(57)【要約】      （修正有）【課題】デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のためのシステムを提供する。【解決手段】システム１００は、グローバル時刻源１１０と、処理通信ネットワーク１２０と、電子機器１６０と、処理ユニット１３０とを備える。処理ユニット１３０は、グローバル時刻源１１０から第１の時刻信号および第１の計時品質、ならびに電子装置１６０から第２の時刻信号および第２の計時品質を含むデータパケットを受信し、処理するように構成された時刻源を含む。処理ユニット１３０の時刻源は、第１の時刻信号が使用不可能である場合、またはグローバル時刻源１１０の第１の計時品質が所定のしきい値未満に劣化した場合、電子装置１６０内の保護ゾーンマスタクロックと同期する。また、デジタル電力変電所の保護ゾーン内で時刻源を同期するための方法を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のためのシステム（１００）であって、
第１の時刻信号と第１の計時品質とを有するグローバル時刻源と、
各々が前記グローバル時刻源と通信する複数のスイッチを備える、処理通信ネットワーク（１２０）と、
第２の時刻信号と第２の計時品質とを有する保護ゾーンマスタクロックを備える電子装置（１６０）であって、前記保護ゾーンマスタクロックが前記処理通信ネットワーク（１２０）と通信し前記グローバル時刻源からデータパケットを受信するように構成された、電子装置と、
前記第１の時刻信号と第１の計時品質とを含むデータパケットと、前記第２の時刻信号と第２の計時品質とを含むデータパケットとを受信し処理するように構成された時刻源を備える処理ユニット（１３０）と
を備え、
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源は、前記第１の時刻信号が使用不可能である場合、または前記グローバル時刻源の前記第１の計時品質が所定のしきい値未満に劣化した場合、前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、
システム。
【請求項２】
前記所定のしきい値が、前記保護ゾーンマスタクロックの前記第２の計時品質である、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記電子装置（１６０）が、前記グローバル時刻源から前記データパケットを受信し、前記データパケットを前記処理ユニット（１３０）へ伝えるための少なくとも１つのデジタル保護リレーポート（１６６）をさらに備える、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記電子装置（１６０）が複数の電子装置のうちの１つであり、各々の電子装置が時刻信号および計時品質を発生させる保護ゾーンマスタクロックを有し、各々の電子装置が所定のクロック優先テーブルでの順位を有する、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記クロック優先テーブルが各々の保護ゾーンマスタクロックの前記時刻信号および計時品質によって前記複数の電子装置（１６０）を順位づけする、請求項４記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源が、前記クロック優先テーブルの前記複数の電子装置（１６０）のうちの別の電子装置と比較したとき前記クロック優先テーブルでより高い順位を有する前記複数の電子装置のうちの１つの電子装置からの前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、請求項４記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記処理通信ネットワーク（１２０）が、第１の複数のスイッチを有する第１の処理通信ネットワークであって、前記第１の処理通信ネットワークは、各々が前記グローバル時刻源と同期させられた第２の複数のスイッチを備える第２の処理通信ネットワークと通信するように構成されている、請求項１記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、デジタル変電所のための時刻源同期に関する。より詳細には、本開示は、グローバルマスタ時刻源が計時品質を悪化させたとき、またはそうでなければ利用できないときの時刻源同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の送電網は、発電所、送電用変電所、高電圧伝送線、および電力変電所を含む。電力変電所は、開閉所内に配置された一次設備（たとえば、変圧器、電線／給電線、遮断器、切断スイッチ、配電母線）および開閉所から分離された制御室建屋に配置された二次設備（たとえば、保護および制御用インテリジェント電子装置（ＩＥＤ））を含む。従来の電力変電所において、これらの保護および制御用ＩＥＤは、保護ゾーンとしても知られる一次設備ごとに設置される（たとえば、変圧器保護ゾーンＩＥＤ、伝送線ＩＥＤ、母線ＩＥＤ、など）。
【０００３】
デジタル変電所では、標本値データストリームおよび制御またはイベント通報を交換する保護ゾーン内のＩＥＤとの任意の通信インタフェースを測定およびデジタル化するために、一次設備に極めて近接して処理ユニットまたはマージングユニットが設置される。
【０００４】
デジタル変電所内のデジタル化情報を交換するコモンモードは、変電所内の装置（たとえば、ＩＥＤおよび処理ユニット）のクロック信号の同期を介する。従来の変電所では、グローバルマスタ（たとえば、グランドマスタクロック）が、プロトコルを使用して変電所内部の全ての装置が同期する時刻源である。しかし、グローバルマスタへの同期は、ローカル保護システム（たとえば、同一の物理的位置にあるシステム）の信頼性および／または可用性を低減させる可能性がある。
【０００５】
グローバルマスタおよび変電所内部の全ての時刻源を用いた装置は、故障を予防するための所定のしきい値であるべき計時品質を有する。計時品質が所定のしきい値未満の場合、変電所内部で故障が発生し得る。
【０００６】
したがって、グローバルマスタが故障したとき、時刻源故障の存在を判定し、変電所内部の全ての装置を時刻源に同期させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６９３６０７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で特徴を示される実施形態は、上記の問題および当技術分野で知られている問題を、解決または軽減する助けとなる。具体的には、グローバル時刻源が利用できないとき、本技術によって、デジタル変電所のローカル保護ゾーン内の装置がローカル保護システム内部の装置に同期されることが可能になる。本技術はまた、グローバル時刻源が再び利用可能になったときも認識する。
