け取り、
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクが前記決定された事実上切断の通信リンクと異なるとき、前記決定された事実上切断の通信リンクを動作リンクと定義し、
前記障害検出ユニットから受け取った前記指標に基づいて、前記少なくとも１つの通信リンクを前記少なくとも１つの障害のある通信リンクと定義する
ようにさらに構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末の間、および前記少なくとも２つのリモート端末の間で１つまたは複数の第２のメッセージを交換するように構成されたメッセージ通信ユニットをさらに備え、前記１つまたは複数の第２のメッセージが、
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクまたは第２のマスタ端末のうちの少なくとも１つを示す第２のデータと、
第２のリンクＩＤまたは第２のマスタＩＤのうちの少なくとも１つと
を含む、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクが前記決定された事実上切断の通信リンクと異なるとき、第１のマスタ端末を第２のマスタ端末で置換するように構成されたマスタ決定ユニットをさらに備える請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
ローカル端末および少なくとも２つのリモート端末を備えるリングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つを用意するステップであって、前記ローカル端末が、少なくとも３つの通信リンクを介して、前記少なくとも２つのリモート端末と、直接的または間接的に通信で結合されるように構成されている、ステップと、
前記ローカル端末および前記少なくとも２つのリモート端末の前記リングトポロジまたは前記メッシュトポロジのうちの１つが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定するステップと、
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末とが前記デイジーチェーントポロジで構成されているとき、前記ローカル端末の時間を、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと同期させるステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記デイジーチェーントポロジが、
前記ローカル端末、および前記デイジーチェーントポロジの反対側の終端端末として働くように構成された前記少なくとも２つのリモート端末、ならびに
前記反対側の終端端末とは別の、前記デイジーチェーントポロジの中間の端末として働くように構成された端末
を備える、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ローカル端末が、前記デイジーチェーントポロジの前記反対側の終端端末のうちの１つとして働くように構成されているとき、前記同期させるステップが、
前記ローカル端末に隣接した端末であって、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備える隣接した端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記隣接した端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末の時間を前記隣接した端末と同期させるステップと
を含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記ローカル端末が、前記デイジーチェーントポロジの前記中間端末のうちの１つとして働くように構成されているとき、前記同期させるステップが、
前記ローカル端末のうちの隣接した２つの端末であって、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの２つを備える隣接した２つの端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末と前記隣接した２つの端末の間の時間遅延を求めるステップと、
前記ローカル端末と前記２つの隣接した端末の間の前記求められた時間遅延の平均を計算するステップと
を含む請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも３つの通信リンクのうちの前記少なくとも１つが、第１の定義された優先度リストに基づいて事実上切断と決定される、請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記ローカル端末、および前記少なくとも２つのリモート端末から、１つの端末を第１のマスタ端末として決定するステップと、
前記第１のマスタ端末以外の端末をスレーブ端末として定義するステップであって、前記デイジーチェーントポロジが前記第１のマスタ端末および前記スレーブ端末を備える、ステップと
をさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記ローカル端末がスレーブ端末であるとき、前記同期させるステップが、
前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の隣接した端末が、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備えるとき、前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末の時間を、前記第１のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末と同期させるステップと
を含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記ローカル端末がスレーブ端末であるとき、前記同期させるステップが、
前記第１のマスタ端末が前記ローカル端末の隣接した端末であるとき、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備える前記第１のマスタ端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記第１のマスタ端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末の時間を前記第１のマスタ端末と同期させるステップと
を含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のマスタ端末が、第２の定義された優先度リストに基づいて決定される、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
前記決定するステップが、
前記決定された第１のマスタ端末を示すデータを受け取るステップと、
前記受け取ったデータに基づいて前記事実上切断の通信リンクを決定するステップと
を含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のマスタ端末を決定するステップが、
前記事実上切断の通信リンクを示すデータを受け取るステップと、
前記受け取ったデータに基づいて前記第１のマスタ端末を決定するステップと
を含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
前記第１のマスタ端末と前記事実上切断の通信リンクの間のマッピングを格納するステップをさらに含む請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末の間、および前記少なくとも２つのリモート端末の間で１つまたは複数の第１のメッセージを交換するステップをさらに含み、前記１つまたは複数の第１のメッセージが、
前記事実上切断の通信リンクまたは第１のマスタ端末のうちの少なくとも１つを示す第１のデータと、
第１のリンクＩＤまたは第１のマスタＩＤのうちの少なくとも１つと
を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つの通信リンクの障害を検出するステップをさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの通信リンクの前記障害に関する指標を受け取るステップと、
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクが前記決定された事実上切断の通信リンクと異なるとき、前記決定された事実上切断の通信リンクを動作リンクと定義するステップと、
前記受け取った指標に基づいて、前記少なくとも１つの通信リンクを前記少なくとも１つの障害のある通信リンクと定義するステップと
をさらに含む請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末の間、および前記少なくとも２つのリモート端末の間で１つまたは複数の第２のメッセージを交換するステップをさらに含み、前記１つまたは複数の第２のメッセージが、
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクまたは第２のマスタ端末のうちの少なくとも１つを示す第２のデータと、
第２のリンクＩＤまたは第２のマスタＩＤのうちの少なくとも１つと
を含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクが前記決定された事実上切断の通信リンクと異なるとき、第１のマスタ端末を第２のマスタ端末で置換するステップと、
前記第２のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の隣接した端末が、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備えるとき、前記第２のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記第２のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末の時間を、前記第２のマスタ端末に最も近い、前記ローカル端末の前記隣接した端末と同期させるステップと
をさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの障害のある通信リンクが前記決定された事実上切断の通信リンクと異なるとき、第１のマスタ端末を第２のマスタ端末で置換するステップと、
