(57)【要約】【課題】ＧＰＳ衛星からの信号を用いて高精度に時刻同期制御を行う。【解決手段】ＧＰＳ受信部１１０２が受信した１０ミリ秒周期のＧＰＳ信号に基づき、サンプリング信号生成部１１０４が１０ミリ秒周期で信号生成カウンタをリセットし、１０ミリ秒よりも短い周期でカウンタ値を更新し、所定のカウンタ値でサンプル信号を出力する。デジタルデータ生成部１１０８は、１０ミリ秒周期でオフセットカウンタをリセットし、１０ミリ秒よりも短い周期でオフセットカウンタのカウンタ値を更新し、サンプル信号入力時のカウンタ値と、１０ミリ秒単位での時間の導出のためのベース値とを用いてサンプル信号入力時刻を算出し、タイムスタンプを生成し、サンプル信号入力時に電気量取込部１１０７から読み込んだ電気量を示すデータにタイムスタンプを付加し、通信部１１０９から管理装置１１１０に送信する。以上の動作を各データ収集装置１００で行う。【選択図】図１
2013178099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムスタンプを生成するデータ処理装置であって、
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から、１秒未満のＧＰＳ信号周期にてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の時間幅の積算に基づく、時刻算出に用いられるベース値を設定するベース値設定部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第１のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、カウンタ値が特定の値のときに所定の信号をカウンタ信号として生成し、出力するカウンタ信号生成部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第２のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第２のカウンタのカウンタ値を更新するとともに、前記カウンタ信号生成部により生成されたカウンタ信号を入力し、前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値と、前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値とを用いて、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出し、算出した時刻を示すタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部とを有することを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
前記ＧＰＳ受信部は、
１０ミリ秒のＧＰＳ信号周期にてＧＰＳ信号を受信し、
前記ベース値設定部は、
ＧＰＳ信号周期ごとに、１０ミリ秒単位の時間の積算を表すベース値を設定し、
前記タイムスタンプ生成部は、
前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値により表される１０ミリ秒単位の時間の積算と、前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値により表される１０ミリ秒よりも小さい単位での時間とを用いて、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記タイムスタンプ生成部は、
前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値に前記カウンタ更新周期を乗算した値を、前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値に加算して、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記カウンタ信号生成部は、
１２．５ナノ秒のカウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、２５０マイクロ秒周期でカウンタ信号を生成し、出力することを特徴とする請求項２又は３に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
前記カウンタ信号生成部は、
前記カウンタ信号として、所定のサンプリング対象データに対するサンプリングのためのサンプリング信号を生成し、
前記タイムスタンプ生成部は、
前記カウンタ信号生成部からサンプリング信号を入力した際に、前記サンプリング信号を入力した時刻を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項６】
前記タイムスタンプ生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生した場合に、タイムスタンプの生成を停止し、
前記カウンタ信号生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生した場合に、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせた第１のカウンタのカウンタ値のリセットを行わずに、前記カウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、カウンタ値が特定の値のときにカウンタ信号を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項７】
前記ＧＰＳ受信部は、
所定の複数ＧＰＳ信号周期分のＧＰＳ信号を、１フレームとして受信し、
前記タイムスタンプ生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生してタイムスタンプの生成を停止している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した後、フレームの先頭位置のＧＰＳ信号から当該フレームの終端位置のＧＰＳ信号までが前記ＧＰＳ受信部により正常に受信された際にタイムスタンプの生成を再開し、
