特開 2024-17949 電力系統保護用伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024017949

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】電力系統保護用伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/7073 20110101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

H04B1/7073

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022120937

(22)【出願日】2022-07-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-01-30

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 開催日：令和４年２月２日 集会名：「令和３年度東北電気関係事業考案・研究発表会」審査会 開催場所：ＷＥＢ開催 主催者：一般社団法人日本電気協会東北支部

(71)【出願人】

【識別番号】000215202

【氏名又は名称】通研電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】織田 健志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 範雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 真俊

(57)【要約】

【課題】伝送路の品質が劣化により伝送フレームに複数のビット誤りが発生しても、送受信間でフレーム同期を確立し、制御挙動信号を送出可能な電力系統保護用伝送装置を提供すること。
【解決手段】本発明の１つの実施形態に係る電力系統保護用伝送装置は、制御挙動信号を送信する制御装置と、前記制御挙動信号を受信して電力系統保護設備を制御する電力系統保護装置と、前記制御装置と前記電力系統保護装置との間の通信手段と、を備える電力系統保護用伝送装置であって、前記制御挙動信号が、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなり、前記制御装置は、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（ｍは整数）の任意のwalsh符号により前記制御挙動信号を多重化したフレームを送信し、前記整数ｎと整数ｍとの関係が、２^ｎ≧ｍ＋１を満たすことを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御挙動信号を送信する制御装置と、
前記制御挙動信号を受信して電力系統保護設備を制御する電力系統保護装置と、
前記制御装置と前記電力系統保護装置との間の通信手段と、
を備える電力系統保護用伝送装置であって、
前記制御挙動信号が、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなり、
前記制御装置は、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（ｍは整数）の任意のwalsh符号により前記制御挙動信号を多重化したフレームを送信し、
前記整数ｎと整数ｍとの関係が、２^ｎ≧ｍ＋１を満たすことを特徴とする電力系統保護用伝送装置。

【請求項2】

前記制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目の前記walsh符号に対し、前記制御挙動信号が前記ＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、前記制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することを特徴とする請求項１に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項3】

１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報を付加した２^ｎビットの符号ビット列を、それぞれ乗算し、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列を生成することを特徴とする請求項２に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項4】

前記制御挙動信号を送信する１つの前記フレームが、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が同期信号として前記フレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が前記同期信号の後尾以降に連結して構成され、
前記フレームがサイクリックに伝送されることを特徴とする請求項３に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項5】

前記電力系統保護装置が、１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有し、
前記相関値が正の閾値以上の場合には、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号又は前記ＯＦＦ制御信号のいずれか一方を送出し、
前記相関値が負の閾値以下の場合には、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号又は前記ＯＦＦ制御信号のいずれか他方を送出することを特徴とする請求項４に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項6】

前記電力系統保護装置が、（ｍ＋１）番目の同期信号に対応した相関器を有し、
前記相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、フレームが受信されたことを示すカウント値のカウントアップを開始し、
受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングを前記カウント値により決定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統保護用伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統保護用伝送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力自由化に伴い、風力発電や太陽光発電など多数の発電事業者が電気事業に参入している。これらの発電事業者と送電線で系統連系をする電気事業者間で電力系統の安定運用を行うことを目的として、送電系統事故時等に、系統連系をする電気事業者から発電事業者側の電力系統保護設備に対し、制御挙動信号の情報伝送を目的とした電力系統保護用伝送装置の設置が必須になっている。

【0003】

電力系統保護用伝送装置は、送電系統事故時等の緊急時において、送電線等の電力運用設備を速やかに保護するためのものであり、所定の伝送時間内に、確実に制御挙動信号の伝送を完了することが求められる。

【0004】

例えば、これまで電力系統保護用伝送装置における制御挙動信号の伝送方式としては、電気学会技術報告第９１号で示されているCDT（Cyclic Digital data Transmission）フォーマットや、IEEE C37.94で示されている64kbps伝送フォーマットが使用されている。