【０００９】
本実施形態は、デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のためのシステムを含む。システムは、第１の時刻信号および第１の計時品質を有するグローバル時刻源と、ならびにスイッチの各々がグローバル時刻源と通信する複数のスイッチを有する処理通信ネットワークとを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、処理通信ネットワークは、第１の複数のスイッチを有する第１の処理通信ネットワークであって、第１の処理通信ネットワークは、各々がグローバル時刻源と同期させられた第２の複数のスイッチを備える第２の処理通信ネットワークと通信するように構成されている。
【００１１】
システムはまた、グローバル時刻源から時刻を受信する電子装置と、処理ユニットとを備える。電子装置は、第２の時刻信号および第２の計時品質を処理通信ネットワークへ伝える保護ゾーンマスタクロックを有する。処理ユニットは、（ｉ）第１の時刻信号および第１の計時品質、ならびに（ｉｉ）第２の時刻信号および第２の計時品質を含むデータパケットを受信し、処理するように構成された時刻源を含む。処理ユニットの時刻源は、第１の時刻信号が使用不可能である場合、またはグローバル時刻源の第１の計時品質が所定のしきい値未満に劣化した場合、保護ゾーンマスタクロックと同期する。いくつかの実施形態では所定のしきい値は、保護ゾーンマスタクロックの第２の計時品質である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、電子装置はまた、グローバル時刻源からデータパケットを受信し、データパケットを処理ユニットへ伝えるための、少なくとも１つのデジタル保護リレーポートを含む。いくつかの実施形態では、電子装置は、複数の電子装置のうちの１つであり、各々の電子装置は、時刻信号および計時品質を発生させる保護ゾーンマスタクロックを有し、各々の電子装置は、所定のクロック優先テーブルでの順位を有する。
【００１３】
いくつかの実施形態では、クロック優先テーブルは、各々の保護ゾーンマスタクロックの時刻信号および計時品質によって、複数の電子装置を順位づけする。いくつかの実施形態では、処理ユニットの時刻源は、クロック優先テーブルの複数の電子装置のうちの別の電子装置と比較したときクロック優先テーブルでより高い順位を有する、複数の電子装置のうちの１つの電子装置からの保護ゾーンマスタクロックと同期する。
【００１４】
本実施形態はまた、デジタル電力変電所の保護ゾーン内で時刻源を同期するための方法を含む。本方法では、時刻源を有する処理ユニットは、複数のスイッチを備える処理通信ネットワークと通信するグローバル時刻源から第１のデータセットを受信する。第１のデータセットは、第１の時刻信号と第１の計時品質とを含む。
【００１５】
処理ユニットはまた、電子装置から第２の時刻信号および第２の計時品質を含む第２のデータセットを受信する。電子装置は、処理通信ネットワークと通信する保護ゾーンマスタクロックを有する。処理ユニットが第１の計時品質が所定のしきい値に満たないと判定したとき、処理ユニットは、時刻源を第２の時刻信号に更新する。
【００１６】
本実施形態はまた、デジタル電力変電所の保護ゾーン内で時刻源を同期するための第２の方法を含む。第２の方法において、電子装置は、複数のスイッチ備える処理通信ネットワークと通信するグローバル時刻源から、第１の時刻信号および第１の計時品質を含む第１のデータセットを受信する。電子装置は、処理通信ネットワークと通信する保護ゾーンマスタクロックを備える。
【００１７】
電子装置はまた、第２の時刻信号および第２の計時品質を備える保護ゾーンマスタクロックからの第２のデータセットをグローバル時刻源からの第１のデータセットと比較する。電子装置が、第１の計時品質は所定のしきい値に満たないと判定したとき、電子装置は、処理ユニットの時刻源との同期のために、第２の時刻信号および計時品質を処理通信ネットワークへ送信する。
【００１８】
付加的な特徴、動作モード、利点、および多様な実施形態の他の態様は、添付図面を参照して以下で説明する。本開示は、本明細書で説明される具体的な実施形態に限定されないことを留意されたい。これらの実施形態は、例示する目的のためにだけ提供される。開示された本実施形態の付加的な実施形態または変形例は、提供される教示に基づいて当業者には容易に明らかになるであろう。
【００１９】
例示の実施形態は、多様な構成要素および構成要素の構成の形態をとり得る。例示の実施形態は添付図面で示され、その全体にわたって、多様な図面内で同様の参照符号は、対応する部分、または同様の部分を示し得る。図面は、本実施形態を説明することだけを目的とし、本開示を制限すると解釈されてはならない。以下により、図面の説明が可能になることによって、本開示の新規な態様が、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態が実施され得るデジタル時刻同期システムの図解である。
【図２】図１のシステム内で利用されるときの例示的なプロセッサである。
【図３】図２の制御装置によって実行されるときの保護ゾーン（ローカル）マスタクロックを選択するための例示的なシーケンスを説明するフローチャートである。
【図４】図２の制御装置によって実行されるときの第１のクロックマスタから第２のクロックマスタへ変更するための例示的なシーケンスを説明するフローチャートである。
【図５】図２の制御装置によって実行されるときのクロック優先テーブルを更新するための例示的なシーケンスを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
例示の実施形態が、具体的な用途のために本明細書で説明されるが、本開示はそれに制限されないことを理解されたい。当業者および本明細書で提供される教示を知った者には、本明細書の範囲の追加の用途、変形例、および実施形態、ならびに本開示が著しく有効である追加の技術分野が認識されよう。
【００２２】
図１は、デジタル変電所のための同期時刻源用の時刻同期システム１００の図解である。時刻同期システム１００は、指定保護ゾーン内に、グランドマスタクロック１１０、１つまたは複数の処理通信ネットワーク１２０、１つまたは複数のモジュール処理ユニット１３０（以下、処理ユニットと呼ぶ）、および１つまたは複数のインテリジェント電子装置（ＩＥＤ）１６０を備える。