前記カウンタ信号生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生してＧＰＳ信号周期の開始に合わせた第１のカウンタのカウンタ値のリセットを行わずにカウンタ信号を生成している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した時点で、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせた第１のカウンタのカウンタ値のリセットを再開することを特徴とする請求項６に記載のデータ処理装置。
【請求項８】
前記タイムスタンプ生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生した場合に、タイムスタンプの生成を停止し、
前記カウンタ信号生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生した場合に、カウンタ信号の生成を停止することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のデータ処理装置。
【請求項９】
前記ＧＰＳ受信部は、
所定の複数ＧＰＳ信号周期分のＧＰＳ信号を、１フレームとして受信し、
前記タイムスタンプ生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生してタイムスタンプの生成を停止している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した後、フレームの先頭位置のＧＰＳ信号から当該フレームの終端位置のＧＰＳ信号までが前記ＧＰＳ受信部により正常に受信された際にタイムスタンプの生成を再開し、
前記カウンタ信号生成部は、
ＧＰＳ信号に異常が発生してカウンタ信号の生成を停止している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した時点で、カウンタ信号の生成を再開することを特徴とする請求項８に記載のデータ処理装置。
【請求項１０】
タイムスタンプを生成するコンピュータが行うデータ処理方法であって、
前記コンピュータが、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から、１秒未満のＧＰＳ信号周期にてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信ステップと、
前記コンピュータが、ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の時間幅の積算に基づく、時刻算出に用いられるベース値を設定するベース値設定ステップと、
前記コンピュータが、ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第１のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、カウンタ値が特定の値のときに所定の信号をカウンタ信号として生成し、出力するカウンタ信号生成ステップと、
前記コンピュータが、ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第２のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第２のカウンタのカウンタ値を更新するとともに、前記カウンタ信号生成ステップにより生成されたカウンタ信号を入力し、前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値と、前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値とを用いて、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出し、算出した時刻を示すタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成ステップとを有することを特徴とするデータ処理方法。
【請求項１１】
タイムスタンプを生成するコンピュータに、
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から、１秒未満のＧＰＳ信号周期にてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信ステップと、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の時間幅の積算に基づく、時刻算出に用いられるベース値を設定するベース値設定ステップと、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第１のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、カウンタ値が特定の値のときに所定の信号をカウンタ信号として生成し、出力するカウンタ信号生成ステップと、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第２のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第２のカウンタのカウンタ値を更新するとともに、前記カウンタ信号生成ステップにより生成されたカウンタ信号を入力し、前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値と、前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値とを用いて、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出し、算出した時刻を示すタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成ステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時刻同期制御技術に関し、特に、送電線や母線の電気量を収集する装置における時刻同期制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線や母線の電気量（電圧、電流）を複数個所で収集し、それらの電気量から異常を検出すると即座に系統を遮断、事故の波及を抑制する保護制御システムは、収集した電気量の位相ずれを低減するために、収集地点間で同期の取れた信号を電気量収集の基準として必要とする。
