(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、
前記演算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電流データとのベクトル和、即ち、差電流を計算する手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、事前に計算した前記差電流の値と近似の値となるように前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項２】
電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、
前記演算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電流データとの位相差を計算する手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、事前に計算した前記位相差の値と近似の値となるように前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項３】
電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、
対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タイミングを測定する手段と、前記測定した受信タイミングを対向端に伝送する手段と自端及び対向端で測定した伝送信号の受信タイミングを基に対向する装置間の伝送遅延時間を演算する手段とを備え、上りと下りの伝送遅延時間が等しい条件の下で、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、前記演算した伝送遅延時間をもとに前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項４】
電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、
対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タイミングを測定する手段と、自端で測定した伝送信号の受信タイミングにより対向する装置からの伝送遅延時間を演算する手段とを備え、ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが正常に出力されている期間に、各装置において伝送遅延時間を演算・記録し、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、既に記録した前記伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとから、前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項５】
電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、
ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、前記請求項１乃至４に記載のサンプリング同期継続手段の少なくとも２つ以上を組み合わせて前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうことを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項６】
請求項２又は請求項５記載のディジタル保護継電装置において、前記演算手段で前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電圧データと、前記伝送手段から得られる他装置の電圧データとから位相差を計算する手段を備えることを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項７】
請求項２又は請求項５記載のディジタル保護継電装置において、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電圧データから充電電流を計算する手段と、同様に前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電流データから充電電流をキャンセルする手段と、充電電流をキャンセルした電流データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記伝送手段から得られる他装置の充電電流をキャンセルした電流データとの位相差を計算する手段を備えることを特徴とするディジタル保護継電装置。
【請求項８】
請求項６及び請求項７双方の特徴を備える保護継電装置において、位相差を計算する電流データの振幅が小さいとき、自動的に電圧データを用いて位相差を計算することを特徴とするディジタル保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用してサンプリング同期をとるディジタル保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統、例えば送電線の各端子の電流をサンプリングし、これによって得た電気量データを授受し合い保護のための計算を行なう保護継電装置は知られている。このような保護継電装置は各端子にて同一タイミングでサンプリングを行なう必要がある。例えば、特公平１−８９０号や特公平１−２４０１４号が提案されている。以下に、図を用いて従来技術の原理について説明する。
【０００３】
図１８（ａ）は、一方の端子（主端）と他方の端子（従端）において、ともに一定のサンプリング周期Ｔでサンプリングが行なわれているが、主端と従端とではΔＴの同期ずれが生じている状態を表わす。先ず、従端は電気量データと共に同期信号（サンプリング同期フラグ）を主端へ送信する（Ｆ０）。
【０００４】