前記第２のマスタ端末が前記ローカル端末の隣接した端末であるとき、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの１つを備える前記第２のマスタ端末からタイミング情報を受け取るステップと、
前記第２のマスタ端末から前記受け取ったタイミング情報に基づいて、前記ローカル端末の時間を前記第２のマスタ端末と同期させるステップと
をさらに含む請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに方法を遂行させる、コンピュータプログラムのコンピュータ可読命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
ローカル端末および少なくとも２つのリモート端末を備えるリングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つを用意するステップであって、前記ローカル端末が、少なくとも３つの通信リンクを介して、前記少なくとも２つのリモート端末と直接的または間接的に通信で結合されるように構成されている、ステップと、
前記ローカル端末および前記少なくとも２つのリモート端末の前記リングトポロジまたは前記メッシュトポロジのうちの１つが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、前記少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定するステップと、
前記ローカル端末と前記少なくとも２つのリモート端末とが前記デイジーチェーントポロジで構成されているとき、前記ローカル端末の時間を、前記少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと同期させるステップと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流差動保護のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の位置で電力システムの測定結果が同期されれば、ほとんどの電力システムの監視、保護、および制御の機能が、効率的かつ正確に遂行され得る。しかし、遠く離れているクロックを正確に同期させるのは、一般には困難であり得る。データまたはクロックを同期させる従来技法では、対になった位置間に別々の方向の別々の遅延が生じることがあり、そのような遅延は、データまたはクロックの同期に誤差をもたらす可能性がある。
【０００３】
電流差動保護のためのデータまたはクロック同期の既存の技法は、エコーまたはピンポンを用いるものであり得て、送信遅延と受信遅延が同一であると想定する。しかし、この技法の信頼性は、通信リンクの対称性に左右される可能性がある。例えば、通信リンクの送受信の遅延は、通信ルーティングの変化により異なることがある。他の従来技法では、データまたはクロックの同期に全地球測位システム（ＧＰＳ）が用いられる。しかし、ＧＰＳの信号は、必ずしも電流差動保護システムの要件を満たすほど十分に高信頼であるとは限らない可能性がある。
【０００４】
クロック同期は、多端末送電に重要であることに加えて、電力リレー、イベントシーケンスの決定、および経済的な給電などの他の多くの用途においても重要である。解決策の１つに、別々の位置における種々の端末間の通信を助長するものがあるが、クロックのロールオーバが、通信の助長における主要な問題になる可能性がある。一般に、利用されるクロックは、通信帯域幅を節約するために、制限された範囲内にあることがある。クロックの範囲が制限されているために、クロックのロールオーバが生じて、多端末クロックが、安定はしているものの同期しない状態に収斂する可能性がある。
【０００５】
いくつかの解決策では、１対の端末間で（例えば通信リンク障害のために）通信に障害が起こったとしても保護が継続し得るように、３つの端末がリングトポロジまたはメッシュトポロジで接続することができる。このような解決策の１つでは、各端末で計算された時間シフトの平均をとることによって同期が達成されて得る。しかし、リングトポロジ／メッシュトポロジについては、すべての端末がその両隣の端末からのタイミング情報をもたなくてはならないので、多端末がクロック同期に対する課題を提起する可能性がある。したがって、通信リンクに１対の端末間で障害が生じると、タイミング情報を、リングトポロジ／メッシュトポロジにおいて他の端末を介して再ルーティングしなければならないことがある。しかし、時間メッセージを再ルーティングすると、メッセージの送受信に遅延が生じることがあり、さらにメッセージを転送したり、関連して符号化を複雑にすることが求められる可能性もある。
【０００６】
あるいは、リングトポロジ／メッシュトポロジのための別の同期解決策では、各端末が、その隣接端末のうちの１つだけと同期すればよい。この解決策は、３つの端末を同期させるのに実施され得るが、端末が４つ以上ある場合には、「同期アイランド」が形成されるために実施され得ない。例えば、端末「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」がリング通信トポロジで配置されている事例では、端末Ａと端末Ｂを互いに同期させることができ、端末Ｃと端末Ｄを互いに同期させることができる。しかし、この例では、同期したＡとＢの対を、同期したＣとＤの対と同期させることはできず、したがって「同期アイランド」が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８２５４３６９号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態によれば、差動保護システムが提供される。この差動保護システムは、少なくとも３つの通信リンクを介して少なくとも２つのリモート端末と直接的または間接的に通信で結合されるように構成されたローカル端末を含み、リングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つを形成する。この差動保護システムには、ローカル端末に関連した通信リンク判定ユニットおよびクロックユニットを備えているコントローラがさらに含まれる。通信リンク判定ユニットは、ローカル端末のリングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つと、少なくとも２つのリモート端末とが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定するように構成されている。クロックユニットは、ローカル端末と少なくとも２つのリモート端末とがデイジーチェーントポロジで構成されているとき、ローカル端末を、少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと時間同期させるように構成されている。
【０００９】
本発明の実施形態の、これらならびに他の特徴および態様が、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を解読すれば一層よく理解されるはずであり、各図面を通じて、同じ符号は同じ部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リングトポロジで配置された３つの端末を含む差動保護システムのブロック図である。
【図２】４つの端末を含むメッシュトポロジのブロック図である。
【図３】一実施形態による、２つの端末の内部のコントローラの一体化された構成を表すブロック図である。
【図４】一実施形態による、クロック同期に使用される６つの端末のデイジーチェーントポロジを示す図である。
【図５】別の実施形態による、スレーブ端末の、マスタ端末に向かう一方向の同期を示すデイジーチェーントポロジを示す図である。
【図６】一実施形態による、事実上切断の通信リンクと、対応する、リングトポロジで配置された６つの端末に対するマスタ端末との間の、例示的マッピング関係を与えるマッピングテーブルを示す図である。
【図７】一実施形態による、複数の端末間でメッセージを交換するのに用いられる例示的メッセージフォーマットを示す図である。
【図８】一実施形態による、リングトポロジで配置された６つの端末の通信リンク障害を扱うための別々の構成を示す図である。
【図９】別の実施形態による、メッシュトポロジで配置された４つの端末の通信リンク障害を扱うための別々の構成を示す図である。
【図１０】一実施形態による、複数の端末でクロックの同期を可能にする差動保護の方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
別様に定義されなければ、本明細書で用いられる技術用語および科学用語は、この開示が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で用いられる用語「第１の」、「第２の」などは、何らかの順序、数量、または重要性を示すのではなく、ある要素を別の要素から区別するために用いられている。また、用語「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は、数量の制限を示すのではなく、参照された項目の少なくとも１つの存在を示すものである。用語「または」は、包括的であって、列挙された項目のうちの１つ、いくつか、またはすべてを意味する。本明細書で、「含む」、「備える」、または「有する」などの用語およびその変形形態が用いられると、その後に列挙される項目およびその等価物ならびに追加の項目が包含されることを意味する。
【００１２】
さらに、説明する目的で、本発明の種々の実施形態の十分な理解を提供するために、特定の番号、構成要素、および構成が説明される。当業者なら、別々の実施形態からの種々の特徴には互換性があることを理解するであろう。同様に、説明された種々の方法のステップおよび特徴、ならびにそれぞれのこのような方法および特徴に対する他の既知の等価物が、本発明の原理に従って追加の組立体および技法を構成するために、当業者によって融合され、かつ整合され得る。
【００１３】
本発明の種々の実施形態は、送電システムの複数の端末におけるクロックの同期を可能にする差動保護のシステムおよび方法を対象とする。本明細書で開示される差動保護のシステムおよび方法の実施形態により、これらの端末が、１つまたは複数の端末間の通信リンク障害に関係なく同期することが保証され得る。そのうえ、複数の端末間のクロック同期の期間中に「同期アイランド」が形成されないことを保証するために、種々の実施形態による様々なクロック同期論理が開示される。例えば、端末Ａ、Ｂ、ＣおよびＤがリングトポロジで構成されている事例では、端末Ａと端末Ｂが互いに同期することができ、端末Ｃと端末Ｄが互いに同期することができる。しかし、この例では、ＡとＢの同期した対が、ＣとＤの同期した対と同期しない可能性があり、このような状態は、本明細書では「同期アイランド」と称される。送電システムの状況において、クロック同期の種々の実施形態が説明されることになるが、これらのシステムおよび方法は、それだけではないが、配電システム、電力リレー、事象の順序の決定、経済的な給電、およびクロックの同期を必要とするその他の状況などの他の用途に用いられ得ることが当業者には理解されよう。