近年では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号を用いて、基準となる信号を生成している。
従来のＧＰＳ衛星からの信号を使用して基準となる信号を生成しているデータ収集装置は、ＧＰＳ衛星からの送信信号を解読し、１秒毎に更新されるクロック信号を生成し、そのクロック信号を基準として同期制御を行っている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０５１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電力系統では社会的な重要度がますます増加してきており、従来に比べてより高精度に異常を検出し、事故の波及を抑制することが必須である。
このため、ＧＰＳ信号を使用した従来のデータ収集装置は、１秒毎に同期が更新されるクロック信号を使用して同期制御を行っているが、データ収集装置内で使用しているクロック発振回路の周波数偏差に個体差があるため、データ収集装置間の同期が大きくずれ、同期精度が低下するという課題がある。
また、同期精度の低下を回避するために、高精度のクロック発振回路を使用する方法があるが、回路規模やコストが増加するという課題がある。
例えば、１秒周期で同期処理を実行した場合のクロック発振回路の周波数偏差による同期誤差は以下の通りである。
通常の電子機器では、周波数偏差が５０ｐｐｍ程度の水晶発振器が広く使用されているが、保護制御システムでは電気量の収集には数マイクロ秒の同期精度が求められるため、同期誤差を低く抑える必要がある。
【０００５】
【表１】
2013178099.tif 000003
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決することを主な目的とし、ＧＰＳ衛星から送信される信号を用いて、高精度に時刻同期制御を行うことを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るデータ処理装置は、
タイムスタンプを生成するデータ処理装置であって、
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から、１秒未満のＧＰＳ信号周期にてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の時間幅の積算に基づく、時刻算出に用いられるベース値を設定するベース値設定部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第１のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にて第１のカウンタのカウンタ値を更新し、カウンタ値が特定の値のときに所定の信号をカウンタ信号として生成し、出力するカウンタ信号生成部と、
ＧＰＳ信号周期ごとに、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせて第２のカウンタのカウンタ値をリセットしてから、前記第１のカウンタのカウンタ値の更新に同期させて第２のカウンタのカウンタ値を更新するとともに、前記カウンタ信号生成部により生成されたカウンタ信号を入力し、前記カウンタ信号を入力した時点でのＧＰＳ信号周期に設定されているベース値と、前記カウンタ信号を入力した時点での前記第２のカウンタのカウンタ値とを用いて、前記カウンタ信号を入力した時刻を算出し、算出した時刻を示すタイムスタンプを生成するタイムスタンプ生成部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせてカウンタ値をリセットすることでカウントのずれを最小限に抑えながら、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にてカウンタ値を更新し、カウンタ値を用いて時刻計測を行うことで、ＧＰＳ信号周期よりも小さい単位での高精度の時刻計測が可能であり、高精度な時刻同期制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るデータ収集装置の構成例を示す図。
【図２】実施の形態１に係るタイミング信号生成部の動作例を示す図。
【図３】実施の形態１に係るサンプリング信号部の動作例を示す図。
【図４】実施の形態２に係るデータ収集装置の構成例を示す図。
【図５】実施の形態２に係るＧＰＳ受信信号の異常例を示す図。
【図６】実施の形態２に係るサンプリング信号部の動作例を示す図。
【図７】実施の形態２に係るサンプリング信号部の動作例を示す図。
【図８】ＩＲＩＧ−Ｂタイムフレームを示す図。
【図９】実施の形態１及び２に係るデータ収集装置のハードウェア構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
本実施の形態では、低コストのクロック発振回路とＧＰＳ衛星から送信される信号を用いて、より高精度に同期制御可能なデータ収集装置を説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１に係るデータ収集装置の構成例を示す。
【００１２】
図１において、ＧＰＳ衛星１１００はＧＰＳ時刻情報を送信する人工衛星である。
また、データ収集装置１００は、送電線や母線の電気量を収集し、収集結果を通知する収集データを後述の管理装置１１１０に送信する。
