JPH01222619A - サンプリング時刻同期方法 - Google Patents

サンプリング時刻同期方法

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JPH01222619A
JPH01222619A JP63046935A JP4693588A JPH01222619A JP H01222619 A JPH01222619 A JP H01222619A JP 63046935 A JP63046935 A JP 63046935A JP 4693588 A JP4693588 A JP 4693588A JP H01222619 A JPH01222619 A JP H01222619A
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JP
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sampling
time
synchronization signal
synchronization
signal
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Itsuo Shudo
逸生 首藤
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はサンプリング時刻同期方法に関し、特に電力系
統の保賎継電システムの複数の端子における各電気量の
サンプリング時刻を同期させるために採用するサンプリ
ング時刻同期方法に関する。
(従来の技術) 電力系統、例えば送電系統の複数の端子において、電流
等の電気量をサンプルし、サンプリングによって得た電
気量のディジタルデータを授受し合って、保護計算に用
いるようKした保護継電システムはある。この種のシス
テムにおいて、各端子におけるサンプリングは互に同期
している必要がちシ、各端子でのサンプリングの時刻は
正確にi致していなければならない。これは同時刻の電
気量データを計算に用いるためである。そして同期のだ
めの方法としては種々のものが提案されている。
この内で例えば特開1@55−49645号公報に開示
された方法は、サンプリングに対するディジタル信号の
発信の時刻を固定する一方、各ディジタルデータには循
環する番号(1,2,・・・n)を付す。各端子ではあ
る番号i(1≦i≦n)のディジタル信号を受信した後
、同一番号のディジタル信号を発信する。そしてディジ
タル信号の発信から、同一番号のディジタル信号を受信
するまでの時間の長さを各端子で測シ、この時間長さが
互に一致するようにサンプリング時刻を調整する。
また、特開昭58−75419号公報においては、各端
子におけるディジタル信号の発信時刻を、各端子のクロ
、り信号に対して固定し、相手端子からのディジタル信
号に対する、クロック信号発生時を基準とする相対時刻
を相手端子にデータとして送り、各端子で相手端子から
の時刻データと、相手端子からのディジタル信号の受信
時刻と、先に、相手端子に向けてディジタル信号を発信
した時刻とをもとにして、両端子間のクロック信号の発
生時間差を検出し、この時間差に基いてクロ。
り信号の発生時刻を調整している。
(発明が解決しようとする課題) 上記した従来方法において、前者(特開昭55−496
45号公報)は多量のデータの伝送を必要し、また後者
(特開1b58−75419号公報)では端子間で互に
やシとシする同期信号の他に、互いのサンプリング番号
を識別するために、自端が一定のすyブリング番号とな
った時に、相手に対して送信する別の同期信号を必要と
し、いずれも伝送制御に要する伝送りtt数が増加する
問題点があった。
本発明は上記問題点を解決するだめになされたものであ
シ、端子間でやりとシする同期信号を一種類とし、サン
プリング同期のために送シ合う情報量を少なくしたサン
プリング時刻同期方法を提供することを目的としている
〔発明の構成〕
(課題を解決するだめの手段) 上記目的を達成するために本発明では、一対の端子の内
の一方の端子は対向端子に対して一定時間間隔で同期信
号を送出し、他方の端子は前記−方の端子からの同期信
号を受信した後一定時間後に同期信号を返送し、前記一
方の端子は同期信号の往復時間を測定してその値に応じ
て自端から同期信号を送出する時のサンプリング番号を
変化させ、他方の端子は自端のサンプリング番号を制御