【0005】

非特許文献１には、図１１に示されているようなCDTフォーマットが開示されている。CDTフォーマットは、同期ワード１１０と情報ワード１２０を1フレーム１００とする構成であり、同期ワード１１０は先頭ビット１１１と最後尾ビット１１３が「1」、それ以外の42ビットは「0」として合計44ビットの構成となる。情報ワード１２０は、初送21ビットデータ１２１に制御挙動信号の情報が入力され、初送の最後尾に奇数パリティービット１２２が付加される。また、反転伝送21ビットデータは、初送データ21ビットデータを反転させたものであり、最後尾に偶数パリティービット１２４が付加されて合計44ビットの構成となる。そして、制御挙動信号は１つの要素につき１ワードを使用して伝送される方式である。

【0006】

非特許文献２には、図１２に示されているようなIEEE C37.94の64kbps伝送に用いられている伝送フォーマットが開示されている。IEEE C37.94の伝送フォーマット、12フレームを１つのスーパーフレーム１３０とする伝送フォーマットであり、1フレームはフレーム同期ビット１４０と、データビット１５０とで構成される。データビット１５０は、例えばＡ相電流データ１５１、Ｂ相電流データ１５２、Ｃ相電流データ１５３、及び電圧・転送データ１５４等の電流情報や電圧情報に加え、6ビットデータ１５５ａである制御データ１５５からなる５つの要素の制御挙動信号として用いられる。そして、フレームの最後尾のCRC(Cyclic Redundancy Check)誤り検定符号１５６が付加されて合計106ビットもしくは107ビットを1フレームとして伝送する方式である。CRC誤り検定符号１５６は、15ビットデータ１５６ａ、「0」からなるビット１５６ｂ、「1」からなるビット１５６ｃからなる。

【0007】

なお、例えばＡ相電流データ１５１、Ｂ相電流データ１５２、Ｃ相電流データ１５３、及び電圧・転送データ１５４のそれぞれは、最初の「1」からなるビット１５１ａ～１５４ａに続いて16ビットデータ１５１ｂ～１５４ｂからなる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】電気学会技術報告第９１号、電気学会、１９６９年８月、DOI 10.11501/2311787

【非特許文献2】IEEE C37.94-2017 「IEEE Standard for N times 64 kbps Optical Fiber Interfaces between Teleprotection and Multiplexer Equipment」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

今後も増大すると予想される発電事業者は、風力発電や太陽光発電が今後も主流となる。これら発電所は山間地帯や海岸地帯となるため、自然環境や気象環境は都市部と比較し良好な場所とはならない。また、伝送路環境については、発電所から需要地までの伝送路の長距離化が要求されることになる。これら環境は、主な伝送路設備となるメタルケーブル品質を大きく劣化させる要因ともなり、ビットエラーの多発など伝送品質の劣化を誘引させる。また、現状でも伝送品質が劣化を生じている課題となっている。

【0010】

このような伝送路でCDTフォーマットや、IEEE C37.94の64kbps伝送フォーマットを用いた場合、これら伝送方式は誤り訂正機能を有していない。このため、パリティー誤り検定やCRC誤り検定などで、1ビットでも誤り検出がされた場合には、そのフレームのデータは破棄され、更新されないため、伝送したい情報が伝達されない。このため、例えば、制御挙動信号として、起動し更新された情報が伝送された場合、受信されたフレーム情報にビット誤りがあった時には、リトライが繰り返され、ビット誤りが復旧するまで制御挙動信号が電力系統保護装置に対し情報が伝達されない。このため、予め決められた時間内に電力運用設備を保護でない場合が生じ、電力系統の電圧変動などに大きな影響を与えてしまうという問題がある。

【0011】

本発明は、かかる従来技術の問題を解決するものであって、伝送路の品質が劣化により伝送フレームに複数のビット誤りが発生しても、送受信間でフレーム同期を確立し、制御挙動信号を送出可能な電力系統保護用伝送装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成できる。すなわち、本発明の第１の態様の電力系統保護用伝送装置は、制御挙動信号を送信する制御装置と、前記制御挙動信号を受信して電力系統保護設備を制御する電力系統保護装置と、前記制御装置と前記電力系統保護装置との間の通信手段と、を備える電力系統保護用伝送装置であって、前記制御挙動信号が、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなり、前記制御装置は、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（ｍは整数）の任意のwalsh符号により前記制御挙動信号を多重化したフレームを送信し、前記整数ｎと整数ｍとの関係が、２^ｎ≧ｍ＋１を満たす、ことを特徴とする。