【００２３】
グランドマスタクロック１１０は、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）を支援し、時刻および周波数同期を処理通信ネットワーク１２０へ届ける高精度クロックである。グランドマスタクロック１１０は、ＰＴＰクライアント（たとえば、ＰＴＰスレーブ）用の同期源を提供し、高精度時刻（たとえば、現在の時刻）を処理通信ネットワーク１２０へ伝える。高精度時刻および計時品質を含むデータパケットは、ＩＥＤ１６０および処理ユニット１３０へ伝えられ、これらの装置内のクロックの時刻同期を可能にする。
【００２４】
データパケットは、所定周波数（たとえば、ナノ秒）で伝えられる。さらに、伝えられる各々の高精度時刻は、計時品質を含む。たとえば、高精度時刻は、１２：００：００±０．５ナノ秒であってもよい。高精度時刻および周波数は、それだけには限らないがＩＥＥＥ１５８８および域内計測施設（ＩＲＩＧ）時刻コード標準（たとえば、ＩＲＩＧ−Ｂ）などの公認標準によって、調整されてもよい。
【００２５】
処理通信ネットワーク１２０は、特定のエリア内（たとえば、デジタル変電所内）の装置を接続するのに適しており、たとえば、装置間のクロックの同期を可能にする。たとえば、処理通信ネットワーク１２０の各々は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、都市圏ネットワーク（ＭＡＮ）、または広域ネットワーク（ＷＡＮ）であってもよい。ネットワーク１２０は、データをグランドマスタクロック１１０から処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０へ、デジタル変電所の指定保護ゾーンおよび他の保護ゾーンにわたって伝える。
【００２６】
ネットワーク１２０は、ネットワーク１２０の内部または遠方の１つまたは複数の制御装置２００にアクセスする。制御装置２００は、物理的に近接する他の装置（たとえば、処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０）と同期させるために使用される装置（たとえば、グランドマスタクロック１１０）の選択に付随する命令を実行することが可能である。制御装置２００のさらなる詳細を図２に関連して説明する。
【００２７】
処理ユニット１３０は、一次設備（たとえば、変圧器）からアナログおよびバイナリ信号を受信する入力／出力装置である。処理ユニット１３０は、パッチパネル１４０によりネットワーク１２０と接続する。処理ユニット１３０はまた、接続１３４を介してＩＥＤ１６０に接続される。
【００２８】
処理ユニット１３０は、入力（たとえば、一次設備からのアナログおよびバイナリ信号）を受信するのに介され、出力（たとえば、トリップコマンドおよび再閉路コマンドなどのバイナリコマンド）が一次設備に伝えられるのに介される、複数の処理ユニット通信（ｂＣｏｍ）ポート１３２を備える。運転中、処理ユニット１３０は、データをバイナリおよび／またはアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号をＩＥＤ１６０へ、接続された処理ユニット１３０に各々のＩＥＤ１６０によって提供されたクロック信号を使用して、送信する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、処理ユニット１３０は、データを受信し、処理するための基礎的な入力および出力機能を有する汎用装置１３５である。最低限の機能（たとえば、簡単な入力／出力ポートまたはデータ処理）が必要とされるとき、汎用装置１３５は、処理ユニット１３０と置き換えられてもよい。
【００３０】
ＩＥＤ１６０は、たとえば電源変圧器などの特定の設備の指定保護ゾーンで使用される制御装置および／またはプロセッサである。ＩＥＤ１６０は、プログラマブルロジック制御装置、変電所ローカルエリアネットワークのノード、および／またはＩＥＤゲートウェイとして機能し得る。いくつかの実施形態において、ＩＥＤ１６０は、監視制御データ収集（ＳＣＡＤＡ）プロトコルを使用して通信する。
【００３１】
ＩＥＤ１６０は、ネットワーク１２０によりグランドマスタクロック１１０からデータを受信し、制御コマンドを処理ユニット１３０へ発行する。ＩＥＤ１６０はまた、図２に関連して説明したように、マスタを選択するために使用するパラメータを識別するための設定を含む。
【００３２】
各々のＩＥＤ１６０（すなわち、ＩＥＤ−１からＩＥＤ−Ｎ）は、接続１５６（点線で示した）による高精度時刻の受信のための中央処理装置（ＣＰＵ）１６２を含む。高精度時刻は、高精度時間プロトコル（たとえば、ＩＥＥＥ  １５８８  ＰＴＰ  ｖｅｒ．２）によって構成されるステーションバスを使用して伝えられる。
【００３３】
各々のＩＥＤ１６０はまた、ＩＥＤ１６０の処理カードをネットワーク１２０に接続するための、プロセッサ１６４および１つまたは複数の処理カード通信ポート（ｐＣｏｍ  ｐｏｒｔ）１６６を備える。少なくとも１つのｐＣｏｍ  ｐｏｒｔ１６６が、第１の接続１５２（実線で示した）を介してネットワークから信号を受信するように構成され、少なくとも１つのｐＣｏｍ  ｐｏｒｔ１６６が、第２の接続１５４（破線で示した）を介して信号を送信するように構成される。ｐＣｏｍ  ｐｏｒｔ１６６は、デジタル保護リレーポートであり、グランドマスタクロック１１０が使用可能になるまで、かつ／または所定の計時品質を回復するまで、同一の物理的位置または保護ゾーン内の、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、および残りの（図示せず）ＩＥＤ１６０への一時的な保護ゾーン（ローカル）マスタクロックとしてはたらいてもよい。
【００３４】
第１の接続１５２によって、ＩＥＤ１６０はデータをグランドマスタクロック１１０からネットワーク１２０を介して受信することが可能になる。通常動作において、ＩＥＤ１６０、処理ユニット１３０、および汎用装置１３５は、グランドマスタクロック１１０からのパルスを受信する。しかし、グランドマスタクロック１１０の計時品質が劣化したとき、またはそうでなければ利用できないとき（たとえば、電力低下）、データは装置によって受信されない可能性がある。第１の接続１５２によって、指定ＩＥＤ１６０は、指定保護ゾーン内の、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、および無指定ＩＥＤ１６０への保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことが可能になる。デジタル変電所内の各々の保護ゾーンが、グランドマスタクロックの計時品質が劣化したとき、またはそうでなければ利用できないとき、保護ゾーンマスタとしてはたらくための少なくとも１つのＩＥＤを備えることが意図される。