【００１４】
図１は、リングトポロジで配置された３つの端末１０２、１０４および１０６を含む差動保護システム１００（以下では「システム１００」と称する）のブロック図である。いくつかの実施形態によれば、システム１００は、電流差動保護システムとすることができる。本明細書で用いられる用語「端末」は、任意の電圧レベルの端末１０２、１０４および１０６の間の電力線１０８に対する保護をもたらすように構成されている物理的に遠く離れた測定デバイスを指す。例示の一実施形態では、光ファイバまたはその他のケーブルが電力線１０８として用いられてよい。例示的実施形態では、端末は、例えば共通プラットフォーム上に構築された保護汎用リレー（ＵＲ）ファミリーのような保護リレーでよい。システム１００で使用される保護リレーは、例えばライン電流の差動リレーＬ９０でよい。図１に示されている端末の数は例示であり、本発明の範囲から逸脱することなく任意数の端末が使用され得る。
【００１５】
例示的実施形態では、図１に示されるように、端末１０２は、リングトポロジを形成するために、端末１０４および１０６に、直接的に、または３つの通信リンク１１０、１１２および１１４を介して間接的に通信で結合され得る。いくつかの実施形態では、１つの通信リンクに障害が生じた場合のフェイルオーバサポートをもたらすように、それぞれの対の端末の間に２つ以上の通信リンクが利用されてもよい。一実施形態では、通信リンク１１０、１１２および１１４は、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、衛星通信、セルラーネットワークなどの任意の既知のタイプの無線通信で置換され得る。
【００１６】
さらに、図１に示されるように、端末１０２、１０４および１０６は、電力線１０８の電流信号を感知するように構成されている電流センサ１１６、１１８および１２０をそれぞれ含み得る。電流センサ１１６、１１８および１２０は、感知された電流信号を、システム１００のそれぞれのコントローラ１２２、１２４および１２６に供給するようにさらに構成されてもよい。図１に示されるように、いくつかの実施形態では、コントローラ１２２、１２４および１２６は、それぞれの端末１０２、１０４および１０６に通信で結合され得る。図１では、コントローラ１２２、１２４および１２６は個別の構成要素として示されているが、本発明の範囲を逸脱することなく、これらのコントローラまたはその機能がそれぞれの端末の内部に一体化され得ることが当業者には明らかであろう。
【００１７】
一実施形態では、コントローラ１２２、１２４および１２６のそれぞれが、それだけではないが、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはその他のタイプのプロセッサもしくは処理回路などのプロセッサを含み得る。プロセッサは、入出力装置と、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク読取り／書込み（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）ドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュドライブ、または固体記憶装置などの記憶装置とをさらに含み得る。
【００１８】
一実施形態では、コントローラ１２２、１２４および１２６は、例えば「ローカル電流」と「リモート電流」（または「リモート電流」の合計）の差に基づいて差動電流を計算することにより、電力線１０８の障害状態を検出し得る。ローカル端末で測定される電流信号は「ローカル電流」と称され、リモート端末で測定される電流信号は「リモート電流」と称される。本明細書で用いられる用語「ローカル」は、差動電流が計算される端末またはクロック同期論理が適用される端末を示す。本明細書で用いられる用語「リモート」は、ローカル端末に対して遠くに配置された端末を示す。システム１００の任意の端末がローカル端末として働くことができ、その場合、他の端末がリモート端末として働くことができる。一例では、端末１０２において、差動電流が計算される、またはクロック同期論理が適用される場合、端末１０２は「ローカル端末」として働くことができる。この例では、そのとき、ローカル端末１０２以外の端末１０４および１０６が「リモート端末」として働くことができる。別の例では、端末１０４において、差動電流が計算される、またはクロック同期論理が適用される場合、端末１０４は「ローカル端末」として働くことができる。この例では、そのとき、ローカル端末１０４以外の端末１０２および１０６が「リモート端末」として働くことができる。
【００１９】
図１に示されるように、端末１０２、１０４および１０６は、いくつかある構成要素の中で、特に、それぞれの回路遮断器１２８、１３０および１３２ならびにそれぞれのバス１３４、１３６および１３８をさらに含んでよい。いくつかの実施形態では、回路遮断器１２８、１３０および１３２は、障害が生じたとき、バス１３４、１３６および１３８を電力線１０８から電気的に切り離すように構成されてもよい。
【００２０】
システム１００に示された構成要素は例示であり、それだけではないが、電源、自動電圧調整器（ＡＶＲ）、昇圧変圧器、ライン側遮断器、および１つまたは複数の電気的負荷など、種々の他の構成要素（図１には示されていない）も含んでもよい。そのうえ、いくつかの実施形態では、回路遮断器１２８、１３０、１３２および電流センサ１１６、１１８、１２０は、それぞれの端末１０２、１０４、１０６から分離して配置されてもよい。
【００２１】
上記の図１は、リングトポロジで構成された３つの端末１０２、１０４および１０６を含むシステム１００を説明している。図２は、４つの端末１０２、１０４、１０６および２０２を含むメッシュトポロジ２００のブロック図である。リングトポロジに関して上記で説明された構成要素は、差動保護システム（システム１００に似ている）で使用されるメッシュトポロジ２００に同様に適用されてよい。図２に示されるように、いくつかの実施形態では、端末１０２は、６つの通信リンク１１０、１１２、１１４、２０４、２０６および２０８を介して端末１０４、１０６および２０２に、直接的または間接的に通信で結合されてよく、メッシュトポロジ２００を形成する。図２に示されるメッシュトポロジは例示であり、例えば任意数の端末または通信リンクを有するその他のタイプのメッシュトポロジが、本発明の範囲から逸脱することなく実現され得る。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態による、端末１０２の内部のコントローラ１２２および端末１０４の内部のコントローラ１２４の一体化された構成を表すブロック図である。図３に示されているのは、２つしかない端末間の通信であるが、そのそれぞれがコントローラを有する任意数の端末が存在してもよい。図３に示されるように、いくつかの実施形態では、それぞれコントローラ１２２、１２４が、システム１００の他のコントローラとの間でデータを送受信するように構成され得るトランシーバ３０２を含んでもよい。あるいは、いくつかの他の実施形態（図示せず）では、各コントローラ１２２、１２４が、通信リンク１１０を通じてデータを送受信するための個別の送信器および受信器を含んでもよい。コントローラ間で交換されるデータには、それだけではないが、ローカル端末がリモート端末から受け取ったインデックス付き電流信号と、様々な端末間で交換されるメッセージに含まれているタイムスタンプを含み得るタイミング情報とが含まれてよい。例えば、同一出願人による、１９９８年１月２日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｃｌｏｃｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第５，９５８，０６０号には、複数の端末間のタイムスタンプの交換が開示されている。コントローラ間で交換される他のタイプのデータは後に説明する。
【００２３】
コントローラ１２２、１２４は、任意選択で、それぞれの電流センサ（図示せず）から電流信号を受け取ることができるアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３０４（破線のボックスで示されている）をさらに含んでもよい。受け取った電流信号がアナログ形式であり得るので、Ａ／Ｄコンバータ３０４は、トランシーバ３０２から受け取った電流信号をデジタル情報に変換するように構成さてもよく、次いで、このデジタル情報が、コントローラ１２２、１２４の中の障害検出ユニット３０６に供給され得る。障害検出ユニット３０６は、前述のように、電力線１０８上の障害状態を検出するように構成されてもよい。
【００２４】
図３に示されるように、いくつかの実施形態では、コントローラ１２２、１２４は、クロックユニット３１０およびトランシーバ３０２に通信で結合された通信リンク判定ユニット３０８（以下「判定ユニット３０８」と称する）をさらに含んでもよい。一実施形態では、判定ユニット３０８は、障害検出ユニット３０６に通信で結合されてもよい。いくつかの実施形態では、（図１に示されるような）リングトポロジがデイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、判定ユニット３０８は、リングトポロジで構成された端末間の通信リンク（１１０、１１２および１１４など）のうちの１つまたは複数を、事実上切断と決定するように構成されてもよい。図４および図５において、６つの端末が、デイジーチェーントポロジの終端の端末ＡとＦ（「ＡＦ」と称される）の間の通信リンクで連続的に（すなわちデイジーチェーントポロジで）接続して示されている例示的実施形態は、「事実上切断」と見なされる。本明細書で用いられる用語「事実上切断」は、（端末によって）遮断された、または切断されているものと仮説的に見なされる通信リンクを指し、このようなリンクを介して端末間で交換されるメッセージに埋め込まれたタイミング情報などのクロック情報は、これらの端末がこのようなリンクを介して引き続きメッセージを交換するとしても、廃棄される、または用いられないことを示すものである。
【００２５】