主端側では自装置のサンプリングタイミングからサンプリング同期フラグの含まれるデータの受信タイミングＴｍを測定し、サンプリング同期フラグと測定したＴｍを電気量データと共に従端へ返送する（Ｆ１）。次に従端では、主端と同様に自装置のサンプリングタイミングからサンプリング同期フラグの含まれるデータの受信タイミングＴｓを測定すると共に、主端で測定した到着タイミングＴｍを読み出す。
【０００５】
ここで、従端の送信データが主端へ到着するまでの上りの伝送遅延時間と主端の送信データが従端へ到着するまでの下りの伝送遅延時間がともにＴｄで等しい場合で以下説明を行なう。伝送遅延時間Ｔｄは、主端又は従端で測定したＴｍ又はＴｓと同期誤差ΔＴ及びサンプリング周期Ｔを用いて、各々次のように表わすことができる。
【０００６】
（数１）
Ｔｄ＝Ｔｍ＋ΔＴ＋ｉＴ ……………………（１）
Ｔｄ＝Ｔｓ−ΔＴ＋ｊＴ ……………………（２）
２ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｍ＋（ｊ−ｉ）Ｔ …………（３）
ΔＴ＝（Ｔｓ−Ｔｍ）／２ ……………………（４）
但し、
ｉ：整数（図１８（ａ）の場合はｉ＝１）
ｊ：整数（Ｔｓ＜Ｔｍ時：ｊ＝ｉ＋１，Ｔｓ≧Ｔｍ時：ｊ＝ｉ）
【０００７】
（１）式と（２）式の差をとりΔＴについて整理すると（３）式となり、更にＴｓ＜Ｔｍ時はＴｓ＋Ｔを新たにＴｓとすると、（３）式の（ｊ−ｉ）Ｔの項（即ち、Ｔの倍数）は消去でき、（３）式は（４）式と表わすことができる。したがって、従端において（４）式を計算し、ΔＴが略零となるように従端のサンプリングタイミングをずらしていくことで、各々独立した二装置間のサンプリングタイミングが同一となる。
【０００８】
図１８（ｂ）は、主端と従端のサンプリングタイミングが一致している状態を表わす。従端の保護継電装置は、サンプリング同期フラグを送出してから主端によって返送されてくるまでのサンプリング周期数Ｔ０を測定し、このＴ０と先に測定したＴｓ及びサンプリング周期Ｔから伝送遅延時間Ｔｄを（５）式にて算出する。
（数２）
Ｔｄ＝Ｔ０／２−Ｔ＋Ｔｓ ……………………（５）
【０００９】
これによって、相手端の保護継電装置より送られてくるデータが自端の保護継電装置のサンプリング時刻に対し、どの程度遅れたデータであるかが判明するため、同一時刻にサンプリングしたデータ同士を使用した演算が可能となる。
【００１０】
以上の結果より、従来のサンプリング同期方法を用いたディジタル保護継電装置によれば、電気量データと共にサンプリング同期フラグや受信タイミング等の同期制御用データを相互に伝送することにより、同一タイミングによるサンプリングと同一時刻のサンプリングデータ同士を使用した演算を行なうことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のサンプリング同期方法を用いたディジタル保護継電装置は、上記した原理に基づいてサンプリング同期制御を行なうため、伝送データ中に同期制御用のデータを付加する必要がある上、同期制御を確立させるためには伝送データの上りと下りの伝送遅延時間が同一でなければならないという第１の問題がある。
【００１２】
又、上りと下りの伝送遅延時間が同一である場合であっても、伝送遅延時間が変動するような伝送路や伝送方式の場合、サンプリング同期ずれがその都度発生するために保護継電装置の稼働率が低下するという第２の問題がある。このため、従来のサンプリング同期方法を用いたディジタル保護継電装置では、伝送遅延時間等の制約を満足する保護継電装置専用の伝送路を使用している。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、サンプリング同期にＧＰＳ受信機からの一定周期パルスを利用することで、保護継電装置における同期制御を容易とすると共に、データ伝送における伝送遅延時間に関する制約を緩和し、伝送路や伝送方式に対する自由度を高めたディジタル保護継電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に係るディジタル保護継電装置は、電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、前記演算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電流データとのベクトル和、即ち、差電流を計算する手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、事前に計算した前記差電流の値と近似の値となるように前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２に係るディジタル保護継電装置は、電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、前記演算手段は、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる自装置の電流データと、前記伝送手段から得られる他装置の電流データとの位相差を計算する手段を備え、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、事前に計算した前記位相差の値と近似の値となるように前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３に係るディジタル保護継電装置は、電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タイミングを測定する手段と、前記測定した受信タイミングを対向端に伝送する手段と自端及び対向端で測定した伝送信号の受信タイミングを基に対向する装置間の伝送遅延時間を演算する手段とを備え、上りと下りの伝送遅延時間が等しい条件の下で、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、前記演算した伝送遅延時間をもとに前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４に係るディジタル保護継電装置は、電