することによシ、一方の端子の送出する同期信号を常に
自端の同一サンプリング番号で受信するようにした。
(作用) サンプリング同期を確立する場合、本発明では2段階の
同期制御を行なう、即ち、その内の一つは一方端から他
方端に対して同期信号を送出し、これを受けた他方端か
らの返送時間を検出してサンプリング時刻の制御を行な
う、他の一つはサンシリング時刻の同期関係が確よされ
た後、各サンプリング妬付加されたサンプリング番号を
各端局間で一致させるようにしている。
(実施例) 先ず、実施例の説明に先立ち、本発明の基本原理を第1
図を用いて説明する。第1図は電力系統内の各端局間で
のサンプリングタイミングとサンプリングされたデータ
を対向端局へ伝送するための伝送時間との関係を時系列
的に示した図である。
図において、S81及び882は対向する各端子を示し
、S81は同期の基準となる主局を、又、SS2は主局
SSIのサンプリング同期に追従する従局を示す、そし
てM0〜MNは主局881におけるサンプリングタイミ
ング、80〜SN は従局882におけるサンプリング
タイミングを示す。
また、矢印で示すF’ot〜F8.は各端局間における
同期°信号のやシとシを示し、tdは端局間の伝送遅延
時間を示す、また、t□は従局8g2において自端のサ
ンプリングタイミングを基準にして測定した同期信号の
受信時刻を示し、tmは主局S81において同期信号F
’otを送信し・てからF’ttが戻ってくるまでの時
間(同期信号往復時間)を示す。
本発明において主局881は同期信号を予め決められた
一定周期Nで送信する。第1図の例では主局S81はサ
ンプリング番号が’o”(Mo)の時に、サンプリング
タイミングと同期して同期信号F。□。
F’otを送信する。
一方、従局SS2は主局SSIから同期信号を受信する
と、一定時間後に同期信号を相手に対して返送する。第
1図の例では従局SS2は同期信号Fo1を受信した次
のサンプリング番号(S、)で同期信号Filを返送し
ている。主局SSIは自端のサンプリング時刻を基準と
したサンプリング同期信号F’otの到着時刻1.を測
定し、次の同ルj信号を送信する際に従局SS2に送信
する。主局SSIは同時に同期信号Fo1を送出してか
つ同期信号Filが戻ってくるまでの時間を測定する。
そして本発明ではサンプリング同期を確立する場合、2
段階の同期制御を行なう。その内の一つはサンプリング
時刻制御であシ、第1図にマークで示される主局SS1
及び従局SS2のサンプリング時刻を一致させる制御で
あシ、他の一つはサンプリング番号制御であシ、これは
前記したサンプリング時刻の同期関係が確立した後、各
サンプリングに付加されたサンプリング番号S。〜SN
  、MO−MN を両局間で一致させる制御である。
したがって同期制御を行なう場合、先ずサンプリング時
刻の制御を行なう、サンプリング時刻の制御に必要な主
局881.従局SS2間のサンプリング誤差ΔTは下記
(1)式で示される。
(tt  to) ΔT=□     ・・・(1) ここでtl及びt。は各端局で自端のサンプリング時刻
を基準として測定した同期信号の受信時刻を示す。
従局SS2は(1)式で示す同期時刻のずれΔTが零に
なるように自端のサンプリング信号発生回路を制御し、
主局のサンプリング周期に追従させる。
このようにしてサンプリング時刻の同期が確立した後サ
ンプリング番号の同期制御を行なう、主局ssiで測定
する同期信号性後時間tmは伝送路の遅延時間tdに応
じて変化することから、同期信号往復時間tmより遅延
時間をサンプリング時刻単位で表わした値tdは容易に
計算することができる。
そして主局881は基準となるサンプリング番号Moに
対して計算したtdの時間分だけ、同期信号の送出する
タイミングを早める。これにょシ同期信号が従局SS2
に到着する時のサンプリング番号は、遅延時間tdO値
によらず常に一定に保つことができる。
従って従局側は主局SSIからの同期信号が到着する時
の自局のサンプリング番号が、基準となるサンプリング
番号S。と等しくなるように制御すれば、従局のサンプ
リング番号は常に主局のサンプリング番号に一致するこ
とKなシ、サンプリング番号の同期が確立できる。
第2図は本発明が適用される保護結電システムであシ、
この保護継電システムは、送電線1の両端に位置する第
1の端子、即ち主局881及び第2の端子、即ち従局8
82に設けられた一対の継電装置4及び8を備えている
。各端子には送電線1を流れる電流を前記継電装置4.