【００３５】
第２の接続１５４によって、指定ＩＥＤ１６０は、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、および／または、指定ＩＥＤ１６０によって提供された高精度時刻を使用してこれらの装置内部のクロックを同期する非指定ＩＥＤ１６０に、パルスを送信することで、保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことが可能になる。たとえば、ＩＥＤ−１が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくよう指定された場合、ＩＥＤ−２からＩＥＤ−Ｎは、ＩＥＤ−１から高精度時刻を受信することになる。さらに、処理ユニット１３０および汎用装置１３５もまた、ＩＥＤ−１から高精度時刻を受信することになる。
【００３６】
ＩＥＤ１６０を保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくように指定することが、クロック優先テーブルによって決定されてもよい。クロック優先テーブルは、ユーザによって、ＩＥＤ１６０が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくように指定される順位に優先順位をつけるように構成されてもよい。具体的には、クロック優先テーブルは、保護ゾーンマスタクロックが選択されるクロック、そうでなければクロック等価物間の順位を提供する。ＩＥＤ１６０は、それだけには限らないが、ＩＥＤ１６０の信号可用性、ＩＥＤ１６０によって生成される計時品質、およびＩＥＤ１６０の物理的位置などの評価基準によって、クロック優先テーブル上に順位付けられてもよい。
【００３７】
一時的な保護ゾーンマスタクロックとしてＩＥＤ１６０を使用することは、グランドマスタクロックが利用できないとき、一時的なマスタクロックとしてはたらくクロックのための高精度時間プロトコルの要件が大幅に下げられるため、有益である。ＩＥＤ１６０は、処理ユニット１３０および／または装置１３５と物理的に近接する（すなわち、同一ゾーン内）ので、これらの装置を、グランドマスタクロック１１０を利用できない間、保護ゾーンマスタクロックとして一時的にはたらくように使用するのは好都合である。
【００３８】
図２は、ネットワーク１２０によってアクセスされる調整可能なハードウェアである制御装置２００を示す。制御装置２００は、コードライブラリ、静的分析ツール、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアなどを使用して開発されてもよい。
【００３９】
制御装置２００は、メモリ２１０を備える。メモリ２１０は、アプリケーション２２０、データベース２３０、オベレーティングシステム（ＯＳ）２４０、およびＩ／Ｏデバイスドライバ２５０を含む、制御装置２００で使用されるいくつかの種類のソフトウェアおよびデータを含んでもよい。
【００４０】
当業者によって理解されるように、ＯＳ２４０は、データ処理システムに使用される任意のオベレーティングシステムであってもよい。Ｉ／Ｏデバイスドライバ２５０は、装置およびある種のメモリ構成要素と通信するために、アプリケーション２２０によってＯＳ２４０を介してアクセスされる多様なルーチンを含んでもよい。
【００４１】
アプリケーション２２０は、メモリ２１０に、および／またはファームウェア（詳細に図示せず）に、実行可能な命令として記憶されてもよく、プロセッサ２６０によって実行されてもよい。
【００４２】
プロセッサ２６０は、単独の装置または複数の装置内の分散化プロセッサまたは並列プロセッサを含み得る、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ２６０は、仮想処理環境の支援に使用されてもよい。プロセッサ２６０は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック制御装置（ＰＬＣ）、複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、フィールドＰＧＡを含むプログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）などであってもよい。本明細書における、動作、作動、タスク、機能、ステップなどを実行するためのコードまたは命令を実行するプロセッサへの参照は、直接的に動作を実行する、および／または動作を実行するために別の装置または構成要素に対して、支援する、指示する、または協働するプロセッサ２６０を含んでもよい。
【００４３】
アプリケーション２２０は、プロセッサ２６０によって実行されるとき、ネットワーク１２０によって受信されたデータを処理する、以下に説明するシーケンス３００、４００、５００（図３〜５に示した）などの多様なプログラムを含んでもよい。
【００４４】
アプリケーション２２０は、データベース２３０に記憶されたデータに、たとえば、Ｉ／Ｏデータポート２７０を介して受信されるデータとともに適用されてもよい。データベース２３０は、メモリ２１０内に存在し得る、アプリケーション２２０、ＯＳ２４０、Ｉ／Ｏデバイスドライバ２５０、および他のソフトウェアプログラムによって使用される静的および動的データを代表する。
【００４５】
メモリ２１０が、プロセッサ２６０に近接し存在するように図示されているが、メモリ２１０の少なくとも一部分は、たとえば通信ネットワーク上のサーバ、遠隔設置ハードディスクドライブ、取り外し可能記憶媒体、それらの組合せなどの、遠隔地からアクセスされる記憶システムであってもよいことが理解されよう。したがって、上述のデータ、アプリケーション、および／またはソフトウェアの任意のものは、メモリ２１０内に記憶されてもよく、および／または、たとえばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、都市圏ネットワーク（ＭＡＮ）、または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含み得る他のデータ処理システム（図示せず）へのネットワーク接続を介してアクセスされてもよい。
【００４６】
図２および上記の説明は、本開示のいくつかの実施形態の多様な態様が、実施され得る適切な環境の簡単で一般的な説明を、提供することを意図することを理解されたい。説明がコンピュータ可読命令を参照する一方で、本開示の実施形態はまた、他のプログラムモジュールと組み合わせても、および／またはコンピュータ可読命令に加えて、またはその代わりに、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施されてもよい。