一実施形態では、コントローラ（１２２または１２４など）の代わりに、それぞれの端末の中央制御装置（図示せず）が、事実上切断の１つまたは複数の通信リンクを決定し得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、判定ユニット３０８は、優先度リスト（「第１の定義された優先度リスト」と称される）に基づいて特定の通信リンクを事実上切断と定義し得る。このような実施形態では、各端末は、例えば各端末に配置されたコントローラまたは中央にある共通コントローラによって、優先順位を割り当てられてもよい。一実施形態では、最高の優先順位を有する端末が事実上切断と決定され得る。当業者には、優先順位を定義するのに種々の要因が用いられ得ることが明らかであろう。例示の一実施形態では、より優れた信頼性、または全地球測位システム（ＧＰＳ）との強い接続、または両方を備えた端末が、信頼性が比較的劣る、もしくはＧＰＳとの接続がより弱い、またはその両方が当てはまる端末より、高い優先順位を有することもある。別の例示的実施形態では、優先順位番号は、電気的運転者によって表示ユニット（図示せず）を通じてランダムに定義され得る。さらに、いくつかの実施形態では、中央制御装置または事実上切断の通信リンクに直接結合された端末が、事実上切断の通信リンクを示すメッセージ（「第１のメッセージ」と称される）を他のすべての端末に送ることができる。図３に示された例示的実施形態では、コントローラ１２２、１２４は、ローカル端末と各リモート端末の間で、もしくは各リモート端末の間で、またはその両方で、１つまたは複数の第１のメッセージを交換するように構成されたメッセージ通信ユニット３１６をさらに含んでもよい。この実施形態は、後に図７とともに詳細に説明される。
【００２７】
いくつかの実施形態では、リングトポロジで構成された各端末が、接続情報を用いて定義され得、接続情報には、端末の総数およびこれらの端末の接続機構または接続構成が含まれ得る。一実施形態では、中央制御装置は、電流または接続情報の何らかの変化を有するすべての端末を動的に更新するように構成されてもよい。一実施形態では、リングトポロジがデイジーチェーントポロジに変換されるとき、各端末が、変更された接続情報を用いて動的に更新されるように構成されてもよい。あるいは、別の実施形態では、各端末が、接続情報を用いてあらかじめ構成されていてもよい。このような実施形態では、例えば１対の端末間の接続機構に何らかの変化があったときは常に、１つの端末が他のすべての端末を更新し得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、クロックユニット３１０は、判定ユニット３０８から、リングトポロジがデイジーチェーントポロジに変換されているとの情報を受け取るように構成されてもよい。一実施形態では、この情報がメッセージの形でクロックユニット３１０に伝達され得、同メッセージは、どの通信リンクが事実上切断か、および／またはどの通信リンクが（図４および図５に示されたものなどの）デイジーチェーントポロジの接続情報を含み得るか、示すことができる。いくつかの実施形態では、クロックユニット３１０は、図４および図５の種々の実施形態とともに後に説明されるように、各端末におけるクロック同期に用いられる全体的な時間遅延またはクロックオフセットを計算するように構成されてもよい。
【００２９】
さらに、いくつかの実施形態では、クロックユニット３１０は、計算したクロックオフセットを、各端末で実現された位相−周波数ロックループ（ＰＦＬＬ）３１２に対する位相入力として供給し得る。例示的ＰＦＬＬが、同一出願人による米国特許第５，９５８，０６０号に開示されている。いくつかの実施形態では、ＰＦＬＬ３１２は、クロックの周波数を調整するために、クロック３１４に信号を供給してもよく、これによって、１対の端末（１０２と１０４など）の間のクロック３１４の相対的タイミングエラーがゼロになり得る。本明細書で用いられる用語「相対的タイミングエラー」は１対の端末間の全体的な時間遅延またはクロックオフセットを最小化することまたは解消すること、例えばゼロにすることまたはほぼゼロにすることを指す。いくつかの実施形態では、クロック３１４は、通信帯域幅を節約するために、限定された範囲内にあってよい。一実施形態では、クロック３１４がクロックユニット３１０と一体化されてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、相対的タイミングエラーが、所望通りでない場合、例えばシステム１００の何らかの擾乱または雑音によってゼロを超える場合には、クロック同期のプロセスを繰り返すことができる。このような実施形態では、クロック３１４は、相対的タイミングエラーがゼロのクロック同期を達成するために、クロックユニット３１０にクロック信号を供給し得る。例示の一実施形態では、クロックユニット３１０は、ローカル端末（１０２など）を１つまたは複数のリモート端末（１０４および１０６など）と時間同期させるのに、相対的タイミングエラーがゼロになるように、クロック３１４から受け取ったクロック信号を用いることができる。例示の一実施形態では、相対的タイミングエラーをゼロにするために、クロックユニット３１０は、クロックオフセットを再び計算し得、これが位相入力としてＰＦＬＬ３１２に入力され得る。このような実施形態では、ＰＦＬＬ３１２は、次いで、１対の端末のクロック３１４の間の相対的タイミングエラーをゼロにし得るクロック周波数の調整信号をクロック３１４に供給し得る。
【００３１】
図３は、リングトポロジに関して上記で説明されているが、リングトポロジに関して上記で説明された種々の実施形態は、メッシュトポロジにも同様に適用され得る。図２を参照して、メッシュトポロジで構成された４つの端末を備えるいくつかの実施形態では、２つの通信リンクが障害ありと判断される（「障害のある通信リンク」と称される）と、メッシュトポロジは、少なくとも１つの端末が他の２つの端末に接続されないデイジーチェーントポロジ、またはリングトポロジ（例えば通信リンク１１４および２０４に障害があるとき）のどちらかに変換され得る。前者の場合には、一実施形態では、デイジーチェーントポロジ（リングトポロジに関して上記で説明されたものに類似である）を形成するように、（障害のある２つの通信リンク以外の）１つまたは複数の通信リンクが、事実上切断と見なすことができる。後者の場合には、いくつかの実施形態では、リングトポロジがデイジーチェーントポロジに変換され得る。あるいは、他のいくつかの実施形態では、通信リンクに障害がないときさえ、デイジーチェーントポロジを形成するために、例えば図２のメッシュトポロジでは、２つ以上の通信リンクを事実上切断と決定することにより、メッシュトポロジがデイジーチェーントポロジに変換され得る。
【００３２】
ここに示されたコントローラ１２２、１２４の構成要素は例示であり、いくつかの構成要素が、必要条件ごとに、変更され、追加され、または除外されてもよいことに留意されたい。例えば、一実施形態では、トランシーバ３０２が複数の端末と信号を交換してもよく、したがって構成要素が変更されても追加されてもよい。
【００３３】
複数の端末間の正確で効率的な同期をもたらすために、本発明の種々の実施形態は、１つまたは複数の隣接した端末を使うクロック同期論理を提供する。このクロック同期論理は、複数の端末間のクロック同期の期間中に「同期アイランド」が形成されないことも保証し得る。
【００３４】
このようなクロック同期論理の１つが、図４とともに説明される。図４は、一実施形態による、クロック同期に使用される６つの端末Ａ〜Ｆのデイジーチェーントポロジ４００を示す。図４では、端末Ａと端末Ｆの間の通信リンク４０２（破線で示されている）を事実上切断と決定するように、６つの端末のリングトポロジがデイジーチェーントポロジ４００に変換されることを考える。図４に示されている構成では、端末Ａと端末Ｆが反対側の終端端末として働き、他の端末Ｂ〜Ｅが中間端末として働く。いくつかの実施形態では、デイジーチェーントポロジ４００の各端末Ａ〜Ｆを同期させるために、それぞれの端末のクロックユニット３１０がクロック同期論理を適用されるように構成されてもよい。このような実施形態の１つでは、反対側の終端端末Ａおよび端末Ｆのうち任意のものを同期させるために、それぞれの端末Ａまたは端末Ｆのクロックユニット３１０が、同期するように、同端末（端末Ａまたは端末Ｆ）の隣接した端末からタイミング情報を受け取るように構成されてよい。本明細書で用いられる用語「隣接した端末」は、同期させる端末と隣接して直接通信し、同端末から最も接近した距離にある端末を指す。図４に示されるように、反対側の終端端末Ａの隣接した端末は端末Ｂであり、反対側の終端端末Ｆの隣接した端末は端末Ｅである。一実施形態では、クロックユニット３１０は、トランシーバ３０２を介してタイミング情報を受け取ることができる。
【００３５】
クロック同期論理のいくつかの実施形態では、それぞれの反対側の終端端末のクロックユニット３１０は、隣接した端末から受け取ったタイミング情報に基づいて、反対側の終端端末を隣接した端末（破線の楕円形で示されている）とさらに時間同期させることができる。例示の一実施形態では、例えば米国特許第５，９５８，０６０号に開示されているように、反対側の終端端末Ａのクロックユニット３１０は、受け取ったタイミング情報のタイムスタンプを用いて、端末Ａと隣接した端末Ｂの間の時間遅延（「ＴAB」と称される）を求めることができる。いくつかの実施形態では、求めた時間遅延は、次いで、反対側の終端端末を隣接した端末と時間同期させるのに用いることができる。
【００３６】
一実施形態では、中間端末Ｂ〜Ｅのうちの任意のものを同期させるために、それぞれの端末（Ｂ、Ｃ、ＤまたはＥ）のクロックユニット３１０は、同期させる中間端末の２つの隣接した端末からタイミング情報を受け取るように構成されてもよい。例えば、図４に示されるように、端末Ａおよび端末Ｃが端末Ｂの２つの隣接した端末であり、端末Ｂおよび端末Ｄが端末Ｃの２つの隣接した端末であり、以下同様である。クロック同期論理のいくつかの実施形態では、中間端末のクロックユニット３１０は、受け取ったタイミング情報に基づいて、中間端末と２つの隣接した端末の間の時間遅延をさらに求めてよい。中間端末Ｂを同期させる例示の一実施形態では、端末Ｂのクロックユニット３１０は、端末Ｂと端末Ａの間の時間遅延（「ＴBA」と称される）および端末Ｂと端末Ｃの間の時間遅延（「ＴBC」と称される）を求めることができる。
【００３７】
さらに、いくつかの実施形態では、中間端末のクロックユニット３１０は、中間端末と２つの隣接した端末（実線の楕円形で示されている）の間の求められた時間遅延の平均を計算するようにさらに構成されてもよい。中間端末Ｂを同期させる例示的実施形態では、クロックユニット３１０は、次式を用いて端末Ｂの全体的な時間遅延（中間端末の「平均クロックオフセット」と称される）を計算することができ、
ＴB＝（ＴBA＋ＴBC）／２  （式１）
ここで、ＴBは端末Ｂの平均クロックオフセットを指す。
【００３８】
種々の実施形態では、平均クロックオフセットは、他の中間端末に関して同様に計算することができる。いくつかの実施形態では、計算された平均クロックオフセットは、次いで、中間端末を２つの隣接した端末と時間同期させるのに用いることができる。
【００３９】