8での処理に適する大きさに変成して取込むだめの変流
器2及び6と、継電装置4及び8に応動するしゃ断器3
及び7と継電装置4及び8と関連して動作し、端子間で
データを授受する送受信装置5及び9とが設けられてい
る。端子S81を主局と呼び端子SSIを従局と呼ぶの
は後述のように端子SS2で、そのクロック信号の発生
の時刻を、端子SSIのクロック信号の発生の時刻に合
わせるように調整をするからである。
継電装置4及び8Fi、、変流器2及び6から電流を受
け、該電流を周期的にサンプルし、ディジタル変換して
電流データSDO及びSDIを発生する。これらは送受
信装置5及び9間で互いに伝送され相手端で継電装置4
及び8における保護のための計算に用いられる。この計
算の結果送電線1が切離しを必要とする状態になってい
ると判定したときは、継電装置4及び8がトリップ信号
TPO及びTPIを発生し、しゃ断器3及び7の作動、
即ち、し中断を行なわせる。
第3図は送受信装置5及び9を詳細に示したものであわ
、本発明によるサンプリング同期装置の構成例を示すも
のである。サンプリング信号発生回路13及び23はそ
れぞれ周知の発振器を備え同一周波数で周期的サンプリ
ング信号So及びSlを発生する。サンプリング信号S
。及びSlは、継電装置4及び8に供給される。継電装
置4及び8における電流のサンプリングは、サンプリン
グパルスSo 、Slに同期し、互いに同一の固定した
関係で行なわれる0例えは、サンプリングはサンプリン
グ信号S。、S□の発生と同時に行なわれる。送信回路
11及び21は継電装置4及び8からの電流データSD
O及びSDIを受け、相手端子の送受信装置9及び5に
向けて、データSDO及びSDIをディジタルデータフ
レーム10及び11(第4図(、)及び(b))の一部
として送信する。継電装置4及び8から信号送信回路1
1及び12への電流データSDO及びSDIの伝送及び
データフレーム10及び11の送信は、サンプリング信
号S。、Slが発生される毎に行なわれる。同期信号送
信回路15.25に入力があると同期信号FOまたはF
lが発生される。すると信号送信回路11または21は
、電流データSDOまたはSDIとともに同期信号FO
またはFl及び時間データTOまたはT1をデータフレ
ームエ0またはT1の一部として送信する。
ディジタルデータフレーム■。及び11は第4図(、)
及び(b)に示すように電流データS D O、SDI
のほかにフレーム同期信号SY(両データフレームエ。
yIlで互いに同一)、同期信号F。。
Fl、時間データjOyjl及びチエツク用信号CHO
,CHIを含む、フレーム同期信号は該フレームの識別
のだめのものである。同期信号F。。
Flのための領域は、同期信号が存在するときは「1」
であシ、存在しないときは「0」である。同期信号はま
た後続の領域t。、tlのデータが意味あるものかどう
かを示すフラグとしても作用する。意味がないときは領
域t。ytlのデータは受信側で無視される。チエ、り
用個号CHO及びCHIは誤シ検出のために付加された
ものである。
データフレームエ。、■□の送信時点は例えばデータフ
レームの先頭部分(即ち、フレーム同期信号)の送信の
時点と定義される。なお「同期信号F0 、F、の送信
時点」と言うことがあるが、これは「同期信号F。、F
lを含むデータフレームIo 、11の送信時点」とい
う意味で、その送信時点の定義も同様である。
第3図に示す実施例では送信時点は送信端子のサンプリ
ング時刻と常に一致しているものとして説明を行なう。
信号受信回路12及び22は、相手端子SS2及び88
1の送信回路21及び11から送信されたデータ11及
び■。を受信し、データSDI及びSDOと内容的に同
一の電流データRYO及びRYIを発生する。データR
YO及びRYIは継電装置4及び8に送られ、保護のた
めの計算に用いられる。受信されたデータフレームエ、
またはI。が同期信号F1またはFoを含む場合には、
受信回路12または22はまた、同期信号F1またはF
。の受信を示す受信信号RoTRまたはRITRを発生
する受信回路22はまた時間データt。と内容的に同一