【0013】

本発明の第２の態様の電力系統保護用伝送装置は、第１の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目の前記walsh符号に対し、前記制御挙動信号が前記ＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、前記制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することを特徴とする。

【0014】

本発明の第３の態様の電力系統保護用伝送装置は、第２の態様の電力系統保護用伝送装置において、１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報を付加した２^ｎビットの符号ビット列を、それぞれ乗算し、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列を生成することを特徴とする。

【0015】

本発明の第４の態様の電力系統保護用伝送装置は、第３の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記制御挙動信号を送信する１つの前記フレームが、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が同期信号として前記フレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が前記同期信号の後尾以降に連結して構成され、前記フレームがサイクリックに伝送されることを特徴とする。

【0016】

本発明の第５の態様の電力系統保護用伝送装置は、第４の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記電力系統保護装置が、１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有し、前記相関値が正の閾値以上の場合には、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号又は前記ＯＦＦ制御信号のいずれか一方を送出し、前記相関値が負の閾値以下の場合には、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号又は前記ＯＦＦ制御信号のいずれか他方を送出することを特徴とする。

【0017】

本発明の第６の態様の電力系統保護用伝送装置は、第４の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記電力系統保護装置が、（ｍ＋１）番目の同期信号に対応した相関器を有し、前記相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、フレームが受信されたことを示すカウント値のカウントアップを開始し、受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングを前記カウント値により決定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明の第１の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなる制御挙動信号を情報伝送するため、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（２^ｎ≧ｍ＋１）の任意のwalsh符号により、制御挙動信号を多重化した伝送フォーマットを用いることにより、伝送路の品質が劣化により伝送フレームに複数のビット誤りが発生しても、送受信間でフレーム同期を確立し、制御挙動信号を送出可能である。これはwalsh符号は直交性が高いため、自身の符号の自己相関は高まる一方、他の符号との相互相関値は０に漸近することができるため、ビット誤りがある場合にも、同期時の相関値だけが、他の符号と比較して極めて大きくなり、伝送路の品質が劣化していても、精度よく同期信号を判別することができる。同様に、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを精度よく判別することができる。

【0019】

本発明の第２の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目のwalsh符号に対し、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することにより、電力系統保護装置が受信した際に、例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に＋１を乗算した場合には、ＯＮ制御信号である時には受信信号は正となり、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に－１を乗算した場合には、ＯＦＦ制御信号である時には受信信号が負となる。なお、乗算する＋１と－１との関係が前記とは逆の場合には、受信信号は正と負との関係も前記とは逆となる。

【0020】

本発明の第３の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報、例えば－１を付加した２ｎビットの符号ビット列と、前記それぞれのWalsh符号とで乗算し、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列を生成する。このことで、walsh符号からなる拡散符号系列を用いてフレームを構成することにより、この拡散符号系列はより強い自己相関・相互相関を持つため、walsh符号だけを用いる場合よりも、自己相関を高めると共に、相互相関値を０に漸近することができる。

【0021】

本発明の第４の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、制御挙動信号を送信する１つのフレームが、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が同期信号としてフレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目のwalsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が同期信号の後尾以降に連結して構成されることにより、各フレームがサイクリックに伝送される。各フレームのサイクリックな伝送は、例えばＴＤＭＡと同様に時間軸の多重とすることができる。

【0022】

本発明の第５の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、電力系統保護装置が、１～ｍ番目のwalsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有しているので、制御信号の相関値から制御挙動信号がＯＮ制御信号であるか、ＯＦＦ制御信号であるかを判別することができる。例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には＋１を乗算し、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時には－１を乗算した場合には、相関値が正の閾値以上の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＮ制御信号を送出し、相関値が負の閾値以下の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＦＦ制御信号を送出する。この逆に、例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には－１を乗算し、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時には＋１を乗算した場合には、相関値が正の閾値以上の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＦＦ制御信号を送出し、相関値が負の閾値以下の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＮ制御信号を送出する。また、ビット誤りの程度に応じて閾値を適切に設定することにより、伝送路の品質が劣化していても、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを精度よく判別することができる。