あるいは、いくつかの実施形態では、１対の端末間で（図４または図５の実施形態から求められたように）求められた時間遅延が大きな非対称を示す場合には、クロック同期のために既存のＧＰＳの手法を用いてもよい。
【００４０】
図４は、リングトポロジをデイジーチェーントポロジに変換する例示的実施形態を考えるものであるが、リングトポロジの変換に関して説明された種々の実施形態は、前述のようなメッシュトポロジのデイジーチェーントポロジへの変換に対して同様に適用され得ることが、当業者には明らかであろう。
【００４１】
上記の図４では、差動保護システム（１００など）の多端末に適用され得るクロック同期論理の一実施形態が説明されている。図５は、別の実施形態による、スレーブ端末のマスタ端末に向けた一方向の同期を示すデイジーチェーントポロジ５００を示す。いくつかの実施形態では、デイジーチェーントポロジ５００のそれぞれの端末Ａ〜Ｆのクロックユニットは、同期のために別々のクロック同期論理を適用するように構成されてもよい。図５に示されるように、デイジーチェーントポロジ５００の構成は、デイジーチェーントポロジ４００の構成に類似のものとすることができる。そのうえ、デイジーチェーントポロジ４００に適用可能な種々の実施形態は、デイジーチェーントポロジ５００にも同様に適用可能である。例えば、デイジーチェーントポロジ４００と同様に、図５は、端末Ａと端末Ｆの間の通信リンク４０２（破線で示されている）を事実上切断と決定するように、リングトポロジまたはメッシュトポロジがデイジーチェーントポロジ５００に変換されることを考える。
【００４２】
図５のクロック同期論理は、それぞれのコントローラ（図３に示された１２２、１２４など）でマスタ決定ユニット５０２（図３に示されている）を使用され得る。いくつかの実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、クロックユニット３１０に通信で結合され得る。一実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、６つの端末Ａ〜Ｆのうちの１つをマスタ端末として決定するように最初に構成され、マスタ端末以外の端末をスレーブ端末として定義するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施形態では、マスタ決定ユニット５０２によって最初に（すなわち構成が初めて行なわれたとき）マスタ端末として決定された端末は、「第１のマスタ端末」と称される。マスタ決定ユニット５０２は、第１のマスタ端末およびスレーブ端末をクロックユニット３１０に通知するようにさらに構成されてもよい。そのうえ、いくつかの実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、動作中にマスタ端末およびスレーブ端末を動的に変更してもよく、したがって、このような修正形態の場合にはクロックユニット３１０および他の端末に通知することができる。
【００４３】
事実上切断の通信リンクを決定するための優先順位の使用に類似して、マスタ決定ユニット５０２は、優先度リスト（「第２の定義された優先度リスト」と称される）に基づいてマスタ端末を決定するように構成されてもよい。一実施形態では、第２の定義された優先度リストは、第１の定義された優先度リストと同一でも異なっていてもよい。
【００４４】
図５は、例示的実施形態により、端末Ｃを第１のマスタ端末と想定する。このような実施形態の１つでは、第１のマスタ端末Ｃとの間に少なくとも１つのスレーブ端末を有するスレーブ端末Ａ、端末Ｅおよび端末Ｆを同期させるために、（同期させる）それぞれのスレーブ端末のクロックユニット３１０は、その隣接した端末のうち第１のマスタ端末Ｃに最も近いものからタイミング情報を受け取るように構成されてもよい。例示の一実施形態では、図５に示されるように、スレーブ端末Ａのクロックユニット３１０は、スレーブ端末Ａを同期させるために、端末Ａに隣接した唯一の端末であって第１のマスタ端末Ｃに最も近いスレーブ端末Ｂからタイミング情報を受け取ることができる。別の例示的実施形態では、スレーブ端末Ｅのクロックユニット３１０は、スレーブ端末Ｅを同期させるために、端末Ｅに隣接して第１のマスタ端末Ｃに（他の隣接端末Ｆと比較して）最も近いスレーブ端末Ｄからタイミング情報を受け取ることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、第１のマスタ端末Ｃとの間に少なくとも１つのスレーブ端末（端末Ｂ）を有する任意のスレーブ端末（端末Ａを想定する）を同期させるために、スレーブ端末Ａのクロックユニット３１０は、受け取ったタイミング情報に基づいて、スレーブ端末Ａを、第１のマスタ端末Ｃに最も近い隣接した端末Ｂに時間同期させることができる。このような実施形態では、端末Ｂも同様に、端末Ｂに隣接した第１のマスタ端末Ｃと時間同期する。いくつかの実施形態では、端末Ｂがまだ時間同期していなければ、端末Ａが、最後には同期していない端末Ｂと同期することになるので、端末Ｂは、端末Ｂに隣接した端末Ｃに時間同期してから、スレーブ端末Ａの時間を、隣接した端末Ｂと同期させることができる。端末に対して遂行される時間同期の順番を示すために、一方向の時間同期が、端末間の矢印を用いて図５に示されている。例えば、端末Ｆを時間同期させるために、最初に端末Ｄが第１のマスタ端末Ｃに時間同期され、次いで、同期した端末Ｄに端末Ｅが時間同期され、最後に、同期した端末Ｅに端末Ｆが時間同期されることになる。受け取ったタイミング情報に基づく時間遅延の割出し、上記で図４の種々の実施形態とともに説明されたような求められた時間遅延を用いて端末を時間同期させることは、同様にここで適用可能である。
【００４６】
さらに、いくつかの実施形態では、第１のマスタ端末Ｃを隣接した端末のうちの１つとして有するスレーブ端末Ｂおよび端末Ｄを同期させるために、それぞれのスレーブ端末Ｂまたは端末Ｄのクロックユニット３１０は、第１のマスタ端末Ｃからタイミング情報を直接受け取るように構成されてもよい。クロック同期論理のいくつかの実施形態では、それぞれのスレーブ端末Ｂまたは端末Ｄのクロックユニット３１０は、受け取ったタイミング情報に基づいて、スレーブ端末Ｂまたは端末Ｄを、直接第１のマスタ端末Ｃと、さらに時間同期させることができる。
【００４７】
種々の実施形態では、マスタ端末は、別の基準に基づいて決定され得る。マスタ端末を決定するのに優先順位を用いるこのような基準は上記で説明されている。いくつかの実施形態では、事実上切断のリンクを決定するのに使用される中央制御装置に類似の中央制御装置（図示せず）が、マスタ端末を決定し、接続情報および動作中の接続情報の何らかの後続の変化に関して、すべての端末に通知するのに使用され得る。中央制御装置に関して上記で説明された種々の実施形態が、ここで同様に適用可能である。あるいは、他のいくつかの実施形態では、各端末が接続情報を用いてあらかじめ構成されてよい。このような実施形態では、接続機構に何らかの変化（例えば１対の端末間の通信リンク障害）があるときには常に、各端末が互いを更新することができる。
【００４８】
メッシュトポロジの例示の一実施形態では、メッシュトポロジの各端末は、それ自体がマスタ端末として働くべきかどうか判断することができる。この実施形態では、端末が、マスタ端末の可能な候補となるための第１の基準は、（例えば図２および図９に示されたように）他のすべての端末に対するメッシュトポロジの接続を有することである。例示の一実施形態では、図２を参照すると、すべての端末がメッシュトポロジ２００の他のすべての端末と接続されているので、メッシュトポロジ２００のあらゆる端末にマスタ端末として働く可能性があり得る。いくつかの実施形態では、例えばすべての端末に割り当てられた優先順位を用いて有力候補のリストからマスタ端末を選択するのに、第２のレベルのスクリーニング（「第２の基準」と称される）が適用可能である。
【００４９】
あるいは、いくつかの実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、事実上切断の通信リンクに基づいてマスタ端末を決定し得る。一実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、事実上切断の通信リンクを示すデータを判定ユニット３０８から受け取るように構成され得るように、判定ユニット３０８に通信で結合され得る。このような実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、この受信データに基づいてマスタ端末を決定するように構成されてもよい。図６は、一実施形態により、リングトポロジ６０２に構成された６つの端末Ａ〜Ｆに関して、事実上切断の通信リンクと対応するマスタ端末の間の例示的マッピング関係を与えるマッピングテーブル６００を示す。図３を参照して、コントローラ１２２、１２４は、マスタ端末と事実上切断の通信リンクの間のマッピングを格納するように構成されたマッピングユニット６０４をさらに含んでもよい。あるいは、中央に配置されたコントローラ（図示せず）が、マッピングユニット６０４を含んでもよい。
【００５０】
端末Ｃと端末Ｄの間の通信リンク（「ＣＤ」と称される）が、事実上切断の通信リンクと決定される例示の一実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、マッピングユニット６０４に通信で結合されてよく、マッピングユニット６０４から通信リンクＣＤに関するマッピング関係を受け取るように構成されてもよい。受け取ったマッピング関係は、通信リンクＣＤに関するマッピング関係を含むメッセージで送ることができ、これによって、対応するマスタ端末が端末Ａとして示される。一実施形態では、マスタ決定ユニット５０２は、次いで端末Ａをマスタ端末に設定し得る。同様に、マスタ決定ユニット５０２は、マッピングテーブル６００に示されるように、その他の事実上切断の通信リンク向けのマスタ端末を決定し得る。図６に示されている端末の数およびマッピング関係は例示であって、本発明の範囲から逸脱することなく、任意数の端末およびその他のマッピング関係が定義され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの実施形態では、電気的運転者は、動作中にマッピング関係を定義しても変更してもよい。
【００５１】
別の実施形態では、事実上切断の通信リンクを決定するのに先立ってマスタ端末が決定され得る。例示の一実施形態では、一旦マスタ端末が決定されると、判定ユニット３０８は、例えばマスタ決定ユニット５０２からの決定されたマスタ端末を示すメッセージでデータを受け取るように構成されてもよい。この実施形態では、判定ユニット３０８は、事実上切断の通信リンクをこの受信データに基づいて決定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、判定ユニット３０８は、マッピングユニット６０４に通信で結合され得、マッピングテーブル６００を用いてマッピングユニットからマスタ端末に関するマッピング関係を受け取るように構成されてもよい。受け取ったマッピング関係は、マスタ端末Ｂなどのマスタ端末に関するマッピング関係を含むメッセージで送ることができ、これによって、対応する事実上切断の通信リンクが、端末Ｄと端末Ｅの間の通信リンク（「ＤＥ」と称される）であると示される。