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、対向する保護継電装置間の伝送信号の受信タイミングを測定する手段と、自端で測定した伝送信号の受信タイミングにより対向する装置からの伝送遅延時間を演算する手段とを備え、ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが正常に出力されている期間に、各装置において伝送遅延時間を演算・記録し、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、既に記録した前記伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとから、前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうサンプリング同期継続手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５に係るディジタル保護継電装置は、電力系統の保護・制御のために変電所等に複数台設置され、電力系統の電気量を同一タイミングでサンプリングしたデータを使用するディジタル保護継電装置であって、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して一定周期のパルスを出力するＧＰＳ受信機と、前記電気量のサンプリングタイミングの基となるクロック信号を発生するクロック発振器と、前記クロック発振器の出力するクロック信号を基に所定周波数のサンプリングパルスを発生させるサンプリングパルス発生手段と、前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスと前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスとのタイミング差を測定するタイミング差測定手段と、前記タイミング差測定手段で測定したタイミング差に基づいて、前記サンプリングパルス発生手段が出力するサンプリングパルスの周波数を補正する補正手段と、前記サンプリングパルス発生手段から得られるサンプリングパルスにしたがって電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得るアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データを他の保護継電装置との間で送受信する伝送手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から得られる電気量データと前記伝送手段から得られる他の保護継電装置からの電気量データとを使用して所定の演算を行なう演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づき所定の出力を行なう出力手段とを備えたディジタル保護継電装置において、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、自端あるいは相手端のいずれか１端子以上で電流差動リレーの動作感度を自動的に低下させるとともに、前記請求項１乃至４に記載のサンプリング同期継続手段の少なくとも２つ以上を組み合わせて前記クロック発振器の発生するクロック信号の周波数の補正を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によればＧＰＳ衛星の発信する信号にサンプリングパルスを同期させるよう構成したので、データ伝送の際の伝送遅延時間や上りと下りの時間差に関係なく、各々独立した複数の保護継電装置間でサンプリングタイミングを同一とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の同一時刻演算の原理図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態を示す構成図。
【図９】本発明の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態における電流差動リレーの動作特性図。
【図１２】本発明の第１２の実施の形態を示す構成図。
【図１３】本発明の第１３の実施の形態を示す構成図。
【図１４】本発明の第１４の実施の形態を示す構成図。
【図１５】本発明の第１５の実施の形態を示す構成図。
【図１６】本発明の第１６の実施の形態を示す構成図。
【図１７】本発明の第１７の実施の形態を示す構成図。
【図１８】従来の技術を説明する原理図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図１は２つの装置にて送電線を保護する場合の構成を示しており、送電線１の両端に位置する第１の端子ＳＳ１及び第２の端子ＳＳ２に保護継電装置１４ａ，１４ｂが設置されている。各端子には、送電線１を流れる電流を保護継電装置１４ａ，１４ｂでの処理に適する大きさに変成して取り込むための変流器２ａ，２ｂと保護継電装置１４ａ，１４ｂに応動する遮断器３ａ，３ｂとが設けられている。
【００２２】
保護継電装置１４ａ，１４ｂは、サンプリングパルス発生手段９ａ，９ｂから出力されるサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂにしたがって、アナログ／ディジタル変換手段１０ａ，１０ｂで電力系統の電気量をサンプリングして電気量データを得る。
【００２３】
得られた電気量データは伝送手段１１ａ，１１ｂで互いに伝送し、演算手段１２ａ，１２ｂにて自端の電気量データと相手端の電気量データとを使用した所定の演算を行ない、その演算結果に基づき出力手段１３ａ，１３ｂにて所定の出力を行なう。ここで、保護継電装置１４ａ，１４ｂにおいて同一時刻の電気量データを用いて演算を行なうには、各装置とも同一のタイミングで系統電気量をサンプリングする必要がある。
【００２４】
ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂはＧＰＳ衛星４からの電波を受信して同一タイミングの一定周期パルスＳ０を出力する。一方、クロック発振器６ａ，６ｂは各々クロック信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを出力する。このクロック信号Ｓ１ａとＳ１ｂは非同期である。
【００２５】
タイミング差測定手段７ａでは一定周期パルスＳ０とサンプリングパルスＳ２ａとのタイミング差を、又、タイミング差測定手段７ｂでは一定周期パルスＳ０とサンプリングパルスＳ２ｂとのタイミング差を測定し、そのタイミング差が０となるように各々補正手段８ａ，８ｂにてサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂの周波数を補正する。
【００２６】
この結果、互いに独立した装置である保護継電装置１４ａと１４ｂにおいて、非同期であったサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂが一定周期パルスＳ０を基準とした同一タイミングとなり、装置間の同期が確立する。
【００２７】
次に、同一時刻にサンプリングした電気量データ同士で演算を行なう原理を図２を用いて説明する。前述の手段により装置間の同期が確立した状態で各装置は一定周期パルスＳ０の入力時を起点としてサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂ毎に更新するカウンタＣＮａ，ＣＮｂを設けると、同一時刻のサンプリングデータに対し同一のカウンタ値を与えることができる。
【００２８】
したがって、伝送側から電気量データと共にこのカウンタ値を伝送し、一方、受信側はこのカウンタ値を読み取ることで、同一のカウンタ値の電気量データ同士を演算に使用することができるようになる。なお、対向装置間の伝送遅延時間がサンプリング周期未満であれば、必ずしも前述のカウンタを設ける必要はない。
【００２９】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星の発信する信号にサンプリングパルスを同期させるので、データ伝送の際の伝送遅延時間や上りと下りの時間差に関係なく、各々独立した複数の保護継電装置間でサンプリングタイミングを同一とすることができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図３において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は差電流演算手段１５ａ，１５ｂを付加したことである。
【００３１】
第１の実施の形態ではＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなると、タイミング差測定手段７ａ，７ｂ、補正手段８ａ，８ｂが機能せず、クロック発信器６ａ，６ｂの偏差により装置間の同期が徐々に外れていくことになる。
【００３２】
本実施の形態では、送電線１に事故がない状態において装置間の同期が確立している場合、両端の電流のベクトル和、所謂差電流が零となることを利用するものである。即ち、保護継電装置１４ａを主端、保護継電装置１４ｂを従端として、一旦装置間の同期が確立した後にＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、差電流演算手段１５ａ，１５ｂで求めた差電流が略零となるように、従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なう。
【００３３】
これにより、従端側の保護継電装置１４ｂのサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することになり、装置間の同期確立状態を継続することができる。
【００３４】
なお、例えば保護継電装置が設けられていない分岐負荷端子等が存在して常時ある程度の差電流が発生している場合は、差電流演算手段１５ａ，１５ｂで求めた常時の差電流値を記録しておき、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、差電流演算手段はＳ０が出力されなくなった以前の記録されてある差電流値と現差電流値との差に応じてサンプリングパルス幅を制御して、現差電流値が記録してある差電流値に近づくように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なうようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時においても、各装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図４において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は位相差演算手段１６ａ，１６ｂを付加したことである。
【００３７】
本実施の形態では、送電線１に事故がない状態において装置間の同期が確立している場合、両端の電流の位相差が零となることを利用するものである。即ち、保護継電装置１４ａを主端、保護継電装置１４ｂを従端として、一旦装置間の同期が確立した後にＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、位相差演算手段１６ａ，１６ｂで求めた電流の位相差が略零となるように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なう。
【００３８】
これにより、従端側の保護継電装置１４ｂのサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することになり、装置間の同期確立状態を継続することができる。
【００３９】
なお、前述と同じく例えば系統の状態により常時ある程度の位相差が発生している場合は、既に位相差演算手段１６ａ，１６ｂで求めた常時の位相差を記録しておき、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、既に記録した位相差と近似の値となるように従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なうようにしてもよい。