【0023】

本発明の第６の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、電力系統保護装置が、（ｍ＋１）番目の同期信号に対応した相関器を有しており、相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、フレームが受信されたことが判定できる。同期信号が検出されると、カウント値のカウントアップを開始し、受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングをカウント値により決定することができる。同期信号さえ検出すれば、１～ｍ番目の各制御信号のタイミングはカウント値から検出することができる。このため、各制御信号のタイミングの検出が簡易であり、常に相関器出力を加算する演算を続ける必要が無く、各制御信号を受信したタイミングにおいてだけ相関値を加算する演算をすることにより、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを判別することができる。また、ビット誤りの程度に応じて閾値を適切に設定することにより、伝送路の品質が劣化していても、同期信号を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】電力系統保護用伝送装置のブロック図である。

【図2】送信装置のブロック図である。

【図3】フレームの構成図である。

【図4】受信装置のブロック図である。

【図5】相関器のブロック図である。

【図6】同期信号の相関値の説明図である。

【図7】制御信号の正の相関値の説明図である。

【図8】制御信号の負の相関値の説明図である。

【図9】拡散符号が異なる場合の制御信号の相関値の説明図である。

【図10】閾値の判定タイミングの説明図である。

【図11】相関値の累積確率分布図である。

【図12】伝送装置が複数ある場合の電力系統保護用伝送装置のブロック図である。

【図13】電気学会仕様44bit CDT伝送フォーマットの構成図である。

【図14】IEEE C37.94の64kbps伝送フォーマットの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る電力系統保護用伝送装置を説明する。但し、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための電力系統保護用伝送装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。

【0026】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る電力系統保護用伝送装置について、図１～図１１を参照して説明する。

【0027】

図１は、電力系統保護用伝送装置のブロック図である。発電機１６を備える発電事業者１５と、電気事業者１０との間は送電線で接続されており、発電事業者１５が発電機１６により発電した電力は、送電線によって電気事業者１０に送電される。発電事業者１５には、水力発電、火力発電、原子力発電に加え、風力発電や太陽光発電等さまざまな発電事業者が含まれる。

【0028】

電気事業者１０においては、例えば短絡事故等の事故が発生すると、制御装置としての配電盤１１は、事故を検出し、遮断箇所を特定して、遮断箇所に対応する発電事業者１５の電力系統保護設備に対して、遮断制御指令を出力する。出力された遮断制御指令は、電力系統保護用伝送装置によって、遮断箇所に対応する発電事業者１５の電力系統保護設備に伝送される。電力系統保護用伝送装置は、送信装置１２、通信線１３及び受信装置１７を備えている。電気事業者側の配電盤１１から出力された遮断制御指令は、送信装置１２から通信線１３を介して受信装置１７へ伝送される。受信装置１７が受信した遮断制御指令は、発電事業者１５側の配電盤１８に送られ、配電盤１８は電力系統保護設備に対して遮断指令を送信することにより、発電事業者１５の電力系統保護設備は、発生した事故Ａに対応して制御される。

【0029】

図２は、送信装置１２のブロック図である。同期用walsh符号２０、ｍ個（ｍは整数）の制御用walsh符号（１）２１ａ～制御用walsh符号（ｍ）２１ｍには、それぞれ乗算器２４、２５ａ～２５ｍにより、拡散符号２３が乗算される。乗算器２４は１個、乗算器２５ａ～乗算器２５ｍはｍ個である。乗算器２５ａ～２５ｍの出力には、それぞれ乗算器２６ａ～２６ｍにより、制御情報（１）２２ａ～制御情報（ｍ）２２ｍが乗算されるが、この時、制御情報がＯＮ制御信号である場合には＋１が乗算され、制御情報がＯＦＦ制御信号である場合には－１が乗算される。なお、乗算器２６ａ～２６ｍはｍ個である。

【0030】

乗算器２４の出力、及び乗算器２６ａ～２６ｍの出力は、多重化部２７へ入力され、多重化部２７では、これらの出力が多重化されて、送信信号２８としてフレーム３０が出力される。

【0031】

同期用walsh符号２０および制御用walsh符号２１ａ～２１ｍとして、2ⁿ行×2ⁿ列（ｎは整数）となる符号行列Ｘｎの中から、制御用walsh符号２１ａ～２１ｍとしてｍ個、同期用walsh符号２０として１個、合計（ｍ＋１）個の符号列が選択される。ここで、符号行列Ｘｎの符号の数は、選択される符号列の合計数である（ｍ＋１）個よりも大きい必要があるため、整数ｎと整数ｍとの関係が、
２ｎ≧ｍ＋１ （１）
を満たす必要がある。