【００５２】
さらに、いくつかの実施形態では、マスタ端末を決定するのに用いられる技法に関係なく、一旦マスタ端末が決定されると、中央制御装置またはマスタ端末は、他のすべての端末に対してマスタ端末を示すメッセージを送ることができる。いくつかの実施形態では、メッセージ通信ユニット３１６は、どの端末がマスタ端末として決定されているかということに依拠して、ローカル端末とリモート端末の間で、またリモート端末の間で、このようなメッセージを交換するように構成されてもよい。マスタ端末を示すデータは、いくつかの実施形態によれば、事実上切断の通信リンクを示すデータとともに第１のメッセージの中に含まれてよく、または別のメッセージですべてのスレーブ端末と交換されてもよい。
【００５３】
さらに、いくつかの実施形態では、コントローラ１２２、１２４の障害検出ユニット３０６は、通信リンク（例えば図１の通信リンク１１２）の障害を検出するように構成されてもよい。通信リンク障害を検出するのに、障害検出のためのあらゆる既存の技法がここで用いられ得ることが、当業者には明らかであろう。いくつかの実施形態では、通信リンクに障害が生じると、判定ユニット３０８は、障害検出ユニット３０６から通信リンク障害に関する指標を受け取るように構成されてもよい。この指標は、障害のある通信リンクの識別子（ＩＤ）を含んでよい。さらに、障害のある通信リンクが、決定された事実上切断の通信リンクとは異なることがあるいくつかの実施形態では、判定ユニット３０８は、決定された事実上切断の通信リンクを、使用可能なリンクと定義するように構成されてもよい。本明細書で用いられる用語「使用可能なリンク」は、それぞれの端末に物理的に接続されており（したがって使用可能であり）、これらの端末間でデータを通信することができる通信リンクを指す。判定ユニット３０８は、障害検出ユニット３０６から受け取った指標に基づいて、障害を有する通信リンクを、障害のある通信リンク（図７では「実際の」切断された通信リンクを示す「Ｒ」で示されている）としてさらに定義することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、判定ユニット３０８が、一旦、事実上切断の通信リンクを使用可能と定義し、別の通信リンクを障害ありと定義すると、それぞれの端末の中央制御装置またはメッセージ通信ユニット３１６は、接続機構のこの変更に関して他のすべての端末に通知するように構成されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、障害のある通信リンクが、決定された事実上切断の通信リンクとは異なる場合には、マスタ決定ユニット５０２は、最初に決定されたマスタ端末（「第１のマスタ端末」）を別の端末（「第２のマスタ端末」と称される）で置換するように構成されてもよい。例示の一実施形態では、第２のマスタ端末は、マッピングテーブル６００で与えられるマッピング関係を用いて決定され得る。上記のマッピングテーブル６００は、マスタ端末と事実上切断の通信リンクの間のマッピング関係をもたらすと説明されているが、このような実施形態では、マッピングテーブル６００は、マスタ端末と（対応する事実上切断の通信リンクではなく）対応する障害のある通信リンクとの間のマッピング関係を与え得る、対応するマッピングテーブルで置換することができる。いくつかの他の実施形態では、第１のマスタ端末は、例えば端末の優先順位の変更といったその他の理由のために、第２のマスタ端末で置換することができる。接続機構の変更は、第２のマスタ端末または中央制御装置によって、上記で説明されたものに類似の他のすべての端末に対して更新され得る。
【００５５】
種々の実施形態では、デイジーチェーントポロジ４００または５００に関して上記で説明されるように、事実上切断の通信リンク、マスタ端末（例えば第１のマスタ端末もしくは第２のマスタ端末でもよい）、またはその両方を示すために、種々の端末間でメッセージが交換され得る。図７は、一実施形態によって端末間の交換メッセージに用いられ得る例示的メッセージフォーマット７０２、７０４および７０６を示す。図７に示されるように、いくつかの実施形態では、メッセージフォーマット７０２は、その第１の部分７０８には事実上切断の通信リンク（事実上切断の通信リンクの状態を示す「Ｖ」で示されている）を示すデータ（「第１のデータ」と称される）を含んでもよく、その第２の部分７１０には、事実上切断の通信リンクの第１のＩＤ（「リンクＩＤ」で示され、「第１のリンクＩＤ」と称される）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、それぞれの端末のメッセージ通信ユニット３１６は、このようなメッセージフォーマットを有するメッセージ（「第１のメッセージ」と称される）を他の端末と交換するように構成されてもよい。例示の一実施形態では、第１のメッセージは、事実上切断の通信リンクまたは第１のマスタ端末を示す第１のデータを含んでもよい。
【００５６】
いくつかの他の実施形態では、第１の部分は、代わりに、障害のある通信リンク（図７では「Ｒ」で示されており、「Ｒ」は通信リンクに障害がある状態を示し得る）を示すデータ（「第２のデータ」と称される）を含んでもよい。このような実施形態では、第２の部分のリンクＩＤは、障害のある通信リンクＩＤ（「第２のリンクＩＤ」と称される）に対応することができる。いくつかの実施形態では、それぞれの端末のメッセージ通信ユニット３１６は、このようなメッセージフォーマットを有するメッセージ（「第２のメッセージ」と称される）を他の端末と交換するように構成されてもよい。一実施形態では、１つの端末が、事実上切断の通信リンクを正常に動作していること示すデータを、第３の部分（図示せず）または個別のメッセージ（これも図示せず）のいずれかで、種々の端末に通信し得る。あるいは、別の実施形態では、障害のある通信リンクを示すデータを含むメッセージが検出されると、それぞれの端末が、事実上切断の通信リンクを正常に動作しているものとして構成するように自動的に作動することが可能である。
【００５７】
さらに、図７に示されるように、いくつかの実施形態では、別のメッセージフォーマット７０４は、その第１の部分７１２にはマスタ端末（メッセージ内容のタイプを示す「マスタ」で示され、「第１のマスタ端末」と称される）を示す第１のデータを含んでもよく、その第２の部分７１４には第１のマスタ端末のＩＤ（「マスタＩＤ」で示され、「第１のマスタＩＤ」と称される）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、このようなメッセージフォーマットを有して交換されるメッセージは、「第１のメッセージ」とも称される。
【００５８】
あるいは、いくつかの他の実施形態では、メッセージフォーマット７０４は、その第１の部分７１２にはマスタ端末（「マスタ」で示され、「第２のマスタ端末」と称される）を示す第２のデータを含んでもよく、その第２の部分７１４には第２のマスタ端末のＩＤ（「マスタＩＤ」で示され、「第２のマスタＩＤ」と称される）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、このようなメッセージフォーマットを有して交換されるメッセージは、「第２のメッセージ」と称される。
【００５９】
他のいくつかの実施形態では、メッセージフォーマット７０６は、メッセージフォーマット７０２と７０４の組合せとすることができ、メッセージフォーマット７０６の第１の部分７１６は、「Ｖ」または「Ｒ」（メッセージ内容のタイプを示す「Ｖ／Ｒ」で示される）を含んでもよく、メッセージフォーマット７０６の第２の部分７１８は、第１の部分７１６のＶ／Ｒに対応するリンクＩＤを含んでもよく、メッセージフォーマット７０６の第３の部分７２０は、マスタ端末を示すデータを含んでもよく、メッセージフォーマット７０６の第４の部分７２２は、第３の部分７２０のマスタ端末に対応するＩＤを含んでもよい。
【００６０】
一旦、リングトポロジまたはメッシュトポロジがデイジーチェーントポロジに変換されると、その他の既知のクロック同期論理が、本発明の範囲から逸脱することなく用いられ得る。例えば、マスタ端末を選択し、選択されたマスタ端末とスレーブ端末を直接同期させることによってメッシュトポロジの端末を同期させるのに、既存のマスタ／スレーブ手法を用いることができる。
【００６１】
本発明の種々の実施形態は、動作中に、差動保護システム（１００など）の端末間の通信リンクの状態の変化に対して動的に応じる。図８は、一実施形態による、リングトポロジで構成された６つの端末Ａ〜Ｆの通信リンク障害を扱うための別々の構成を示す。図８では、リングトポロジで接続されている６つの端末を考えるが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意数の端末が存在し得る。リングトポロジの第１の構成８０２を参照すると、一実施形態では、端末Ｃと端末Ｄの間の「ＣＤ」というＩＤを有する通信リンクが、事実上切断と決定され得る（破線のバツ印で示されている）。この実施形態では、端末Ｃまたは端末Ｄのいずれかが、メッセージフォーマット７０２で示されたものに類似して、第１の部分に「Ｖ」（事実上切断の通信リンクの状態を示す）を含み第２の部分にＣＤを含むメッセージを、リングトポロジの他の端末に送ることができる。図８に示されるメッセージ「Ｖ  ＣＤ」は、通信リンクＣＤが事実上切断の通信リンクであることを示す。図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの実施形態では、マスタ端末Ａは、マッピングテーブル６００に示された関係を用いて、事実上切断の通信リンクＣＤに対応するものと決定され得る。
【００６２】
いくつかの実施形態では、特定の通信リンクに障害があると判断されることがある。リングトポロジの第２の構成８０４を参照すると、一実施形態では、端末Ｄと端末Ｅの間の「ＤＥ」というＩＤを有する通信リンクに障害があると判断されることがあり、したがって、通信リンクＤＥはリングトポロジから絶縁されてもよい（実線のバツ印で示されている）。このような実施形態では、次いで、第１の構成８０２の期間中に事実上切断と決定されている通信リンクＣＤが、使用可能に構成されてもよい。次いで、端末Ｄもしくは端末Ｅまたは両方が、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｒ」を有し第２の部分にＤＥを有するメッセージを起動し得る。図８に示されるようなメッセージ「Ｒ  ＤＥ」は、通信リンクＤＥに障害があることを示す。図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの実施形態では、端末Ｂが、マスタ端末として設定され得、マッピングテーブル６００に示された関係を用いて障害があると判断された通信リンクＤＥに対応する。