図１では、ｎ台のデータ収集装置１００が管理装置１１１０に収集データを送信する。
データ収集装置１００は、データ処理装置の例である。
管理装置１１１０は、ｎ台のデータ収集装置１００からの収集データを受信し、電力系統の異常を検出し、系統を遮断することにより事故の波及を抑制する。
【００１３】
次に、データ収集装置１００の構成例を説明する。
ここでは、データ収集装置１の構成例を説明するが、他のデータ収集装置でも同じ構成とする。
【００１４】
ＧＰＳアンテナ１１０１は、ＧＰＳ衛星１１００からの送信信号を受信するためのアンテナである。
ＧＰＳ受信部１１０２は、ＧＰＳアンテナ１１０１で受信したＧＰＳ衛星１１００からのＧＰＳタイムフレーム信号を解読する。
タイミング信号生成部１１０３は、ＧＰＳ受信部１１０２のデータからＧＰＳデータ受信タイミング信号とタイムフレーム先頭信号を生成する。
サンプリング信号生成部１１０４は、タイミング信号生成部１１０３からのＧＰＳデータ受信タイミング信号に同期してサンプリング信号を生成する。詳細は、後述するが、サンプリング信号生成部１１０４はカウンタ信号生成部の例である。
ベース値設定部１１０５は、ＧＰＳ受信部１１０２のデータから絶対時刻を抽出し、ＧＰＳ信号周期ごとにベース値を設定する。
ベース値テーブル記憶部１１０６は、ベース値設定部１１０５により設定されたベース値を格納するベース値テーブルを記憶する。
電気量取込部１１０７は、電力系統からの電気量を取り込む。
デジタルデータ生成部１１０８は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号とタイムフレーム先頭信号、ベース値テーブルからタイムスタンプを生成し、電気量取込部１１０７からの電気量（サンプリング対象データ）をサンプリング信号のタイミングでサンプリングして生成したデジタルデータにタイムスタンプを付加する。デジタルデータ生成部１１０８は、タイムスタンプ生成部の例である。
通信部１１０９は、デジタルデータ生成部１１０８で生成されたデジタルデータを収集データとして管理装置１１１０に送信する。
なお、図１に示したＧＰＳ受信部１１０２、タイミング信号生成部１１０３、サンプリング信号生成部１１０４、ベース値設定部１１０５、電気量取込部１１０７、デジタルデータ生成部１１０８、通信部１１０９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）が実行するプログラムにより実現されていてもよいし、回路等のハードウェアにより実現されていてもよい。
また、ベース値テーブル記憶部１１０６は、磁気ディスク装置やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フリップフロップによるデータ保持回路等により実現される。
【００１５】
次に動作について説明する。
【００１６】
まずＧＰＳ衛星１１００から送信されたＧＰＳ時刻情報は、ＧＰＳアンテナ１１０１で受信され、ＧＰＳ受信部１１０２でビットデータに解読される。
ビットデータは、１秒周期で絶対時刻を示す、１０ミリ秒周期のＧＰＳタイムフレーム信号から構成されている。
なお、ＧＰＳタイムフレーム信号における１０ミリ秒ごとの各スロットにおける個々の信号がＧＰＳ信号の例に相当し、ＧＰＳタイムフレーム信号の１０ミリ秒の信号周期がＧＰＳ信号周期に相当する。
ＧＰＳタイムフレーム信号の例として、国際標準ＩＥＥＥ１３４４で電力系の用途として定義しているＩＲＩＧ−Ｂ１２０がある。
【００１７】
図８に、ＩＲＩＧ−Ｂ１２０のタイムフレームを示す。
ＩＲＩＧ−Ｂ１２０のタイムフレームでは、１フレームは１秒で、リファレンスマーカがフレームの先頭になる。１０ミリ秒毎に１ビットのデータを受信し、１秒間に１００ビットのデータを受信する。
また、１０ミリ秒毎タイミングは、１０ミリ秒毎の時報となっている。
このため、１０ミリ秒を最小単位とした時刻を得ることができるとともに、装置間で１０ミリ秒単位での時間同期をとることができる。
ＩＲＩＧ−Ｂ１２０のタイムフレームでは、秒の先頭を０として、１０ミリ秒受信毎にタイムフレームフェーズはＰｆ→０２→０３→０４→０５→０６→０７→０８→０９→Ｐ１→１１→１２→・・・→９８→９９→Ｐ０→Ｐｆ→・・・と繰り返す（Ｐｆはリファレンスマーカ、Ｐ０〜Ｐ９はマーカである。０２、０３等はビット位置を示すが、図８では図示を省略している）。
図８において、ＳＥＣＯＮＤＳと表示されている間の信号は絶対時刻における「秒」を通知し、ＭＩＮＵＴＥＳと表示されている間の信号は絶対時刻における「分」を通知し、ＨＯＵＲＳと表示されている間の信号は絶対時刻における「時」を通知し、ＤＡＹＳ  ＯＦ  ＹＥＡＲと表示されている間の信号は絶対時刻における「年当りの通算日」を通知する。
図８の例では、これらの信号から「１８３日１５時３９分２９秒」という時刻が判別でき、また、図８の下段で矢印で示されているビット位置は、「０．７８秒」に相当し、このため、当該ビット位置は「１８３日１５時３９分２９．７８秒」という時刻に相当する。
【００１８】
タイミング信号生成部１１０３の動作を図２を使用して説明する。
図２において、タイミング信号生成部１１０３はＧＰＳ受信部１１０２からＧＰＳタイムフレーム信号を入力し、ＧＰＳタイムフレーム信号から１０ミリ秒周期のＧＰＳデータ受信タイミング信号と、１秒周期のタイムフレーム先頭信号を生成する。
【００１９】
サンプリング信号生成部１１０４の動作を図３を使用して説明する。
図３の＜拡大図＞以外の部分は、図２と同じである。
図３の＜拡大図＞において、サンプリング信号生成部１１０４は、タイミング信号生成部１１０３から出力されるＧＰＳデータ受信タイミング信号を入力し、サンプリング信号生成部１１０４内の信号生成カウンタ（第１のカウンタの例）のカウンタ値をリセット（ゼロクリア）する。
サンプリング信号生成部１１０４は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号（つまり、ＧＰＳ信号周期の開始）に合わせてカウンタ値をリセットすることでカウントのずれを最小限に抑えている。