【0032】

ここでwalsh符号とは、直交符号とも呼ばれ、互いに直交している符号である。walsh符号をＷ（k,n）と表現し、ビット数をｎのときの、ｋ番目のwalsh符号と定義した場合に例えば次のように表される。
W(0,1) = 1
W(0,2) = 1, 1
W(1,2) = 1,-1
W(0,4) = 1, 1, 1, 1
W(1,4) = 1,-1, 1,-1
W(2,4) = 1, 1,-1,-1
W(3,4) = 1,-1,-1, 1
W(0,8) = 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
W(1,8) = 1,-1, 1,-1, 1,-1, 1,-1
W(2,8) = 1, 1,-1,-1, 1, 1,-1,-1
W(3,8) = 1,-1,-1, 1, 1,-1,-1, 1
W(4,8) = 1, 1, 1, 1,-1,-1,-1,-1
W(5,8) = 1,-1, 1,-1,-1, 1,-1, 1
W(6,8) = 1, 1,-1,-1,-1,-1, 1, 1
W(7,8) = 1,-1,-1, 1,-1, 1, 1,-1

【0033】

また、walsh符号を行列として表記した場合には次式のように表現できる。

【0034】

拡散符号はPN（Pseudo random Noise：疑似ランダム）符号と最後尾に１bit、例えば「－１」を付与した符号列となる。PN符号は特に限定されるものではないが、例えばM系列、Gold系列等を採用することができる。２^ｎビットのwalsh符号２０、２１ａ～２１ｍと乗算器２４、２５ａ～２５ｍとを乗算し、符号化を行い、walsh符号からなる拡散符号系列を生成するため、ｎ段のPN符号を使用する。ｎ段のPN符号は２^ｎ－１の繰り返しとなるため、walsh符号とビット数を合わせるために最後尾に「－１」の１ビットを付与することにより、２^ｎビットの繰り返しのwalsh符号からなる拡散符号系列を得る。

【0035】

ｎ段のPN符号のビット数としては、特に限定されるものではないが、例えばｎ＝５として、２^ｎ＝３２とすることができる。５段のPN符号によって4種類のコードを作ることができる。送信装置１２の数が４個以内である場合には、５段のPN符号で十分である。なお、送信装置１２の数が多い場合には、よりビット数の多いPN符号を用いることができ、例えば、６段のPN符号を使用して６４ビットとすることもできる。送信装置１２毎にPN符号の異なるコードを使用することにより、各送信装置１２から伝送されるフレーム３０を区別することができる。

【0036】

乗算器２５ａ～２５ｍによって得られたwalsh符号からなる拡散符号系列は、電気事業者側の配電盤１１より受信された１～ｍ番の制御情報２２ａ～２２ｍのON/OFFにより二値化処理を行う。制御情報のON/OFFは、ON制御信号時は＋１を乗算器２６ａ～２６ｍにより乗算し、OFF制御信号時は－１を乗算器２６ａ～２６ｍにより乗算する。これによりON制御信号送出時とOFF制御信号送出時とを比較すると、２^ｎビットの極性が反転されて伝送される関係となる。

【0037】

乗算器２４によって得られた同期信号としての１個の同期用符号と、乗算器２５ａ～２５ｍによって得られた制御信号としてのｍ個の制御用符号は、多重化部２７によって多重化される。多重化されることにより、同期用符号と制御用符号が１つのフレーム３０の送信信号２８として、送信される。