【００４７】
用語「アプリケーション」またはその変形形態は、本明細書では拡張的に使用され、ルーチン、プログラムモジュール、プログラム、構成要素、データ構造、アルゴリズムなどを含む。アプリケーションは、シングルプロセッサまたはマルチプロセッサシステム、マイクロコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ装置、マイクロプロセッサベースのプログラマブル家庭用電子機器、それらの組合せなどを含む、多様なシステム構成上に実装されてもよい。
【００４８】
図３〜５は、制御装置２００によって実行される例示のシーケンスを示す。方法のステップは、任意の特定の順序で必ずしも提供されなくてもよく、代替順序でのいくつかまたは全てのステップの実行が、これらの図をわたることも含めて、可能であり、意図されていることを理解されたい。ステップは、描写および図解しやすさのために、例示された順序で提示した。ステップは、付加されても、省略されてもよく、および／または添付の請求項の範囲から逸脱することなく同時に実行されてもよい。図示された方法または従属的方法は、任意の時点で終了可能であることもまた理解されたい。
【００４９】
いくつかの実施形態では、本プロセスのいくつかまたは全てのステップ、および／または実質的に等価のステップは、リモートサーバおよび通信手段に含まれる、１つまたは複数の関連するアルゴリズム、および任意の上述のコンピュータ可読メモリなどのコンピュータ可読媒体に記憶される、または含まれる付随した支援データに対応した、プロセッサ（たとえば、コンピュータ実行可能命令を実行するコンピュータプロセッサ）によって実行される。
【００５０】
図３は、グランドマスタクロック１１０の信号故障または計時品質劣化が存在するとき、保護ゾーンマスタクロックを選択するための例示的なシーケンス３００を示す。３１０では、システム１００は、グランドマスタクロック１１０の問題を検出する。
【００５１】
具体的には、ネットワーク１２０のうちの１つは、グランドマスタクロック１１０が所定のしきい値から劣化した計時品質を有すること、またはグランドマスタクロック１１０の信号が故障を有する、そうでなければ利用不可能であることを検出する。
【００５２】
３２０では、グランドマスタクロック１１０が劣化した計時品質を有する、そうでなければ利用不可能であるとき、ネットワーク１２０は、ＩＥＤ１６０を保護ゾーンマスタクロックとして選択する。グランドマスタクロック１１０が利用不可能である場合、ＩＥＤ１６０のうちの１つが保護ゾーンマスタとして選択される。グランドマスタクロック１１０が所定のしきい値に満たない計時品質を有する場合、ＩＥＤ１６０のうちの１つが、ＩＥＤ１６０の計時品質が所定のしきい値を満たす場合の保護ゾーンマスタクロックとしてはたらく。保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために選択されたＩＥＤ１６０は、クロック優先テーブルから選択される。
【００５３】
３３０では、処理ユニット１３０および汎用装置１３５が、保護ゾーンマスタクロック、具体的にはＩＥＤ１６０と同期される。
【００５４】
いくつかの実施形態では、グランドマスタクロック１１０は、ＩＥＤ１６０が高精度時刻を処理ユニット１３０および他のＩＥＤ１６０に伝える責任を果たしたことを通知される。そのような実施形態では、グランドマスタクロック１１０は、信号を処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０へ送信することを継続してもよい。しかし、処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０は、グランドマスタクロック１１０の計時品質が劣化しているとき、それによって送信されたデータを無視するように構成される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、イベント信号故障は、ネットワーク１２０、処理ユニット１３０、および／またはＩＥＤ１６０内の内部メモリにログをとられる／記憶される。いくつかの実施形態では、処理ユニット１３０および／またはＩＥＤ１６０は、ユーザに信号故障を警告する（たとえば、光または音で）ように構成される。
【００５６】
３４０では、ネットワーク１２０は、他のクロック（すなわち、ＩＥＤ１６０）の可用性を監視する。３５０では、ネットワーク１２０は、現在の保護ゾーンマスタクロックよりも高い優先順位を有するＩＥＤ１６０が、保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことに利用可能かどうかを判定する。具体的には、保護ゾーンマスタクロックは、第１のＩＥＤ１６０から、クロック優先テーブル上でより望ましい位置を有する第２のＩＥＤ１６０へ変化する必要があるかを判定する。他のクロックの可用性を監視することに関するさらなる詳細は、図４に関連して説明する。
【００５７】
３６０では、第２のＩＥＤ１６０が第１のＩＥＤ１６０（たとえば、パス３５２）より高い優先順位を有するとき、第２のＩＥＤ１６０が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことになる。具体的には、ネットワーク１２０は、第１のＩＥＤ１６０との接続１５２、１５４からの信号が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことを禁止し、第２のＩＥＤ１６０との接続１５２、１５４からの信号が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくことを許可する。結果として、第１のＩＥＤ１６０は、ＰＴＰスレーブになり、第２のＩＥＤ１６０は、ＰＴＰマスタになる。
【００５８】
第２のＩＥＤ１６０が第１のＩＥＤ１６０（たとえば、パス３５４）より高い優先順位を有さない場合、第１のＩＥＤ１６０は、保護ゾーンマスタクロックのままとなり、ネットワーク１２０は、保護ゾーン（ローカル）マスタクロックの可用性の監視を継続することになる。
【００５９】
３７０では、ネットワーク１２０は、グランドマスタクロック１１０の可用性を監視する。ＩＥＤ１６０は、グランドマスタクロック１１０からの信号が回復されたか、またはグランドマスタクロック１１０によって受信された計時品質が所定のしきい値に達したかを判定するために、監視を行う。
【００６０】