ＧＰＳデータ受信タイミング信号の入力間隔の間は、サンプリング信号生成部１１０４は、信号生成カウンタをサンプリング信号生成部１１０４の動作クロック周期（カウンタ更新周期の例）（図示せず）でインクリメントし、信号生成カウンタの所定のカウンタ値（図３の＜拡大図＞においては、０、Ｎ、２＊Ｎ、…）でサンプリング信号（カウンタ信号の例）を生成し、出力する。
つまり、サンプリング信号生成部１１０４の動作クロック周期（カウンタ更新周期の例）は、ＧＰＳタイミング信号の周期である１０ミリ秒よりも短い周期である。
サンプリング信号生成部１１０４の動作クロック周期は、例えば、１２．５ナノ秒（動作周波数：８０ＭＨｚ）であり、サンプリング信号の生成周期は、例えば、２５０マイクロ秒（動作クロック周期の２００００倍）である。
２５０マイクロ秒のサンプリング信号の生成周期は、ＧＰＳタイミング信号のＧＰＳ信号周期である１０ミリ秒の４０分の１である。
尚、上記の動作クロック周期、サンプリング信号生成周期は一例であり、これ以外の値であっても構わない。
【００２０】
また、サンプリング信号生成部１１０４は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号を１０ミリ秒周期で検出できない場合、信号生成カウンタをクリアせず、所定のカウント（図３の＜拡大図＞においては、ｍ＊Ｎ、…）でサンプリング信号を生成する。
【００２１】
ベース値設定部１１０５は、ＧＰＳ受信部１１０２からのビットデータから絶対時刻（例えば、年情報、年当りの通算日、日当たりの通算秒、閏秒など）を抽出し、各タイムフレームフェーズ（ＧＰＳ信号周期ごと、つまり、１０ミリ秒ごと）に対応したベース値を設定し、ベース値テーブル記憶部１１０６のベース値テーブルに格納する。
ベース値設定部１１０５のベース値は、図８において示したように、１０ミリ秒の積算に基づく値であり、１０ミリ秒単位での時間の導出のための値である。
ベース値テーブルは、例えば図２の＜拡大図＞に示される形式でもよい。
図２の＜拡大図＞のベース値は１秒以下の時間のみを示したもので、単位はマイクロ秒である。
タイムフレームのフェーズが進む毎に（１０ミリ秒単位のビット受信が行われる毎に）、１０ミリ秒（１００００マイクロ秒）進んだ値がベース値に設定される。
なお、図２の＜拡大図＞のベース値では、図示を省略しているが、ベース値テーブルでは、秒以上の単位の時間も管理している。
【００２２】
電気量取込部１１０７は、電力系統の電気量（電流、電圧など）を取込み、所定の値に変換して出力する。
【００２３】
デジタルデータ生成部１１０８の動作を図２の＜拡大図＞を使用して説明する。
デジタルデータ生成部１１０８は、タイミング信号生成部１１０３からのＧＰＳデータ受信タイミング信号を受信すると、デジタルデータ生成部１１０８内のオフセットカウンタ（第２のカウンタの例）のカウンタ値をリセット（ゼロクリア）し、ベース値テーブルからタイムフレームフェーズに合ったベース値をデジタルデータ生成部１１０８内のベース値レジスタにロードする。
このように、デジタルデータ生成部１１０８は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号（つまり、ＧＰＳ信号周期の開始）に合わせてカウンタ値をリセットすることでカウントのずれを最小限に抑えている。
更に、タイムフレーム先頭信号を受信すると、デジタルデータ生成部１１０８内に保持したタイムフレームフェーズ情報をリセットする。
タイムフレームフェーズ情報は、タイムフレームのうち現在受信しているビット位置（図８に例示したタイムフレームにおける１０ミリ秒ごとのスロット）を示す。
オフセットカウンタは、デジタルデータ生成部１１０８の動作クロック周期（図示せず）でインクリメントされる。
オフセットカウンタの動作クロック周期は、サンプリング信号生成部１１０４の動作クロック周期と共通でも良いし、別クロック周期としても良い。例えば、オフセットカウンタの動作クロック周期を１マイクロ秒とした場合、オフセットカウンタの更新周期は１０ミリ秒の１００００分の１となる。
【００２４】
また、デジタルデータ生成部１１０８は、サンプリング信号生成部１１０４からサンプリング信号の入力タイミングで、電気量取込部１１０７から受信したデータに対して、ベース値レジスタ値とオフセットカウンタのカウンタ値から算出した時刻を表すタイムスタンプを付加し、デジタルデータを生成する。
つまり、デジタルデータ生成部１１０８は、サンプリング信号を入力した時点でのタイムフェーズ（ＧＰＳ信号周期）に設定されているベース値と、サンプル信号を入力した時点でのオフセットカウンタのカウンタ値とを用いて、サンプル信号を入力した時刻を算出し、算出した時刻を示すタイムスタンプを生成する。
より具体的には、デジタルデータ生成部１１０８は、サンプル信号を入力した時点でのオフセットカウンタのカウンタ値に動作クロック周期（カウンタ更新周期）を乗算した値を、サンプリング信号を入力した時点でのタイムフェーズに設定されているベース値に加算して、サンプル信号を入力した時刻を算出する。
【００２５】
通信部１１０９は、デジタルデータ生成部１１０８が生成したデジタルデータを管理装置１１１０に送信する。
【００２６】
管理装置１１１０は、複数のデータ収集装置１００から受信した同期の取れたデジタルデータから電力系統の異常を検出するか、又は単一のデータ収集装置のデジタルデータの時系列により電力機器の異常を検出する。
【００２７】
以上のように、サンプリング信号生成部１１０４において１０ミリ秒周期のＧＰＳデータ受信タイミング信号を受信する毎に信号生成カウンタのカウンタ値をリセットしてＧＰＳデータ受信タイミング信号に同期させてサンプリング信号を生成する。
また、デジタルデータ生成部１１０８においても、１０ミリ秒周期のＧＰＳデータ受信タイミング信号を受信する毎にベース値レジスタの値を更新し、また、オフセットカウンタのカウンタ値をリセットするようにしているので、データ収集装置内で使用しているクロック発振回路の周波数偏差の個体差による、データ収集装置間の同期ずれを低減することができ、複数のデータ収集装置間を高精度に同期することができる。