【0038】

図３は、フレーム３０の構成図である。１つのフレーム３０は、同期信号３１と制御信号３２とから構成される。同期信号３１は、２ｎビットの（ｍ＋１）番目のwalsh符号をPN符号で乗算した、walsh符号からなる拡散符号系列の同期符号列３１ａである。制御信号１（３２ａ）、制御信号２（３２ｂ）、から制御信号ｍ（３２ｍ）は、各要素につき２ｎビットのwalsh符号をPN符号で乗算した、walsh符号からなる拡散符号系列として得られる。そして、制御信号は、制御信号１（３２ａ）～制御信号ｍ（３２ｍ）のｍ個が配置されるｍ×２^ｎビットからなる。１つのフレーム３０は、同期信号３１を先頭に採用し、この同期信号３１の後尾以降に１番目からｍ番目までのｍ個の制御信号１～制御信号ｍを連結して構成される。そして、各フレーム３０がサイクリックに伝送される。各フレーム３０のサイクリックな伝送は、例えばＴＤＭＡと同様に時間軸の多重とすることができる。

【0039】

図４は、受信装置のブロック図である。図３を用いて説明したフレーム３０が受信信号rd(t)４０として受信され、同期用walsh符号相関器４２に入力される。同期用walsh符号参照信号４１には、図２を用いて説明した送信フレーム３０と同一、すなわち乗算器２４の出力である同期用walsh符号からなる拡散符号系列と同一の拡散符号列が設定されており、同期用walsh符号相関器４２にて受信信号rd(t)４０と同期用walsh符号参照信号４１との比較が行われる。同期用walsh符号相関器４２では、１ビット入力されるたびにデータ比較した結果が、同期閾値判定４３にて閾値判定され、その結果が同期検出信号４４による同期判定結果としてON／OFF信号が出力される。具体的には、例えば、同期検出された瞬間に同期検出結果ＯＮ信号を出力し、その他の期間では同期検出結果ＯＦＦ信号が出力される。

【0040】

制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器４６ｍのそれぞれにも、同期用walsh符号相関器４２と同様に受信信号rd(t)が入力される。制御用walsh符号（１）参照信号４５ａ～制御用walsh符号（ｍ）参照信号４５ｍには、図２を用いて説明した送信フレーム３０と同一、すなわち乗算器２５ａ～２５ｍの出力である制御用walsh符号からなる拡散符号系列と同一の拡散符号列が、それぞれ設定されており、制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器４６ｍは、受信信号rd(t)４０と、制御用walsh符号（１）参照信号４５ａ～制御用walsh符号（ｍ）参照信号４５ｍとの比較を行っている。制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器４６ｍの各出力は、同期検出信号４０がONとなり、同期が確立している場合にのみ、それぞれ閾値判定（１）４７ａ～閾値判定（ｍ）４７ｍにて閾値判定され、この閾値判定の判定結果により、それぞれの制御出力部４８ａ～４８ｍからON／OFF制御信号４９ａ～４９ｍ、すなわち、伝送された制御挙動信号に対応するＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号のいずれか一方が出力される。

【0041】

閾値判定（１）４７ａ～閾値判定（ｍ）４７ｍによる閾値判定のタイミングは、同期検出信号４４の同期検出結果ＯＮ信号が検出された後の受信ビット数をカウントすることで、判別可能である。各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍはｍ×２^ｎビットであるから、このビット数をカウントしておけば、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングが判別できるので、この各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングだけに閾値判別（１）４７ａ～閾値判別（ｍ）４７ｍにて閾値判定される。

【0042】

このため、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングの検出が簡易であり、常に相関器出力を加算する演算を続ける必要が無く、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングにおいてだけ相関値を加算する演算を行い、それぞれ閾値判別４７ａ～４７ｍにて閾値を判別することにより、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを判別することができる。また、ビット誤りの程度に応じて閾値を適切に設定することにより、伝送路の品質が劣化していても、同期信号を精度よく検出することができる。

【0043】

図５は、相関器４２、４６ａ～４６ｍのブロック図である。相関器４２、４６ａ～４６ｍは、受信装置１７において用いられ、同期用walsh符号からなる拡散符号系列、及び各制御用walsh符号からなる拡散符号系列のシンボル数２^ｎ個の相関値を判定する。受信信号rd(t)５０は、直列に接続され、１ビットごと受信信号rd(t)５０を遅延させるための、２^ｎ－１個の遅延器Ｄ１～Ｄ２^ｎ－１が直列に配置列されている。遅延器Ｄ１～Ｄ２^ｎ－１は、受信信号rd(t)５０が１ビット入力されるごとに、直近に入力された２^ｎ－１ビットの情報の各１ビットをそれぞれ出力する。