【００４０】
更に、系統の状態により潮流が流れていない場合は、電流の位相差を演算することができないので、電流が所定の値以下の場合は電流の位相差によらず、電圧の位相差によって補正を行なうようにしてもよい。なお、この場合は常時より位相差が発生しているので、常時の位相差と近似の値となるように補正を行なう。
【００４１】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時においても、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００４２】
（第４の実施の形態）
図５は本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。図５において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は伝送信号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、装置間の伝送遅延時間演算手段１８ａ，１８ｂを付加したことである。
【００４３】
本実施の形態では、上りと下りの伝送遅延時間が等しいという条件の下、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、例えば特公平１−８９０号で提案されている従来の技術と同様に伝送信号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂにて受信タイミングＴｍ，Ｔｓを測定し、伝送遅延時間演算手段１８ａ，１８ｂにて伝送遅延時間Ｔｄを求める。
【００４４】
即ち、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、従来の技術によるサンプリング同期方法に切換えて、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができるようにしたものである。
【００４５】
（第５の実施の形態）
図６は本発明の第５の実施の形態を示す構成図である。図６において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は伝送信号受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、装置間の伝送遅延時間演算手段１８ａ，１８ｂを付加したことである。
【００４６】
本実施の形態では、保護継電装置１４ａを主端、保護継電装置１４ｂを従端として、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスが正常に出力されている期間に、各装置において自端で測定した受信タイミングから伝送遅延時間を演算・記録しておき、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった時に、記録した伝送遅延時間と現在のデータ受信タイミングとから、従端側の保護継電装置１４ｂの補正手段８ｂを介してクロック信号Ｓ１ｂの周波数の補正を行なう。
【００４７】
これにより、従端側の保護継電装置１４ｂのサンプリングパルスＳ２ｂが主端側の保護継電装置１４ａのサンプリングパルスＳ２ａに追従することになり、装置間の同期確立状態を継続することができる。
【００４８】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時においても、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００４９】
（第６の実施の形態）
以下に本発明の第６の実施の形態を説明する。上記第２から第５の実施の形態では、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、各々が備えたサンプリング同期継続手段にて装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力するものであるが、これら第２から第５の実施の形態に示したサンプリング同期継続手段のうち少なくとも２つ以上を合わせ持ち、互いに補完しながら補正を行なうようにしても同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
例えば、第２，第３の実施の形態では、同期制御継続の手段として送電線を流れる電流を利用するため、電流が流れていないときには差電流や位相差を演算することができないが、このような状態の時は、電流を利用しない第４，第５の実施の形態によって同期制御の継続が可能となる。
【００５１】
又、第４，第５の実施の形態では、ＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなった後に、伝送路切換等により上りと下りの伝送遅延時間に新たな差が生じた場合は、その変化を検出できないが、変化によって差電流や電流の位相差が発生するので、第２，第３の実施の形態によって同期制御の継続が可能となる。このように、原理の異なる複数の同期制御継続手段を合わせ持つことで、より柔軟に対応できるシステムを実現できる。
【００５２】
（第７の実施の形態）
図７は本発明の第７の実施の形態を示す構成図である。図７において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は設定値入力手段１９ａ，１９ｂ、条件判定手段２０ａ，２０ｂを付加したことである。
【００５３】
上記第２から第５の実施の形態では、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えた時、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが出力できない時に、各々が備えたサンプリング同期継続手段にて装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力するものであるが、この状態が長時間継続した場合や、系統に事故が発生して差電流や位相差が発生し得る状態となった場合、又、伝送遅延時間の変動等により受信タイミングが急変した場合は、各実施形態によっても同期ずれが生じることになる。