グランドマスタクロック１１０がまだ利用不可能である、または所定のしきい値（パス３８２）に満たない計時品質を有する場合、ネットワーク１２０は、グランドマスタクロック１１０の可用性の監視を継続する。
【００６１】
３９０では、グランドマスタクロック１１０が利用可能になった場合（パス３８４）、ネットワーク１２０は、処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０をグランドマスタクロック１１０と同期させる。いくつかの実施形態では、グランドマスタクロック１１０は、グランドマスタクロック１１０の計時品質が向上し、所定のしきい値を満たしたとき、ＰＴＰマスタとしての責任を回復する。いくつかの実施形態では、グランドマスタクロック１１０は、スイッチバック遅延の終了時点でＰＴＰマスタになる。スイッチバック遅延は、システム１００がグランドマスタクロック１１０に供給される信号を自動的に送信していることになっている所定の期間を設定する。
【００６２】
図４は、第１のクロックマスタ（たとえば、グランドマスタクロック１１０）から第２のクロックマスタ（たとえば、指定ＩＥＤ１６０）へ変更するための例示的なシーケンス４００を示す。シーケンスは、具体的な装置（すなわち、ＩＥＤ１６０）の観点から説明するが、同一の物理的位置にある処理ユニット１３０および非指定ＩＥＤ１６０などの別のものに物理的に近い全ての装置への適用が想定されてもよい。
【００６３】
４１０では、システム１００は、各々の装置、特にＩＥＤ１６０から受信する時刻信号および計時品質のメッセージを監視する。システム１００はまた、各々の装置が同期されるクロックを監視する。具体的には、全ての装置が同一のクロックに同期されている（すなわち、グランドマスタクロック１１０またはＩＥＤ１６０が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらいている）ことを判定する。
【００６４】
４２０では、システム１００は、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、および非指定ＩＥＤ１６０が同一の時刻源から時刻を受信しているか、具体的には全ての装置がグランドマスタクロック１１０に同期されているか、または指定ＩＥＤ１６０が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらいているか、を判定する。
【００６５】
全ての装置が同一の時刻源から時刻を受信していない場合（すなわち、パス４２２）、パルス信号が、ステップ４３０での同期のために全ての装置に送信される。いくつかの実施形態では、パルス信号は、同期が必要な特定の装置へのみ送信される。パルス信号は、クロック優先テーブルで最も高い優先順位を有する装置内の最も高いクロックに、装置を同期させる。
【００６６】
全ての装置が同一の時刻源（すなわち、パス４２４）から時刻を受信している場合、単独装置シーケンス４４０が開始する。シーケンス４４０は、各々の装置（すなわち、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、およびＩＥＤ１６０）が同一の物理的位置内の他の装置と適切に同期されているかを判定する一連のステップである。シーケンス４４０は、計時品質などの各々の装置の特性を監視し、このことによりシステム１００が同一の物理的位置内の全ての装置を利用可能な最善の時刻源に同期させることが可能になる。
【００６７】
ステップ４５０では、システム１００は、時刻信号がステップ４５０の特定の装置あてに受信されるかを判定する。時刻信号を監視することは、グランドマスタクロック１１０が劣化した計時品質を有するまたは利用不可能となった際に、どの装置（すなわち、ＩＥＤ１６０）が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために利用可能なのかを、システム１００が判定することを可能にする。時刻信号が特定の装置あてに受信されない場合（すなわち、パス４５２）、特定の装置は、ステップ４３０でのクロック優先テーブル内で最も高い優先順位のクロックと同期される。
【００６８】
時刻信号が特定の装置あてに受信された場合（すなわち、パス４５４）、システム１００は、計時品質がステップ４６０で特定の装置あてに受信されるかを判定する。計時品質を監視することは、グランドマスタクロック１１０が劣化した計時品質を有するまたは利用不可能となった際に、どの装置（すなわち、ＩＥＤ１６０）が保護ゾーンマスタクロックを指定するとき、最善の計時品質を有するのか、システム１００が判定することを可能にする。時刻信号が特定の装置あてに受信されない場合（すなわち、パス４５２）、特定の装置は、ステップ４３０でのクロック優先テーブル内で最も高い優先順位のクロックと同期される。
【００６９】
計時品質が特定の装置あてに受信された場合（すなわち、パス４６４）、システム１００は、特定の装置がステップ４７０のクロック優先テーブル上に挙げられているかを判定する。クロック優先テーブル上の特定の装置の存在は、グランドマスタクロック１１０が利用不可能な場合、特定の装置が保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために利用可能であることを意味する。たとえば、処理ユニット１３０および汎用装置１３５がクロック優先テーブル上に挙げられていないと、それらは、保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために利用できない。特定の装置がクロック優先テーブル上に挙げられていないとき（すなわち、パス４７２）、その特定の装置は、ステップ４３０にてクロック優先テーブル内で最も高い優先順位のクロックと同期される。
【００７０】
特定の装置がクロック優先テーブル上に挙げられているとき（すなわち、パス４７４）、システム１００は、ステップ４８０で特定の装置がクロック優先テーブル内で最も高い優先順位を有するかを判定する。特定の装置がクロック優先テーブル上で優先順位が最も高いクロックでない場合（すなわち、パス４８２）、特定の装置は、ステップ４３０にてクロック優先テーブル内で最も高い優先順位のクロックと同期される。特定の装置がクロック優先テーブル上で優先順位が最も高いクロックである場合（すなわち、パス４８４）、特定の装置は、指定された保護ゾーンマスタクロックであり、全ての装置（すなわち、処理ユニット１３０、汎用装置１３５、および非指定ＩＥＤ１６０）が特定の装置と同期する。
【００７１】
図５は、クロック優先テーブルを更新するための例示的なシーケンス５００を示す。
【００７２】