【００６３】
さらに、リングトポロジの第３の構成８０６を参照して、一実施形態では、障害のある通信リンクＤＥの修復または新規の通信リンクでの置換が検出されると、端末Ｄもしくは端末Ｅまたは両方が、第２の構成の期間中にリングトポロジの他の端末に送るメッセージを、第１の部分に「Ｖ」を有し、第２の部分に通信リンクＤＥ（破線のバツ印で示されている）を有するものに変更するように構成されてもよい。図８に示されるようなメッセージ「Ｖ  ＤＥ」は、通信リンクＤＥの状態が、「障害あり」から「事実上切断」に変更されていることを示す。図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの実施形態では、端末Ｂはマスタ端末のまま不変とすることができる。
【００６４】
あるいは、一実施形態では、図８に示されるように、リングトポロジの（第３の構成８０６ではなく）第４の構成８０８が、第２の構成８０４の後に続くと考えることができる。図８に示されるように、第４の構成８０８では、通信リンクＤＥには既に障害があり、端末Ａと端末Ｂの間の「ＡＢ」というＩＤを有する別の通信リンクＡＢは障害があると判断され、したがってリングトポロジから絶縁され得る（実線のバツ印で示されている）実施形態を考える。次いで、端末Ａもしくは端末Ｂまたはその両方が、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｒ」を有し第２の部分にＡＢを有するメッセージを起動し得る。図８に示されるようなメッセージ「Ｒ  ＡＢ」は、通信リンクＡＢに障害があることを示してもよい。いくつかの実施形態では、どちらも第１の部分に「Ｒ」を有する２つの別々のメッセージ（「Ｒ  ＤＥ」および「Ｒ  ＡＢ」）が検出されると、リングトポロジの任意の端末（例えば端末Ｄまたは端末Ｅ）が、それぞれの端末のコントローラ（コントローラ１２２、１２４に類似のもの）を使用して、差動保護機能を無効にし得る。一実施形態では、差動保護機能は、障害検出ユニット３０６に含まれてもよい。図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの実施形態では、マスタ端末Ｂは、差動保護機能を無効にするように構成されてもよい。
【００６５】
差動保護機能を使用可能にするために、障害のある２つの通信リンクのうちの少なくとも１つが回復する（すなわち、修理される、または新規の通信リンクで置換される）必要があり得る。このような実施形態の１つがリングトポロジの第５の構成８１０に示されており、この場合、障害のある通信リンクＡＢとＤＥの両方が同時に回復され得る。いくつかの実施形態では、端末Ａおよび端末Ｂが、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｖ」を有し、第２の部分に通信リンクＡＢ（破線のバツ印で示されている）を有するメッセージを送ることにより、差動保護機能が使用可能になり得る。同時に、端末Ｄおよび端末Ｅも、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｖ」を有し第２の部分に通信リンクＤＥ（破線のバツ印で示されている）を有するメッセージを送ることができる。いくつかの実施形態では、どちらも第１の部分に「Ｖ」を有する２つの別々のメッセージ（「Ｖ  ＡＢ」および「Ｖ  ＤＥ」）が検出されると、判定ユニット３０８は、通信リンクＡＢおよびＤＥを、事実上切断（破線のバツ印で示されている）と見なすることができる。図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの他の実施形態（図示せず）では、リングトポロジのすべての端末は、端末Ａがマスタ端末として設定される第１の構成８０２に戻ることができる。
【００６６】
一実施形態では、第５の構成８１０は、各端末が、所定の期間にわたって待ってから、通信リンクＡＢおよびＤＥが完全に回復されたと見なすと想定する。このような実施形態では、一旦通信リンクＡＢおよびＤＥが完全に回復されると、すなわち一旦移行が達成されると、マッピングテーブル６００を用い、マスタ端末Ａのマッピング関係に基づいて、通信リンクＣＤが事実上切断（破線のバツ印で示されている）と決定され得る。この実施形態は、リングトポロジの第６の構成８１２に示されている。第６の構成８１２の別の実施形態（図示せず）では、端末Ａが第５の構成の期間中にマスタ端末として設定されていなければ、すべてのリングトポロジの端末が、通信リンクＣＤが事実上切断の通信リンクとして決定され得る第１の構成８０２に戻ってもよい。図５のクロック同期論理が適用されるこのような実施形態では、通信リンクＣＤに対応する（マッピングテーブル６００から求められた）端末Ａが、マスタ端末として設定され得る。
【００６７】
あるいは、一実施形態では、図８に示されるように、第４の構成８０８の後に、リングトポロジの（第５の構成８１０および第６の構成８１２ではなく）第７の構成８１４が続くと考えられてよい。図８に示されるように、第７の構成８１４は、１つの通信リンクＡＢが回復し得る実施形態を考える。一実施形態では、第７の構成８１４は、第５の構成８１０に似て、端末が、所定の期間にわたって待ってから、通信リンクＡＢが完全に回復されたと見なすものと想定する。このような実施形態では、端末Ａおよび端末Ｂは、通信リンクＡＢが完全に回復するのを待つ間に、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｖ」を有し第２の部分に通信リンクＡＢ（破線のバツ印で示されている）を有するメッセージを送ることができる。通信リンクＤＥには引き続き障害があるので、端末Ｄおよび端末Ｅは、リングトポロジの他の端末に対して、第１の部分に「Ｒ」を有し第２の部分に通信リンクＤＥ（実線のバツ印で示されている）を有するメッセージを送り続けることができる。いくつかの実施形態では、第１の部分に「Ｒ」を有するものと第１の部分に「Ｖ」を有するものの２つの別々のメッセージ（「Ｖ  ＡＢ」および「Ｒ  ＤＥ」）が、種々の端末で検出されることがある。
【００６８】
いくつかの実施形態では、リングトポロジの第８の構成８１６に示されるように、一旦通信リンクＡＢが完全に回復すると、差動保護機能が使用可能になり得る。このような実施形態では、２つの別々のメッセージ（「Ｖ  ＡＢ」および「Ｒ  ＤＥ」）が検出されると、すべての端末が、メッセージ「Ｖ  ＡＢ」を廃棄して、通信リンクＤＥを障害ありと設定し得る（実線のバツ印で示されている）。さらに、図５のクロック同期論理が適用されるいくつかの実施形態では、マッピングテーブル６００を用い、通信リンクＤＥのマッピング関係に基づいて、端末Ｂがマスタ端末として決定され得る。
【００６９】
図９は、リングトポロジで構成された端末に関する通信リンク障害を扱うための例示の一実施形態を説明する。種々の実施形態では、通信リンク障害は、前述のクロック同期論理のうちの任意のものを用いて、メッシュトポロジで構成された端末に関して同様に扱うことができる。このような例の１つが図９に示されている。図９は、別の実施形態による、メッシュトポロジで構成された４つの端末Ａ〜Ｄに関する通信リンク障害を扱う別々の構成を示す。図９では、メッシュトポロジで接続された４つの端末を考えるが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意数の端末が存在し得る。
【００７０】
図９は、メッシュトポロジの端末を同期させるのに、既存のマスタ／スレーブ手法を考える。前述のように、種々の実施形態では、他のすべての端末に対して接続されているあらゆる端末が、マスタ端末として働く可能性のある候補になり得る。メッシュトポロジの第１の構成９０２を参照すると、メッシュトポロジの端末間の通信リンクのどれにも障害がない一実施形態では、任意の端末がマスタ端末として設定されてよく（第１の構成９０２では端末Ａが例示的マスタ端末として示されている）、メッシュトポロジのすべての他の端末が、マスタ端末Ａと直接同期し得るスレーブ端末として働く。
【００７１】
メッシュトポロジの第２の構成９０４を参照すると、一実施形態では、端末Ｃと端末Ｄの間の通信リンク（「ＣＤ」と称される）が障害ありと判断し得る（実線のバツ印で示されている）。このような一実施形態では、マスタ端末Ａが他のすべての端末に引き続き接続されているので、マスタ端末は、端末Ａのまま不変とすることができる。あるいは、別の実施形態では、端末Ｂも他のすべての端末に接続されているので、マスタ端末として端末Ａが端末Ｂで置換され得る。
【００７２】
メッシュトポロジの第３の構成９０６を参照すると、一実施形態では、通信リンクＣＤは、回復しているかまたは障害がなく、また端末Ａと端末Ｄの間の通信リンク（「ＡＤ」と称される）に障害がある可能性がある（実線のバツ印で示されている）と想定する。このような一実施形態では、マスタ端末Ａが他のすべての端末に接続されているわけではないので、マスタ端末として、端末Ａが端末Ｂまたは端末Ｃで置換され得る（第３の構成９０６では端末Ｂが例示的マスタ端末として示されている）。
【００７３】
メッシュトポロジの第４の構成９０８を参照すると、一実施形態では、端末Ｂと端末Ｃの間の通信リンク（「ＢＣ」と称される）および通信リンクＣＤが障害ありと判断されることがある（どちらも実線のバツ印で示されている）。このような一実施形態では、マスタ端末Ａが、第４の構成９０８の他のすべての端末に接続されている唯一の端末であるので、端末Ａが、（まだマスタ端末として設定されていないと想定すると）マスタ端末として設定され得る。
【００７４】
メッシュトポロジの第５の構成９１０を参照すると、一実施形態では、端末Ａと端末Ｂの間の通信リンク（「ＡＢ」と称される）および通信リンクＣＤが、障害あり（どちらも実線のバツ印で示されている）と判断されることがある。このような一実施形態では、他のすべての端末に接続されている端末がないので、マスタ端末として設定される端末がないことがある。障害のあるリンクＡＢおよびＣＤが存在しないと見なして、第５の構成のメッシュトポロジは、各端末がちょうど他の２つの端末に接続されたリングトポロジを形成するように再構成されてもよい。その後、いくつかの実施形態では、リングトポロジに関する前述のクロック同期論理のうちの任意のものが用いられてもよい。例示的実施形態では、リングトポロジがデイジーチェーントポロジに変換されてもよく、次いで、図４または図５の種々の実施形態で説明されたクロック同期論理が用いられてもよい。
【００７５】