【００５４】
本実施の形態によれば、サンプリング同期継続手段による制御状態が長時間継続し、各装置の発振器の個体差によって徐々にサンプリングタイミングにズレが生じて、保護リレーが誤動作に至るような場合に、その継続時間の限界値や、差電流や位相差の限界値、相手端装置からのデータ受信タイミングの変動の限界値を、設定値入力手段１９ｓ，１９ｂに入力し、条件判定手段２０ａ，２０ｂにて当該限界値を超えた場合には各装置間のサンプリングタイミングの同時性が失われたと判断すると共に、出力手段からの誤出力を防止することができる。
【００５５】
（第８の実施の形態）
以上は本発明の第１から第７の実施の形態について述べたが、各実施の形態の保護継電装置に次のような機能を持たせるようにしてもよい。複数の保護継電装置にて取得した電気量データは全て同一タイミングでサンプリングされたものであり、それらの電気量データを収集して比較検討を行なうことや新たな演算を行なうことは有効である。
【００５６】
又、保護継電装置にて実施した演算結果を収集して各装置の状態を確認することも有効である。そこで、図８に示すように保護継電装置に前述のデータを出力するデータ出力手段２１ａ，２１ｂを設けることで、別装置におけるデータの二次利用を可能とすることができる。なお、独立したデータ出力手段２１ａ，２１ｂとして付加せずに、伝送手段１１ａ，１１ｂを介してデータを出力できるようにしてもよい。
【００５７】
（第９の実施の形態）
一方、前述した各実施の形態は、保護対象として２端子の送電線を保護する場合について述べたが、３端子以上の多端子送電線を保護する場合や、変電所の母線や変圧器を保護する場合、更にはそれらを複合的に保護する場合にも前述同様に適用実施できるものである。
【００５８】
（第１０の実施の形態）
又、図９に示すようにＧＰＳ受信機５ｃを保護継電装置とは別置きの装置とする形態や１台のＧＰＳ受信機５ｄから複数の保護継電装置に一定周期パルスＳ０を分配する形態としても前述同様に適用実施できるものである。
【００５９】
（第１１の実施の形態）
図１０は本発明の第１１の実施の形態を示す構成図である。図１０において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１との差異は、演算手段１２ａ，１２ｂより低い動作感度を持つ演算手段１２ａ１，１２ｂ１及び一定周期パルス検出手段２２ａ，２２ｂを付加したことである。
【００６０】
第１の実施の形態ではＧＰＳ衛星４からの電波が途絶えたり、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０が出力できなくなると、伝送路の状態により装置間の同期精度が低下する可能性がある。そのまま長期間運用すると同期誤差の蓄積により差電流の演算誤差が増大し、電流差動リレーが誤動作する可能性が考えられる。
【００６１】
本実施の形態では、ＧＰＳ受信機５ａ，５ｂからの一定周期パルスＳ０の出力状態を監視し、出力が異常又は停止した場合に演算手段１２ａ，１２ｂを低感度な動作特性の演算手段１２ａ１，１２ｂ１に切り換える。
【００６２】
図１１は演算手段１２ａ，１２ｂ及び１２ａ１，１２ｂ１の動作特性を示したものである。サンプリング同期誤差による電流差動演算の誤差は電流の大きいほど大きくなるため、比率特性を低感度化する。図１１では横軸を流入電流Ｉｉ、縦軸を流出電流Ｉｏ、Ｉｔａｐを最小感度整定とし、小電流域特性ＤＦ１，大電流域特性ＤＦ２は例えば次の式で与えられ、演算手段１２ａ，１２ｂで行なうものとする。
（数３）
ＤＦ１：Ｉｏ≦Ｋ１（Ｉｉ−Ｉｔａｐ）
ＤＦ２：Ｉｏ≦Ｉｋｓｃ
【００６３】
なお、Ｉｋｓｃは最大流出電流でＣＴ飽和による誤動作を防ぐため、これ以上の領域は不動作としている。又、一般にＩｔａｐは最小事故電流から決める。又、Ｋ１は比率特性係数である。一定周期パルスＳ０が異常又は停止した場合、小電流域特性ＤＦ１を演算手段１２ａ１，１２ｂ１で行なうものとする。又、最小感度整定Ｉｔａｐを例えば（Ｉｔａｐ×１．２）等に置き換えたり、前述の比率特性係数を小さくすることで最小感度を低くしても良い。
【００６４】
本実施の形態によれば、サンプリング同期誤差の影響によって電流差動演算が誤動作する危険性を低減でき、一定周期パルスＳ０が得られないときの運用条件を緩和することができる。
【００６５】
（第１２の実施の形態）
図１２は本発明の第１２の実施の形態を示す構成図である。図１２において図８と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図８との差異は、解除入力手段３２ａ，３２ｂ、受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、タイミング差演算手段２３ａ，２３ｂを付加したことである。差電流演算手段１５ａ，１５ｂは位相差演算手段１６ａ，１６ｂでも良い。
【００６６】
第７の実施の形態では、条件判定手段２０ａ，２０ｂにて各装置間のサンプリングタイミングの同時性が失われたと判断した場合に、出力手段からの誤出力を防止する。この時、ＧＰＳ信号が回復して定周期パルスが得られない限りは出力手段のロックを解除しないのが誤動作防止の観点からは安全な制御である。
【００６７】
しかしＧＰＳ信号が回復しない場合でも、上り下りの伝送路が健全で、かつ上り下りの伝送遅延時間差が一定である場合には、その伝送遅延時間差を固定的に補正することによって上り下りの伝送遅延時間が等価である場合と同様に扱うことができ、従来の技術の説明で記した同期方式を用いて、タイミング差演算手段２３ａ、２３ｂにて両端子の受信タイミングの差をとることでサンプリング同期を取ることが可能であり、電流差動リレーを運用可能である。
【００６８】