５１０では、ネットワーク１２０は、クロック優先テーブル内に収容された全てのクロック、具体的にはグランドマスタクロック１１０およびＩＥＤ１６０、から受信した時刻信号および計時品質メッセージを監視する。時刻信号および計時品質メッセージは、グランドマスタクロック１１０が劣化した計時品質を有するそうでなければ利用不可能となったとき、保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために利用可能であるＩＥＤ１６０のリストにまとめられる。
【００７３】
５２０では、ネットワーク１２０は、時刻信号および計時品質メッセージが全てのＩＥＤ１６０から受信されたかを判定する。５３０では、時刻信号および計時品質メッセージが特定のＩＥＤ１６０から受信されない場合（たとえば、パス５５２）、クロック優先テーブルでのそのＩＥＤ１６０の優先順位が下げられる。
【００７４】
５４０では、ネットワーク１２０は、どのＩＥＤ１６０が可用性のメッセージを送信しなかったのかログをとっても、またはそうでなければ記録（たとえば、メモリに）してもよい。いくつかの実施形態では、可用性メッセージの送信故障は、ＩＥＤ１６０内の内部メモリにログをとられる／記憶される。いくつかの実施形態では、信号故障を有するＩＥＤ１６０は、ユーザに信号故障を警告する（たとえば、光または音で）ように構成される。
【００７５】
５６０では、ネットワーク１２０は、保護ゾーンマスタクロックとしてはたらくために利用可能なＩＥＤ１６０のリストを処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０へ伝える。したがって、全ての装置は、装置がクロック優先テーブル上になくても、または装置がクロック優先テーブルでより低い位置にあっても、利用可能な保護ゾーンマスタクロックのリストを受信する。利用可能な保護ゾーンマスタクロックのリストは、互いに物理的に近接する（すなわち、同一のゾーン）の装置に配布される。したがって、グランドマスタクロック１１０の時刻が故障または劣化している間、同一のゾーン内の処理ユニット１３０およびＩＥＤ１６０は、同一の高精度時刻に同期され、このことがＩＥＤ１６０によって保護されている変圧器バンクなどの機器への電力遮断を防止することを可能にする。
【００７６】
上述の実施形態の多様な改作物および変形例は、本開示の技術範囲および技術概念から逸脱することなく構成され得ることが、当業者には理解されよう。したがって、添付の請求項の範囲内では、本開示は、本明細書で具体的に説明したもの以外にも実践され得ることが、理解されよう。
【００７７】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のためのシステム（１００）であって、
第１の時刻信号と第１の計時品質とを有するグローバル時刻源と、
各々が前記グローバル時刻源と通信する複数のスイッチを備える、処理通信ネットワーク（１２０）と、
第２の時刻信号と第２の計時品質とを有する保護ゾーンマスタクロックを備える電子装置（１６０）であって、前記保護ゾーンマスタクロックが前記処理通信ネットワーク（１２０）と通信し前記グローバル時刻源からデータパケットを受信するように構成された、電子装置と、
前記第１の時刻信号と第１の計時品質とを含むデータパケットと、前記第２の時刻信号と第２の計時品質とを含むデータパケットとを受信し処理するように構成された時刻源を備える処理ユニット（１３０）と
を備え、
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源は、前記第１の時刻信号が使用不可能である場合、または前記グローバル時刻源の前記第１の計時品質が所定のしきい値未満に劣化した場合、前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、
システム。
［実施態様２］
前記所定のしきい値が、前記保護ゾーンマスタクロックの前記第２の計時品質である、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記電子装置（１６０）が、前記グローバル時刻源から前記データパケットを受信し、前記データパケットを前記処理ユニット（１３０）へ伝えるための少なくとも１つのデジタル保護リレーポート（１６６）をさらに備える、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記電子装置（１６０）が複数の電子装置のうちの１つであり、各々の電子装置が時刻信号および計時品質を発生させる保護ゾーンマスタクロックを有し、各々の電子装置が所定のクロック優先テーブルでの順位を有する、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記クロック優先テーブルが各々の保護ゾーンマスタクロックの前記時刻信号および計時品質によって前記複数の電子装置（１６０）を順位づけする、実施態様４に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源が、前記クロック優先テーブルの前記複数の電子装置（１６０）のうちの別の電子装置と比較したとき前記クロック優先テーブルでより高い順位を有する前記複数の電子装置のうちの１つの電子装置からの前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、実施態様４に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記処理通信ネットワーク（１２０）が、第１の複数のスイッチを有する第１の処理通信ネットワークであって、前記第１の処理通信ネットワークは、各々が前記グローバル時刻源と同期させられた第２の複数のスイッチを備える第２の処理通信ネットワークと通信するように構成されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のための方法であって、
時刻源を有する処理ユニット（１３０）によって、複数のスイッチ備える処理通信ネットワーク（１２０）と通信するグローバル時刻源から第１の時刻信号および第１の計時品質を含む第１のデータセットを受信するステップと、
前記処理ユニット（１３０）によって、前記処理通信ネットワーク（１２０）と通信する保護ゾーンマスタクロックを備える電子装置（１６０）から第２の時刻信号および第２の計時品質を含む第２のデータセットを受信するステップと、
前記処理ユニット（１３０）によって、前記第１の計時品質が所定のしきい値に満たないことを判定するステップと、
前記処理ユニット（１３０）によって、前記処理ユニットの前記時刻源を前記第２の時刻信号に更新するステップと
を含む、方法。
［実施態様９］