【0044】

参照信号５２には、図２を用いて説明した送信フレーム３０と同一、すなわち乗算器２４の出力である同期用walsh符号からなる拡散符号系列と同一の２^ｎビットの拡散符号列、及び乗算器２５ａ～２５ｍの出力である制御用walsh符号からなる拡散符号系列と同一の２^ｎビットの拡散符号列がそれぞれ予め設定されている。乗算器で受信信号rd(t)と乗算される。受信信号rd(t)の１ビットの情報、及び、各遅延器Ｄ１～Ｄ２^ｎ－１から出力される直近に入力された２^ｎ－１ビットの情報には、それぞれ送信フレーム３０と同一の２^ｎビットの拡散符号列が各乗算器５３により乗算され、この全ての乗算器５３の出力が加算器５４にて加算されて、合計相関値（Cwalsh）５５として出力され、この合計相関値が閾値判定に用いられる。同期信号３１の相関値の算出は、受信信号rd(t)５０のデータが１ビット入力される毎に逐次行われる。制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍについては、２^ｎビット毎に相関値の算出を行う。これは、同期信号３１の相関値から同期タイミングが検出できれば、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍが受信を完了するタイミングはそれぞれ２^ｎビット毎に決定されるためである。

【0045】

図６は、同期信号の相関値の説明図であり、同期用walsh符号相関器４２の相関特性を表しており、縦軸は相関値を、横軸は同期信号３１のデータが全て同期用walsh符号相関器４２に入力されたタイミングを０とした位相差を示している。同期信号３１のデータがすべて相関器に入力された時点（ａ２）において、つまり位相差０の場合に、相関値がピークとなり、相関値は２^ｎとなる。walsh符号にPN符号を乗算したwalsh符号からなる拡散符号系列を用いているため、位相差０の場合には自己相関が大きく、ピークとなる一方で、位相差０以外では、制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍとの相関特性（ａ３）を無相関に近づけているため、相互相関値は０に漸近するようになっている。また、同期信号３１のデータが入力されている途中の相関値（ａ１）も相互相関値は０に漸近するようになっている。

【0046】

相関値を判定する閾値を設け、相関値が閾値以上となる正の相関値の場合に同期が確立したものと判断する。このように閾値を設けることでピーク値（ａ２）のみを検出するため、フレーム３０内の制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍを受信している際（ａ３）は閾値未満となり判定に影響しない。

【0047】

同期信号３１の閾値判定は、許容する誤りビット数により、伝送路の品質が劣化している程度に応じて、決定する。相関器４２、４６ａ～４６ｍの加算器５４による加算では、誤りなしの場合＋１、誤りの場合には－１となるため、１ビット誤ると相関値が差分の２だけ減少する。例えば、ｎ＝6の場合、すなわち、2^ｎ＝2^６＝64ビットを伝送した場合、最大相関値＝64となり、3ビット分誤った場合には、相関値のピークが誤りなく受信した場合と比較し2×3ビット＝6ビット分減少し相関値が58となる。そのため、3ビットの誤りを許容する場合には閾値を58に設定する。同様に、ｅビットの誤りを許容する場合には、閾値は、
（eビットの誤りを許容する閾値）＝2^ｎ－2ｅ （５）
として設定して、同期信号の同期の判定、及び制御信号のＯＮ／ＯＦＦ制御信号の判定を行う。

【0048】

図７は、制御信号の正の相関値の説明図である。同期信号３１の閾値判定により同期確立した後、制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器４６ｍでは相関値の判定を開始する。図７では、制御用walsh符号（１）相関器４６ａにおけるＯＮ制御信号の相関特性を示す。図７の縦軸は相関値を、横軸は同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングを0とした位相差を示している。

【0049】

制御信号（１）３２ａのデータ、すなわち制御用walsh符号（１）系列がすべて制御用walsh符号（１）相関器４６ａに入力された時点、つまりwalsh符号系列から位相差２^ｎの場合には、相関値がピーク（ｂ３）となり、相関値は２^ｎとなる。位相差２^ｎ以外では、walsh符号にPN符号を乗算したwalsh符号からなる拡散符号系列を用いていることで、同期用walsh符号からなる拡散符号系列及び他の制御用walsh符号からなる拡散符号系列との相関特性を無相関に近づけているため、相互相関値は０に漸近するようになっている。このため、同期walsh符号系列が入力されている時の相関値（ｂ１）、制御用walsh符号（１）系列が入力されている時の相関値（ｂ２）、及び、制御用walsh符号（２）～（ｍ）系列が入力されている時の相関値（ｂ４）は、０に漸近するようになっている。