つまり、サンプリング信号生成部１１０４及びデジタルデータ生成部１１０８において、ＧＰＳ信号周期の開始に合わせてカウンタ値をリセットすることでカウントのずれを最小限に抑えながら、ＧＰＳ信号周期よりも短いカウンタ更新周期にてカウンタ値を更新し、カウンタ値を用いて時刻計測を行うことで、ＧＰＳ信号周期よりも小さい単位での高精度の時刻計測が可能であり、高精度な時刻同期制御が可能である。
合わせて、同期／更新する周期時間が短いため、周波数偏差によるずれの蓄積が小さいので、低コスト／省実装面積のクロック発振回路を使用することができ、データ収集装置の低コスト化／小型化を図ることができる。
【００２８】
以上、本実施の形態では、送電線や母線の電気量を収集し管理装置に送信する、以下の手段を備えたデータ収集装置を説明した。
（ａ）ＧＰＳ受信信号から１秒周期のタイムフレーム先頭信号と１０ミリ秒周期のＧＰＳデータ受信タイミング信号を生成する手段
（ｂ）ＧＰＳデータ受信タイミング信号から電気量をサンプリングするための同期信号を生成する手段
（ｃ）ＧＰＳから受信した絶対時刻からベース値を生成する手段
（ｄ）ベース値を保持する手段
（ｅ）タイムフレーム先頭信号とＧＰＳデータ受信タイミング信号、サンプリング信号とベース値テーブルからタイムスタンプ付デジタルデータを生成する手段
（ｆ）デジタルデータを管理装置に送信する手段。
【００２９】
つまり、本実施の形態では、以下を説明した。
ＧＰＳ受信部１１０２が受信した１０ミリ秒周期のＧＰＳ信号に基づき、サンプリング信号生成部１１０４が１０ミリ秒周期で信号生成カウンタをリセットするとともに、１０ミリ秒よりも短い周期でカウンタ値を更新し、所定のカウンタ値でサンプル信号を出力する。
デジタルデータ生成部１１０８は、１０ミリ秒周期でオフセットカウンタをリセットするとともに、信号生成カウンタに同期させてオフセットカウンタのカウンタ値を更新し、サンプル信号入力時のカウンタ値と、１０ミリ秒単位での時間の導出のためのベース値とを用いてサンプル信号入力時刻を算出し、タイムスタンプを生成し、サンプル信号入力時に電気量取込部１１０７から読み込んだ電気量を示すデータにタイムスタンプを付加し、通信部１１０９から管理装置１１１０に送信する。
以上の動作を各データ収集装置１００で行う。
【００３０】
実施の形態２．
実施の形態２では、ＧＰＳ衛星からの送信信号に異常を検出した後、正常状態に復帰する場合に、復帰条件を設定する実施形態を示す。
【００３１】
図４は、本実施の形態に係るデータ収集装置１００の構成例を示す。
【００３２】
図４において、ＧＰＳ信号復帰検出部１４００はＧＰＳ衛星１１００から受信したデータが正常状態に復帰したことを判定する。
タイムスタンプ生成部１４０１は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号とタイムフレーム先頭信号からタイムスタンプ生成を制御する。
サンプリング信号生成部１４０２は、ＧＰＳ信号復帰検出部１４００からの信号に従ってサンプリング信号を生成する。
サンプリング信号生成部１４０２は、カウンタ信号生成部の例である。
デジタルデータ生成部１４０３は、電気量取込部１１０７からの電気量をサンプリング信号のタイミングで生成したデジタルデータにタイムスタンプを付加する。
なお、図１と同一の符号の要素は、同一又は相当の部分を示す。
また、タイムスタンプ生成部１４０１、サンプリング信号生成部１４０２、デジタルデータ生成部１４０３も、ＣＰＵが実行するプログラムにより実現されていてもよいし、回路等のハードウェアにより実現されていてもよい。
【００３３】
次に動作について説明する。
【００３４】
ＧＰＳ衛星１１００から送信された時刻情報が、ＧＰＳアンテナ１１０１、ＧＰＳ受信部１１０２を経由して、タイミング信号生成部１１０３とサンプリング信号生成部１４０２で処理され、ＧＰＳデータ受信タイミング信号、タイムフレーム先頭信号、サンプリング信号が生成される動作は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
ＧＰＳ信号復帰検出部１４００は、ＧＰＳ受信信号の異常と復帰条件を満足したことを検出し、通知する。
ＧＰＳ受信信号の異常の例を図５に示す。
図５（ａ）の＜例１＞では、ビットデータの受信間隔をチェックし、所定の時間（例えば、３０ミリ秒）ビットデータを受信できなかった場合、異常と判断する。
図５（ｂ）の＜例２＞では、マーカフレームの受信位置をチェックし、マーカ位置が正常でない場合、異常と判断する。
図５（ｃ）の＜例３＞では、リファレンスマーカ間のマーカ数をチェックし、マーカ数が正常でない場合、異常と判断する。
以上３つを例示したが、これ以外を異常と判断してもよい。
また、ＧＰＳ信号復帰検出部１４００は、予めＧＰＳ復帰条件が設定される。
例えば、マーカを連続して３つ正常に受信した場合や、連続する２つのマーカ順とその間のビットデータ数が正常であった場合をＧＰＳ復帰条件とすることができる。
【００３６】
ＧＰＳ信号復帰検出部１４００の動作を図６を用いて説明する。
図６では、マーカを連続して３つ正常に受信した時を復帰条件に設定している場合を示す。
ＧＰＳ信号復帰検出部１４００は、ＧＰＳ受信部１１０２から受信したビットデータをチェックし、例えば図５で示したＧＰＳ受信信号異常を検出すると、ＧＰＳデータ受信正常信号を無意にアサートする。
ＧＰＳ信号復帰検出部１４００は、引き続きＧＰＳ受信信号をチェックし、所定の復帰条件を満足するとＧＰＳデータ受信正常信号を有意にアサートする。
【００３７】
サンプリング信号生成部１４０２は、図６の＜拡大図＞に示すように、ＧＰＳデータ受信正常信号が無意になると、ＧＰＳデータ受信タイミング信号を受信しても信号生成カウンタをリセット（ゼロクリア）せず、信号生成カウンタの所定のカウンタ値でサンプリング信号を生成する。
その後、ＧＰＳ受信正常信号が有意になると、ＧＰＳデータ受信タイミング信号を受信すると信号生成カウンタをリセット（ゼロクリア）し、カウンタ値が所定の値になると、サンプリング信号を生成する。