一実施形態では、差動保護のための方法が提供される。図１０は、一実施形態による、複数の端末でクロックの同期を可能にする差動保護の方法１０００を示す流れ図である。例示的実施形態では、端末は、例えば保護の汎用リレー（ＵＲ）ファミリーのような共通プラットフォーム上に構築された保護リレーとすることができる。ステップ１００２で、リングトポロジまたはメッシュトポロジが用意され得る。リングトポロジ／メッシュトポロジは、３つ以上の通信リンクを介して互いに直接的または間接的に通信で結合された、ローカル端末と、２つ以上のリモート端末とを含んでもよい。リングトポロジ／メッシュトポロジの任意の端末がローカル端末として働くことができ、他の端末がリモート端末として働く。例示的実施形態では、リングトポロジは、（図１に示されたような）３つの通信リンクを有する３つの端末、または（図６に示されたような）６つの通信リンクを有する６つの端末を含んでもよい。同様に、別の例示的実施形態では、メッシュトポロジは、６つの通信リンク（図２に示されている）を有する４つの端末を含んでもよい。
【００７６】
「同期アイランド」の形成を避け、かつ（前述のように）１つまたは複数の通信リンク障害を扱うために、ステップ１００４で、リングトポロジ／メッシュトポロジで構成された端末間の１つまたは複数の通信リンクが、（例えば、各端末に配置された判定ユニット３０８を使用して）事実上切断と決定され得る。例示の一実施形態では、前述のように、（１つまたは複数の）通信リンクが、最初に定義された優先度リストに基づいて事実上切断と決定され得る。クロック同期のために、事実上切断の（１つまたは複数の）リンクを存在しないものと見なすと、図４および図５に示されるように、リングトポロジ／メッシュトポロジがデイジーチェーントポロジに変換され得る。図４および図５に示された６つの端末は、デイジーチェーントポロジの終端の２つの端末Ａおよび端末Ｆと連続的に接続されており、端末Ａと端末Ｆの間の通信リンクＡＦが物理的に存在し、正常に動作していても、互いに通信で結合されていない（「事実上切断」）と見なされる。
【００７７】
さらに、ステップ１００６で、ローカル端末およびリモート端末がデイジーチェーントポロジに構成されているとき、ローカル端末の時間をリモート端末の時間と同期させることができる。いくつかの実施形態では、一旦リングトポロジ／メッシュトポロジの端末がデイジーチェーントポロジに変換されると、前述のクロック同期論理のうちの任意のものが、（例えば、クロックユニット３１０を使用して）端末を同期させるのに用いられ得る。例えば、１つまたは複数の隣接した端末を使用するクロック同期論理が、図４および図５の種々の実施形態において上記で説明されている。上記の図１〜図９に関連して上記で説明された種々の実施形態は、差動保護の方法１０００にも同様に適用可能である。
【００７８】
本発明の実施形態によるシステムおよび方法は、差動保護のシステムおよび方法を提供し得て、複数の端末が、クロック同期の期間中に「同期アイランド」を形成することのないように、リングトポロジまたはメッシュトポロジで構成されている。そのうえ、本発明の種々の実施形態では、ＧＰＳを必要とすることなく、複数の端末間でクロック同期が達成され得る。また、本発明の種々の実施形態で説明されたクロック同期論理により、絶対時間に頼るのでなく、端末間の時間遅延を利用し、クロック同期のために端末間でメッセージを交換するのに最小限の部分を用いて、クロックのロールオーバ問題を除外することができる。さらに、本発明の種々の実施形態は、動作中に、差動保護システム（１００など）の端末間の通信リンクの状態の変化（例えば１つまたは複数の通信リンクに障害が生じた場合）を動的に扱うことができる。さらに、本発明の種々の実施形態は、影響を受けた端末（すなわち障害のある通信リンクを介して接続されている端末）間でメッセージ（例えばタイミング情報を含むもの）を再ルーティングする必要なく、１つまたは複数の通信リンク障害を扱うことができる。
【００７９】
本発明の種々の実施形態で説明されたシステムおよび方法は、任意のタイプの保護システムに適用されてもよく、保護のＵＲファミリーに限定されるものではない。本発明の種々の実施形態は、電力システムなどの適用分野での利用に限定されるものではなく、コンピュータネットワーク、移動通信ネットワークなどその他のタイプの適用分野に拡張され得る。
【００８０】
本発明の種々の実施形態は、全体がハードウェアの実施形態、全体がソフトウェアの実施形態、またはハードウェアの構成要素とソフトウェアの構成要素の両方を含んでいる実施形態の形をとってもよい。本発明の一実施形態によれば、本発明はソフトウェアで実現されてよく、ソフトウェアには、それだけではないが、ファームウェア、常駐ソフトウェア、またはマイクロコードが含まれる。
【００８１】
さらに、本発明は、非一時的な、コンピュータ利用可能またはコンピュータ可読の媒体からアクセス可能な、コンピュータまたは何らかの命令実行システムに用いられるプログラムコードまたは関連したプログラムコードを供給する、コンピュータプログラム製品の形をとってもよい。これを説明するために、コンピュータ利用可能またはコンピュータ可読の媒体は、命令を実行するシステム、装置、またはデバイスに用いられるプログラムまたは関連したプログラムを、含む、格納する、通信する、伝搬する、または転送することができる任意の装置とすることができる。
【００８２】
媒体は、電子的システム（または装置もしくはデバイス）、磁気システム（または装置もしくはデバイス）、光学システム（または装置もしくはデバイス）、電磁気システム（または装置もしくはデバイス）、赤外線システム（または装置もしくはデバイス）、または半導体システム（または装置もしくはデバイス）、あるいは伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体の例には、半導体記憶装置または固体記憶装置、磁気テープ、取外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気ハードディスク、および光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、読出し／書込みコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）およびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が含まれる。
【００８３】
本明細書で与えられた非一時的コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラムのコンピュータ可読命令を含み、この命令はプロセッサによって実行されると、プロセッサにして方法を遂行させる。非一時的コンピュータ可読媒体には、ローカル端末および少なくとも２つのリモート端末を備えるリングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つもたらすための方法を遂行するコンピュータ可読命令がさらに含まれ、ローカル端末は、少なくとも３つの通信リンクを介して、少なくとも２つのリモート端末と、直接的または間接的に通信で結合されるように構成されている。非一時的コンピュータ可読媒体には、ローカル端末のリングトポロジまたはメッシュトポロジのうちの１つと、少なくとも２つのリモート端末とが、デイジーチェーントポロジに変換されるよう構成されるように、少なくとも３つの通信リンクのうちの少なくとも１つを事実上切断と決定する方法を遂行するためのコンピュータ可読命令がさらに含まれる。非一時的コンピュータ可読媒体には、ローカル端末と少なくとも２つのリモート端末とがデイジーチェーントポロジで構成されているとき、ローカル端末の時間を、少なくとも２つのリモート端末のうちの少なくとも１つと同期させる方法を遂行するためのコンピュータ可読命令がさらに含まれる。
【００８４】
当業者なら様々な実施形態の様々な特徴には互換性があるのを理解するはずであること、また、説明された様々な特徴に加えて、各特徴に対する他の既知の等価物も、さらなるシステムおよび技法を構成するために、当業者によって本開示の原理に従って融合され、かつ調和され得ることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正形態および変更形態のすべてが、本発明の真の精神の範囲内に入る対象として含まれるように意図されていることを理解されたい。
【００８５】
本発明の、単なる特定の特徴が本明細書に示され説明されてきたが、当業者なら多くの修正形態および変更形態を思いつくことができるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正形態および変更形態のすべてが、本発明の真の精神の範囲内に入る対象として含まれるように意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００８６】
１００  差動保護システム
１０２、１０４、１０６、２０２  端末
１０８  電力線
１１０、１１２、１１４、２０４、２０６、２０８、４０２  通信リンク
１１６、１１８、１２０  電流センサ
１２２、１２４、１２６  コントローラ
１２８、１３０、１３２  回路遮断器
１３４、１３６、１３８  バス
２００  メッシュトポロジ
３０２  トランシーバ
３０４  Ａ／Ｄコンバータ
３０６  障害検出ユニット
３０８  通信リンク判定ユニット
３１０  クロックユニット
３１２  ＰＦＬＬ
３１４  クロック
３１６  メッセージ通信ユニット
４００、５００  デイジーチェーントポロジ
５０２  マスタ決定ユニット
６００  マッピングテーブル
６０２  リングトポロジ
６０４  マッピングユニット
７０２、７０４、７０６  メッセージフォーマット
７０８、７１２、７１６  第１の部分
７１０、７１４、７１８  第２の部分
７２０  第３の部分
７２２  第４の部分
８０２、９０２  第１の構成
８０４、９０４  第２の構成
８０６、９０６  第３の構成
８０８、９０８  第４の構成
８１０、９１０  第５の構成
８１２  第６の構成
８１４  第７の構成
８１６  第８の構成
１０００  差動保護の方法
１００２〜１００６  方法１０００を遂行するためのステップ
【図１】
2014121093.tif 000003
【図２】
2014121093.tif 000004
【図３】
2014121093.tif 000005
【図４】
2014121093.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2014121093.tif 000009
【図８】
2014121093.tif 000010
【図９】
2014121093.tif 000011
【図１０】
2014121093.tif 000012
【外国語明細書】
2014121093000001.pdf