の時間データRotoを発生する。受信時刻測定回路3
2は、前記同期信号の受信信号R,TRを入力とし、自
端のサンプリング同期時刻に対する受信時刻t1及び受
信時の自端のサンプリング番号tBNを測定した後サン
プリング番号制御回路34及びサンプリング時刻制御回
路33に出力する。サンプリング時刻制御回路33は受
信時刻t1及び受信データ中の同期制御時間データR8
toを入力とし、両者の間で演算を行なった結果に従っ
てサンプリング信号発生回路23を制御する。同じくサ
ンプリング番号制御回路34は同期信号受信時の自端の
サンプリング番号t8Nを入力とし、演算を行なった後
サンプリング番号計数回路24を制御する。サンプリン
グ番号計数回路14及び24は、サンプリング信号発生
回路の出力を0から一定の値になるまでカウントする動
パ作を繰シ返す要素であシ、サンプリングしたデータに
対して番号を付加するために使用する。同期信号送信回
路15及び25は入力信号に従って送信回路11及び2
1を介して同期信号F。及びFlを送信するものである
。主局881の場合、同期信号送信回路15はサンプリ
ング番号計数回路14の出力及び往復時間測定回路16
の出力を入力とし、自局のサンプリング番号が基準クロ
ックに対して伝送遅延フレーム数td分少ない値の時に
同期信号F。を送信する。他方従局側の同期信号送信回
路25は、受信回路からの同期信号受信信号R1TRを
入力とし、自端が同期信号を受信した時に一定時間後に
これを返信するよう構成されている。主局側の往復時間
測定回路16は自端の同期信号送信信号TXOと相手局
からの同期信号の返送の受信時R6TRを入力とし、両
者の時間差を測定することによシ同期信号の往復時間t
mを測定する。送信時刻制御回路18は往復時間測定回
路16の出力及びサンプリング番号計数回路14の出力
を入力とし、所定のサンプリング番号となった時に同期
信号送信回路15に同期信号送出指令を出力する。
以上第3図にて述べた本発明の一実施例の作用を第1図
をもとに説明する。第3図において、主局SSIからの
同期信号の送信はサンプリング番号M0/S0を基準と
して行なわれる。第1図の例では最初にサンプリング番
号M。の時にサンプリング番号計数回路14よシ同助信
号送信回路15に対して同期係号送出指令を与え、送信
回路11よシ同期信号Fo、を相手端子に対して送出す
るものとする。同期信号の送出は前述したように、第4
図(、)におけるFoを「1」にすることにより行なう
、送出と同時に同期信号送信信号TXoが往復時間測定
回路16に印加され、往復時間測定回路16はTXoを
起点として同期信号が戻ってくるまでの時間を測定し始
める。伝送路を介して相手端882に到着した同期信号
に対し、従局882は以下の処理を行なう、まず受信信
号中のFo−ビツトチエツクし、「1」であることを確
認すると、同期信号受信信号R1TRを同期信号送信回
路25に対し出力する1、同期信号送信回路25は同期
信号受信信号BITHに従って、送信データ中のF、ビ
ットを「1」に設定して同期信号の返信信号を作成し主
局SSIに対して送信する。従局SS2よシ返送された
同期信号は再び伝送路を介して主局881へ戻シ、同期
プラグのやシとシの一周期分が完了する。主局s81の
受信回路12は同期信号F81を受信すると往復時間測
定回路16に対し同期信号受信信号R8TRを出力し同
期 “信号送信信号TX0を起点とした同期信号が戻っ
てくるまでの時間をフレーム数で表わした値1n1を記
録する。同時に主局SSIは自局のサンプリング時刻を
基準とした同期信号の到着時刻1oを受信時刻測定回路
17で測定し送信回路11へ出力する。送信回路11は
次の周期の同期信号F。。
送信時に前記した同期フラグ到着時間t0を相手端子に
対してデータの形で伝送する。伝送は第4図(&)で示
すように同期信号Foの送信と付随する形で行なう、主
局SSIは前記同期信号往復時間tmをもとに、伝送遅
延時間をフレーム単位で算出する。同期遅延時間をフレ
ーム単位で表わしたものをtdとすれば、同期信号往復
時間trnO間には(2)式の関係が成シ立つ。(2)
式においてLは従局SS2が同期信号を返送するのに要