このように、サンプリング信号生成部１４０２は、ＧＰＳ信号に異常が発生してＧＰＳデータ受信タイミング信号に合わせた信号生成カウンタのカウンタ値のリセットを行わずにサンプル信号を生成している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した時点で、直ちに、ＧＰＳデータ受信タイミング信号に合わせた信号生成カウンタのカウンタ値のリセットを再開する。
【００３８】
タイムスタンプ生成部１４０１は、ＧＰＳデータ受信タイミング信号とタイムフレーム先頭信号からＧＰＳ受信信号の異常を検出すると、タイムスタンプ生成を停止し、タイムスタンプ異常であることをデジタルデータ生成部１４０３に通知する。
そして、ＧＰＳ信号に異常が発生してタイムスタンプの生成を停止している場合に、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した場合は、タイムスタンプ生成部１４０１はフレームの先頭位置のＧＰＳ信号（図８のＰｆ）から当該フレームの終端位置のＧＰＳ信号（図８のＰ０）までがＧＰＳ受信部１１０２により正常に受信された際にタイムスタンプの生成を再開する。
これは、図８を参照して説明したように、フレームの先頭位置のＧＰＳ信号（図８のＰｆ）から当該フレームの終端位置のＧＰＳ信号（図８のＰ０）までの１フレーム分のすべての信号が受信されないとベース値が設定されないため、タイムスタンプ生成部１４０１は時刻を算出できないからである。
【００３９】
デジタルデータ生成部１４０３は、サンプリング信号のタイミングで、電気量取込部１１０７から受信したデータに対して、タイムスタンプ生成部１４０１のタイムスタンプを付加し、デジタルデータを生成する。
タイムスタンプ生成部１４０１がタイムスタンプ異常を通知している場合、タイムスタンプ異常を示すデジタルデータを生成する。
【００４０】
以上のように、サンプリング信号生成部１４０２は、ＧＰＳ信号復帰検出部１４００からのＧＰＳデータ受信正常信号が有意になると直ちに（復帰条件に合致後、直ちに）サンプリング信号を生成でき、タイムスタンプ生成部１４０１のタイムスタンプ生成の復帰（１秒周期）より早くサンプリング信号生成を復帰することができる。
このため、ＧＰＳ信号が復帰条件に合致した直後は、データ処理装置１００間のタイムスタンプの同期が復帰していなくても、データ処理装置１００間のサンプリング信号の同期はとれているので、管理装置１１１０において暫定的にタイプスタンプがない状況でも複数のデータ収集装置から送信されるデジタルデータを同期することができる。
【００４１】
上記実施の形態２では、ＧＰＳデータ受信正常信号が無意になっても、サンプリング信号生成部１４０２は、信号生成カウンタをクリアせず、所定のカウンタ値でサンプリング信号を生成する例を示したが、図７に示すように、ＧＰＳデータ受信正常信号が無意になると、サンプリング信号を生成しないようにしてもよい。
このようにすることにより、複数のデータ収集装置１００から受信した同期の取れたデジタルデータから電力系統の異常だけを検出するシステムにおいて、デジタルデータ生成部１４０３は電気量をサンプリングしないため、余計なデジタルデータの生成を省くことができる。
この場合でも、タイムスタンプ生成部１４０１は、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した後、フレームの先頭位置のＧＰＳ信号（図８のＰｆ）から当該フレームの終端位置のＧＰＳ信号（図８のＰ０）までがＧＰＳ受信部１１０２により正常に受信された際にタイムスタンプの生成を再開する。
一方、サンプリング信号生成部１４０２は、ＧＰＳ信号が所定の復帰条件に合致した時点で、直ちに、ＧＰＳデータ受信タイミング信号に合わせた信号生成カウンタのカウンタ値のリセットを再開し、サンプリング信号の生成を行う。
【００４２】
また、本実施の形態では、以下の手段を備えたデータ収集装置を説明した。
（ａ）ＧＰＳ受信信号から異常／復帰を検出し、通知する手段
（ｂ）ＧＰＳ受信信号の異常／復帰を検出し、タイムスタンプを生成する手段
（ｃ）ＧＰＳ受信信号の復帰を検出し、サンプリング信号を生成する手段
（ｄ）サンプリング信号とタイムスタンプからデジタルデータを生成する手段。
【００４３】
最後に、実施の形態１及び２に示したデータ収集装置１００のハードウェア構成例について説明する。
図９は、実施の形態１及び２に示すデータ収集装置１００のハードウェア資源の一例を示す図である。
なお、図９の構成は、あくまでもデータ収集装置１００のハードウェア構成の一例を示すものであり、データ収集装置１００のハードウェア構成は図９に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
【００４４】
図９において、データ収集装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。
ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介して、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、キーボード９０２、マウス９０３、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
更に、ＣＰＵ９１１は、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、コンパクトディスク装置９０５（ＣＤＤ）と接続していてもよい。また、磁気ディスク装置９２０の代わりに、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク装置、メモリカード（登録商標）読み書き装置などの記憶装置でもよい。
また、ＣＰＵ９１１は、ＧＰＳアンテナ９０６を収容するＧＰＳユニット９０７に接続されている。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。
実施の形態１及び２で説明した「ベース値テーブル記憶部」は、ＲＡＭ９１４、磁気ディスク装置９２０等により実現される。
通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４などは、入力装置の一例である。