前記所定のしきい値が前記保護ゾーンマスタクロックの前記第２の計時品質である、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１０］
前記処理ユニット（１３０）によって、前記所定のしきい値が満たされる場合前記グローバル時刻源から第３の時刻信号および第３の計時品質を含む第３のデータセットを受信するステップをさらに含む、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１１］
前記グローバル時刻源からデータパケットを受信し前記データパケットを前記処理ユニット（１３０）へ伝えるための少なくとも１つのデジタル保護リレーポート（１６６）を、前記電子装置（１６０）がさらに備える、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１２］
前記電子装置（１６０）が複数の電子装置のうちの１つであり、各々の電子装置が時刻信号および計時品質を発生させる保護ゾーンマスタクロックを有し、各々の電子装置が所定のクロック優先テーブルでの順位を有する、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１３］
前記クロック優先テーブルが各々の保護ゾーンマスタクロックの前記時刻信号および計時品質によって前記複数の電子装置（１６０）を順位づけする、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１４］
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源が、前記クロック優先テーブルの前記複数の電子装置（１６０）のうちの別の電子装置と比較したとき前記クロック優先テーブルでより高い順位を有する前記複数の電子装置のうちの１つの電子装置からの前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、実施態様１２に記載の方法。
［実施態様１５］
デジタル電力変電所の保護ゾーン内での時刻源同期のための方法であって、
電子装置（１６０）によって、複数のスイッチ備える処理通信ネットワーク（１２０）と通信するグローバル時刻源から第１の時刻信号および第１の計時品質を含む第１のデータセットを受信するステップであって、前記電子装置（１６０）が前記処理通信ネットワークと通信する保護ゾーンマスタクロックを有するステップと、
前記電子装置（１６０）によって、第２の時刻信号および第２の計時品質を備える前記保護ゾーンマスタクロックからの第２のデータセットを前記グローバル時刻源からの前記第１のデータセットと比較するステップと、
前記電子装置（１６０）によって、前記第１の計時品質が所定のしきい値に満たないことを判定するステップと、
前記電子装置（１６０）によって、処理ユニット（１３０）の時刻源との同期のために、前記第２の時刻信号および計時品質を前記処理通信ネットワーク（１２０）へ送信するステップと
を含む方法。
［実施態様１６］
前記電子装置（１６０）によって、前記所定のしきい値が満たされる場合前記グローバル時刻源から第３の時刻信号および第３の計時品質を含む第３のデータセットを受信するステップをさらに含む、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１７］
前記グローバル時刻源からデータパケットを受信し前記データパケットを前記処理ユニット（１３０）へ伝えるための少なくとも１つのデジタル保護リレーポート（１６６）を、前記電子装置（１６０）がさらに備える、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１８］
前記電子装置（１６０）が複数の電子装置のうちの１つであり、各々の電子装置が時刻信号および計時品質を発生させる保護ゾーンマスタクロックを有し、各々の電子装置が所定のクロック優先テーブルでの順位を有する、実施態様１５に記載の方法。
［実施態様１９］
前記クロック優先テーブルが各々の保護ゾーンマスタクロックの前記時刻信号および計時品質によって前記複数の電子装置（１６０）を順位づけする、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
前記処理ユニット（１３０）の前記時刻源が、前記クロック優先テーブルの前記複数の電子装置（１６０）のうちの別の電子装置と比較したとき前記クロック優先テーブルでより高い順位を有する前記複数の電子装置のうちの１つの電子装置からの前記保護ゾーンマスタクロックと同期する、実施態様１８に記載の方法。
【符号の説明】
【００７８】
１００  時刻同期システム
１１０  グランドマスタクロック
１２０  ネットワーク
１３０  モジュール処理ユニット
１３２  処理ユニット通信ポート
１３４  接続
１３５  汎用装置
１４０  パッチパネル
１５２  第１の接続
１５４  第２の接続
１５６  接続
１６０  インテリジェント電子装置（ＩＥＤ）
１６２  中央処理装置（ＣＰＵ）
１６４  プロセッサ
１６６  処理カード通信ポート（ｐＣｏｍ  ｐｏｒｔ）
２００  制御装置
２１０  メモリ
２２０  アプリケーション
２３０  データベース
２４０  オベレーティングシステム（ＯＳ）
２５０  Ｉ／Ｏデバイスドライバ
２６０  プロセッサ
２７０  Ｉ／Ｏデータポート
３００  シーケンス
３１０  ステップ
３２０  ステップ
３３０  ステップ
３４０  ステップ
３５０  ステップ
３５２  パス
３５４  パス
３６０  ステップ
３７０  ステップ
３８０  ステップ
３８２  パス
３８４  パス
３９０  ステップ
４００  シーケンス
４１０  ステップ
４２０  ステップ
４２２  パス
４２４  パス
４３０  ステップ
４４０  単独装置シーケンス
４５０  ステップ
４５２  パス
４５４  パス
４６０  ステップ
４６２  パス
４６４  パス
４７０  ステップ
４７２  パス
４７４  パス
４８０  ステップ
４８２  パス
４８４  パス
５００  シーケンス
５１０  ステップ
５２０  ステップ
５２２  パス
５２４  パス
５３０  ステップ
５４０  ステップ
５５０  ステップ
５６０  ステップ
【図１】
2018091828.tif 000003
【図２】
2018091828.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018091828.tif 000006
【図５】
2018091828.tif 000007
【外国語明細書】
2018091828000001.pdf