図１２の形態では、従来の前記同期方式を用いてサンプリング同期を行なえる伝送路状態の時、解除入力手段３２ａに入力を与えることによって、自装置の条件判定手段２０ａへは直接、相手装置の条件判断手段２０ｂへは伝送手段１１ａ，１１ｂを介して出力手段１３ａ，１３ｂのロックを解除させることができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ信号が長期間失われた場合でも伝送路の上り下りの伝送遅延時間差が一定であれば電流差動リレーによる保護を行なうことができ、装置の運用率を向上させることができる。
【００７０】
（第１３の実施の形態）
図１３は本発明の第１３の実施の形態を示す構成図である。図１３において図８と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図８との差異は受信タイミング測定手段１７ａ，１７ｂ、タイミング差演算手段２３ａ，２３ｂを付加したことである。差電流演算手段１５ａ，１５ｂは位相差演算手段１６ａ，１６ｂでも良い。
【００７１】
第１２の実施の形態では、一度出力手段１３ａ，１３ｂをロックすると解除するには外部から解除入力手段３２ａ，３２ｂに入力を与える必要がある。しかし、伝送路の伝送遅延時間の変化が制限又は保証されているような場合は、差電流又は位相差が所定の範囲内であることと、タイミング差測定手段２３ａ，２３ｂから装置間タイミング差が所定の範囲内であるという結果が得られれば、装置間のサンプリング同期は取れていると断定することが可能である。
【００７２】
その場合には、差電流演算手段１５ａ，１５ｂ及びタイミング差測定手段２３ａ，２３ｂの結果を受けて、装置間のサンプリング同期状態を判断し、自動的に出力手段１３ａ，１３ｂのロックを解除する。
【００７３】
本実施の形態によれば、一旦出力手段１３ａ，１３ｂをロックする状態に装置が遷移したとしても伝送路の回復によって自動的に運用を再開でき、運転員の省力化及び運用率の向上が図れる。
【００７４】
（第１４の実施の形態）
図１４は本発明の第１４の実施の形態を示す構成図である。図１４において図１３と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１３との差異はタイミング差急変検出手段２４ａ，２４ｂを付加したことである。
【００７５】
ＧＰＳ信号が失われた状態で、装置間タイミング差測定手段２３ａ，２３ｂを有効にし、従来の前記同期方式によるサンプリング同期で運用していることを想定する。このとき、伝送路の切換などにより伝送遅延時間が変化し、上り下りの伝送遅延時間が等価でなくなった場合、装置間タイミング差測定手段２３ａ，２３ｂから見かけ上サンプリング同期誤差（＝上り下り遅延時間の差の半分）が出ているような測定結果が得られる。この測定結果通り、サンプリングパルスの補正をかけてしまうと、その補正した分が、そのまま装置間のサンプリング同期誤差になってしまう。
【００７６】
この状態が長時間継続する場合は出力手段１３ａ、１３ｂをロックする必要がある。ただし、上り下りの伝送路が独立に切り換えられる通信網などでは、上りと下りの伝送路それぞれを切り換える時刻の時間差だけ上り下りの伝送遅延時間が等価でなくなるという形態もある。
【００７７】
例えば、上り下りの伝送遅延時間が各々１ｍｓで運用されていて、上りの伝送路が伝送遅延時間４ｍｓのルートに切り替わり、その２秒後に下りの伝送路も伝送遅延時間４ｍｓのルートに切り替わる通信路などが該当する。その場合は２秒間だけ上り４ｍｓ、下り１ｍｓの伝送遅延時間になり、装置間タイミング差測定手段２３ａ，２３ｂの処理においては、遅延時間の差３ｍｓの半分である１．５ｍｓのサンプリング同期誤差が発生しているように見える。
【００７８】
この１．５ｍｓをそのまま補正手段８ａ，８ｂでサンプリングパルスを補正すると実際の装置間サンプリング同期誤差１．５ｍｓが生じてしまう。そのため、図１４ではタイミング差急変検出手段２４ａ，２４ｂを設け、装置間タイミング差が急に変化したとき、一定時間だけサンプリングパルスの補正を中止する。
【００７９】
タイミング差の変化の要因として、誤差とサンプリングのすべりと伝送路の変化があるが、この場合の“急に変化したとき”とは伝送路の変化のことを指す。誤差とサンプリングのすべりにマージンを加えたある閾値を設けておき、タイミング差の変化量がその値よりも大きければ伝送路の変化として扱うといった処理をしている。一例を具体的な数値で例えると、タイミング差の計算を４０ｍｓ毎に行なうとして、計算したタイミング差が４０μｓ以上変化しているとき伝送遅延時間の急変と判断する。
【００８０】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ信号を失って従来の前記同期方式によるサンプリング同期で運用を行っている時に、一時的に上り下りの伝送遅延時間が等価でなくなったとしても電流差動リレーをロックすることなく運用を継続することができ、運用率の向上が図れる。
【００８１】
（第１５の実施の形態）
図１５は本発明の第１５の実施の形態を示す構成図である。図１５において図５と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図５との差異は正相電圧演算手段２５ａ，２５ｂを付加したことである。正相電圧演算手段２５ａ，２５ｂはアナログ／ディジタル変換手段１０ａ，１０ｂから得られる電圧データから正相電圧を求める。求めた正相電圧は伝送手段１１ａ，１１ｂを介して送受信され、位相差演算手段１６ａ，１６ｂで位相差を得る。
【００８２】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが得られない場合に、電力系統の潮流が少なく電流データで位相差を求めることが困難なときにおいても、電圧データによる位相差を得ることができ、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００８３】
（第１６の実施の形態）
図１６は本発明の第１６の実施の形態を示す構成図である。図１６において図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図４との差異は充電電流設定手段２６ａ，２６ｂ、充電電流算出手段２７ａ，２７ｂ、充電電流除去手段２８ａ，２８ｂを付加したことである。