する時間をフレーム数で表わしたものであシ、第1図の
例ではL=2である。
咄=L+2td     ・・・(2)(2)式におい
てLの値は設計時に決められるため、伝送遅延フレーム
数tdの値は容易に計算できる。
第1図の例ではtd=1である。送信時刻制御回路18
は同期信号往復時間をもとに上記計算を行ない、サンプ
リング番号計数回路14の出力する自局のサンプリング
番号との比較を行なう、そして自局のサンプリング番号
が基準サンプリング番号値に対してt4だけ少なり値に
達した時に、同期信号送信回路15に対して同期係号送
出指令を与える。
第1図の例ではtd=lであるので、基準となるサンプ
リング番号Moよシも1サンプリング時間早いML、1
において同。期信号F。2を送信している。
主局よりサンプリング番号M(、−t4のタイミングで
送信された同期信号F。、はtd後に従局SS2へ到着
する。従って、同期信号F。2が従局に到着する時の主
局のサンプリング番号は常に基準となるサンプリング番
号MOと等しい。このことよシ、従局SS2において、
主局からの同期信号の到着時刻が常に基準タイミング(
MO=SO)と等しくなるように制動すれば、従局のサ
ンプリング番号は常に主局のサンプリング番号と等しく
制御できる。従局におけるサンプリング番刊の制御は、
第3図・におけるサンプリング番号制御回路34が行な
う。サンプリング番号制御回路34は受信時刻測定回路
32が測定した同期信号到着時の自局サンプリング番号
tBNを入力し、常にその値が基準サンプリング番号S
oと等しくなるように自局のサンプリング番号計数回路
24を制御する。サンプリング番号の制御はカウント値
を強制的に進ませたシ、止めたシするごとによシ容易に
行なうことができる。
以上同期信号の送出タイミング制御によるサンプリング
番号同期について説明したが、サンプリング時刻同期に
関しては以下の処理によシ同期制御を行なう。
主局ssiは同期信号F。2と共に従局882に対して
同期信号到着時間1oを送信する。従局882において
送信データは受信回路22で時刻データR,toとして
復調され、サンプリング時刻制御回路33及びサンプリ
ング番号制御回路34へ送られる。なお、これ以降説明
の都合上R8t。
はt。と等しいものとして説明を行なう、同時に従局S
S2は同期信号受信信号R,TRを受信時刻測定回路3
2に対して出力し、同期信号F。、の自端ザンプリング
タイミングを基準とした受信時刻t、を測定する。従局
SS2は以上のようにして得た同期信号を受信時刻t□
及び主局同期信号到着時間t。より自端のサンプリング
時刻の制御を行ない主局SSIのそれと同期関係を確立
する。
サンプリング時刻の同期を行なうために端局間のサンプ
リング時刻四期ズレを計算する。ここで同期ズレの値は
同期信号受信時刻t1及び主局同期信号到着間t。よシ
(3)式のようにして表わされる。
1、−10 Δt−□      ・・・(3) 端局間の同期ズレΔtの演算結果は従局においてサンプ
リング信号発生回路23に出力されサンプリング信号発
生回路の調整を行なう。例として同期ずれΔtの値が正
の時には従局SS2のサンシリング時刻が主局に比べて
遅くなっていることを意味するので、従局側のサンシリ
ング時刻をわずかに早めて両者を一致させる制御を行な
い逆にΔtの値が負の場合には上記の逆のことを行なえ
ばよい、このような十方向、一方向の制御を細かく行な
うことによシ最終的には2つの端局間のサンプリング時
刻の同期が確立する。
以上上記実施例で示すように主局/従局間のサンプリン
グ同期の制御は一種類の同期信号のみで容易に行なうこ
とができる。
また、サンプリング同期の引込動作は最大1サンプリン
グ時間の捧を制御してサンプリング時刻を合わせ込むと
同時に、1サンプリング単位にサンプリング番号をずら
すことによシサンプリング番号の制御を行なうので、高
速の同期引込が可能である。
次に変形例としては以下のものが考えられる。
■ 上記実施例では主局S81より同期信号を一定の時
間間隔で送出し、従局S82でサンプリング時刻の同期
制御をする方式について説明したが本発明はこれIC限
るものではなく、従局SS2よシ一定の時間間隔で同期