また、通信ボード９１５、表示装置９０１などは、出力装置の一例である。
【００４５】
通信ボード９１５は、例えば、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、インターネット、ＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）、ＳＡＮ（ストレージエリアネットワーク）などに接続されていても構わない。
【００４６】
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。
プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１がオペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２を利用しながら実行する。
【００４７】
また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１に実行させるオペレーティングシステム９２１のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１による処理に必要な各種データが格納される。
【００４８】
また、ＲＯＭ９１３には、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）プログラムが格納され、磁気ディスク装置９２０にはブートプログラムが格納されている。
データ収集装置１００の起動時には、ＲＯＭ９１３のＢＩＯＳプログラム及び磁気ディスク装置９２０のブートプログラムが実行され、ＢＩＯＳプログラム及びブートプログラムによりオペレーティングシステム９２１が起動される。
【００４９】
上記プログラム群９２３には、実施の形態１及び２の説明において「〜部」（「ベース値テーブル記憶部」以外、以下同様）、「〜手段」として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
【００５０】
ファイル群９２４には、実施の形態１及び２の説明において、「〜の判断」、「〜の生成」、「〜の計算」、「〜の算出」、「〜の比較」、「〜の評価」、「〜の更新」、「〜の設定」、「〜の登録」、「〜の選択」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。
「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。
ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出される。
そして、読み出された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。
抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリ等に一時的に記憶される。
データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記録される。
また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００５１】
また、実施の形態１及び２の説明において「〜部」、「〜手段」として説明しているものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。
すなわち、実施の形態１及び２で説明したフローチャートに示すステップ、手順、処理により、本発明に係るデータ処理方法を実現することができる。
また、「〜部」、「〜手段」として説明しているものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。
或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。
プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。
すなわち、プログラムは、実施の形態１及び２の「〜部」、「〜手段」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態１及び２の「〜部」、「〜手段」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００５２】
このように、実施の形態１及び２に示すデータ収集装置１００は、処理装置たるＣＰＵ、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、入力装置たるキーボード、マウス、通信ボード等、出力装置たる表示装置、通信ボード等を備えるコンピュータである。
そして、上記したように「〜部」、「〜手段」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を用いて実現するものである。
【符号の説明】
【００５３】
１００  データ収集装置、１１００  ＧＰＳ衛星、１１０１  ＧＰＳアンテナ、１１０２  ＧＰＳ受信部、１１０３  タイミング信号生成部、１１０４  サンプリング信号生成部、１１０５  ベース値設定部、１１０６  ベース値テーブル記憶部、１１０７  電気量取込部、１１０８  デジタルデータ生成部、１１０９  通信部、１１１０  管理装置、１４００  ＧＰＳ信号復帰検出部、１４０１  タイムスタンプ生成部、１４０２  サンプリング信号生成部、１４０３  デジタルデータ生成部。
【図１】
2013178099.tif 000004
【図２】
2013178099.tif 000005
【図３】
2013178099.tif 000006
【図４】
2013178099.tif 000007
【図５】
2013178099.tif 000008
【図６】
2013178099.tif 000009
【図７】
2013178099.tif 000010
【図８】
2013178099.tif 000011
【図９】
2013178099.tif 000012