【００８４】
充電電流設定手段２６ａ，２６ｂは定格電圧Ｖｎ時に流れる充電電流量Ｉｃｎを外部から与え、保持することができる。実際に流れる充電電流Ｉｃは、アナログ／ディジタル変換手段１０ａ，１０ｂから得られる電圧データＶを用いて、下記の式で求めることができる。
（数４）
Ｉｃ＝（Ｖ／Ｖｎ）×Ｉｃｎ
【００８５】
得られたＩｃを充電電流除去手段２８ａ，２８ｂに与え、アナログ／ディジタル変換手段１０ａ，１０ｂから得られる電流データＩから充電電流成分を除去することができ、位相差演算手段１６ａ，１６ｂにて充電電流による誤差を排した位相差を求めることができる。
【００８６】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが得られない場合、充電電流が大きい場合でも充電電流に影響されずに電流位相差を求めることができ、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００８７】
（第１７の実施の形態）
図１７は本発明の第１７の実施の形態を示す構成図である。図１７において図１５と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態と図１５との差異は電流レベル判定手段２９ａ，２９ｂ、位相差演算入力切換手段３０ａ，３０ｂを付加したことである。位相差の算出に電圧データを使う場合は流れる電流による位相ズレが問題であり、電流データを使う場合は潮流が少ないときに十分な有効数字が得られないことが問題である。
【００８８】
図１７では電流レベル判定手段２９ａ，２９ｂを設け、電流の振幅が小さいときには電圧データを用いて位相差演算を行なうように位相差演算入力切換手段３０ａ，３０ｂを制御し、電流の振幅が大きいときには電流データを用いるように位相差演算入力手段３０ａ，３０ｂを制御する。
【００８９】
例えば、電流振幅の大小を判断する基準値を説明すると、Ａ／Ｄ変換されたアナログデータの絶対値が小さいと量子化誤差の影響が大きく、位相差演算結果が十分な有効数字で得られない。例えば、位相差演算の必要精度を２°とした場合は、２°以内の誤差で位相差を算出できる電流値を下回ったら電圧を使用するようにする。
【００９０】
本実施の形態によれば、ＧＰＳ衛星からの電波が途絶えたとき、もしくは前記ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスが得られない場合、潮流の大小に関わらず位相差を求めることができ、装置間で同期のとれたサンプリングパルスを継続して出力することができる。
【００９１】
なお、上述した実施の形態では、タイミング差測定手段において、ＧＰＳ受信機からの一定周期パルスとサンプリングパルス発生手段からのサンプリングパルスとのタイミング差に基づいて、当該サンプリングパルスの周波数を補正して説明しているが、サンプリングパルス発生手段の代わりにクロック発振器のクロック信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを用いてタイミング差を求めサンプリングパルスＳ２ａ，Ｓ２ｂの周波数を補正しても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１      送電線
２ａ，２ｂ      変流器
３ａ，３ｂ      遮断器
４        ＧＰＳ衛星
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ      ＧＰＳ受信機
６ａ，６ｂ      クロック発振器
７ａ，７ｂ      タイミング差測定手段
８ａ，８ｂ      補正手段
９ａ，９ｂ      サンプリングパルス発生手段
１０ａ，１０ｂ      アナログ／ディジタル変換手段
１１ａ，１１ｂ      伝送手段
１２ａ，１２ｂ      演算手段
１３ａ，１３ｂ      出力手段
１４ａ，１４ｂ      保護継電装置
１５ａ，１５ｂ      差電流演算手段
１６ａ，１６ｂ      位相差演算手段
１７ａ，１７ｂ      到着タイミング測定手段
１８ａ，１８ｂ      伝送遅延時間演算手段
１９ａ，１９ｂ      設定値入力手段
２０ａ，２０ｂ      条件判定手段
２１ａ，２１ｂ      データ出力手段
２２ａ，２２ｂ      一定周期パルス検出手段
２３ａ，２３ｂ      タイミング差演算手段
２４ａ，２４ｂ      タイミング差急変検出手段
２５ａ，２５ｂ      正相電圧演算手段
２６ａ，２６ｂ      設定入力手段
２７ａ，２７ｂ      充電電流算出手段
２８ａ，２８ｂ      充電電流除去手段
２９ａ，２９ｂ      電流レベル判定手段
３０ａ，３０ｂ      位相差演算入力切換手段
３１ａ，３１ｂ      変成器
３２ａ，３２ｂ      解除入力手段
ＳＳ１      第１の端子
ＳＳ２      第２の端子
Ｓ０        一定周期パルス
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ      クロック信号
Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ      サンプリングパルス
ＣＮａ，ＣＮｂ      カウンタ
ΔＴ      サンプリングタイミングのずれ
Ｔ        サンプリング周期
Ｔｍ      主端で測定した受信タイミング
Ｔｓ      従端で測定した受信タイミング
Ｔｄ      伝送遅延時間
Ｆ０      従端→主端方向のサンプリング同期フラグ
Ｆ１      主端→従端方向のサンプリング同期フラグ
Ｔ０      サンプリング同期フラグ往復に要するサンプリング間隔
【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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【図１８】
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