信号を送出し、主局SSIはそれを返送するよう構成し
ても全く同様の制御が可能である・ ■ 上記実施例ではサンプリング時刻の同期制御は従局
のみで行なったが本発明はこれに限るものではなく、従
局よシ主局へ時間データを伝送することによシ主局側に
おいても(1)式に示す同期ずれのΔtの値を演算する
ことが可能であシ、サンプリング時刻の制御も全く同様
に行なうことができる。
本構成によればサンプリング同期の引込を高速化できる
利点がある。
■ 上記実施例では同期信号は一つのサンプリング番号
の周期に一回送信されるものとして説明したが本発明は
これに限るものではなく、複数のサンプリング番号周期
に対して一回同期信号を送出してサンプリング同期制御
を行なうことも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、サンプリング同期
を行なうに際して、サンプリング時刻の制御とサンプリ
ング番号の制御との2段階制御をするようにしたので、
サンプリング同期制御を行なう端局間でやりとシをする
同期信号の数は1種類だけですみ、従ってサンプリング
同期制御を行なうだめの伝送りttO数を減少させるこ
とができると同時に伝送路をよシ効率的に運用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるサンプリング時刻同期方法を説明
するだめの原理図、第2図は本発明が一適用される電力
系統図、第3図は本発明を実施するための一構成例図、
第4図は本発明を実施する際の伝送データの説明図であ
る。 1・・・送電線     2,6・・・CTa、7・・
・しゃ断器   4,8・・・継電装置5.9・・・送
受信装置   11.21・・・送信回路12.22・
・・受信回路 13.23・・・サンプリング信号発生回路14.24
・・・サンプリング番号計数回路15.25・・・同期
信号送信回路 16・・・往復時間測定回路 18・・・送信時刻制御回路 17.32・・・受信時刻測定回路 33・・・サンプリング時刻制御回路 34・・・サンプリング番号制御回路。 特許出願人  株式会社 東 芝 代 理 人  弁理士 石井紀男

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも一対の端子の各々において、各端子で発生さ
    れる、互に同一周波数のクロック信号に同期した信号を
    対向端子に送り、一方の端子または両方の端子で前記同
    期信号をもとにしてサンプリング同期制御を行なうサン
    プリング時刻同期方法において、前記一対の端子のうち
    の一方の端子は対向端子に対して一定時間間隔で同期信
    号を送出し、他方の端子は前記一方の端子からの同期信
    号を受信した後一定時間後に同期信号を返送し、前記一
    方の端子は上記同期信号の往復時間を測定してその値に
    応じて自端から同期信号を送出する時のサンプリング番
    号を変化させ、前記一方の端子の送出する同期信号を自
    端の同一サンプリング番号にて受信し、他方の端子は自
    端のサンプリング番号を他端のサンプリング番号に追従
    するよう制御することを特徴とするサンプリング時刻同
    期方法。
JP63046935A 1988-02-29 1988-02-29 サンプリング時刻同期方法 Pending JPH01222619A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8054871B2 (en) 2008-03-27 2011-11-08 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and semiconductor integrated circuit
JP2012134895A (ja) * 2010-12-24 2012-07-12 Hitachi Ltd 配電自動化システム及び配電自動化システムの制御方法

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