【0050】

相関値に対して閾値を設け、相関値が閾値以上となる正の相関値の場合に制御（１）出力部４８ａからＯＮ制御信号を出力とする。閾値を設けることでピーク値のみを検出するため、フレーム３０内の制御信号（１）３２ａのデータ以外の制御信号のデータを受信している際（ｂ４）や同期信号のデータを受信している際（ｂ１）には、閾値未満となり判定に影響しない。

【0051】

同期信号３１の閾値判定により同期確立した後に、制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器では、相関値の判定を開始する。例えば、同期検出信号４４として同期検出結果ＯＮ信号の出力を受けて、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍはｍ×２^ｎビットであるから、このビット数をカウントしておけば、各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングが判別できるので、この各制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍの受信が完了したタイミングに合わせて、完了タイミングから演算時間を考慮した所定時間の間だけ、制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器、及び、閾値判別（１）４７ａ～閾値判別（ｍ）４７ｍによる演算を行うようにしてもよい。これにより、制御用walsh符号（１）相関器４６ａ～制御用walsh符号（ｍ）相関器、及び、閾値判別（１）４７ａ～閾値判別（ｍ）４７ｍによる演算を常時行う必要がなくなる。

【0052】

図８は、制御信号の負の相関値の説明図である。縦軸は相関値を、横軸は同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングを0とした位相差を示している。図２の説明で述べたように、送信装置１２の制御情報（１）がOFF制御信号の時には、－１を乗算器２６ａで乗算しているため、図８においてはOFF制御信号を受信した場合、位相差２^ｎの時に、相関値が負のピーク値（ｃ３）となり、このピーク時の相関値は－２^ｎとなる。これは、図７のON制御信号の相関特性のピーク値（ｂ３）が正のピークの場合と比較すると、相関値のピークの正負が反転している。

【0053】

相関値が閾値以下となる負の相関値の場合に、制御（１）出力部４８ａからOFF制御信号が出力される。相関値に対して閾値を設けることで、ピーク値のみを検出するため、フレーム３０内の制御信号（１）３２ａ以外のデータを受信している際は閾値未満となり判定に影響しない。同期用walsh符号系列が入力されている途中の相関値（ｃ１）、制御用walsh符号（１）系列が入力されている途中の相関値（ｃ２）、及び、制御用walsh符号（２）～（ｍ）系列が入力されている時の相関値（ｃ４）においては、相互相関値は０に漸近するようになっている。

【0054】

これにより、1つのフレーム３０内に同期信号３１のデータと、制御信号（１）～制御信号（ｍ）のデータが混在している場合でも、例えば送信装置１２が制御信号（１）のデータとしてON／OFF制御信号を送出した時に、受信装置１７は制御信号（１）のON／OFF制御信号のみを判定可能である。制御信号（１）のデータの閾値判別（１）４７ａにおける閾値判別時には、同期信号のデータ、及び、他の制御信号のデータが入力されている時には相関値は０あるいは０に漸近しており、閾値以下となるため、制御信号（１）のON／OFF制御信号の誤判定を防ぐことができる。この結果、1つのフレーム３０内に同期信号３１のデータ、及び制御信号（１）３２ａ以外のデータが混在した場合でも、制御信号（１）３２ａを正確に伝送することができる。

【0055】

図９は、拡散符号が異なる場合の制御信号の相関値の説明図である。縦軸は相関値を、横軸は同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングを0とした位相差を示している。図９は、同期用walsh符号相関器４２において参照信号５２として乗算される同期用walsh符号参照信号４１におけるwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号が、送信装置１２の同期用のwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号とが異なる場合の、同期信号の相関値である。図９では、同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングにおいても、その他の全てのタイミングにおいて、相関値は０に漸近している。送信装置１２においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号と、受信装置１７においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号とが異なる場合には、受信装置１７は送信装置１２の送信した制御挙動信号の影響を受けない。複数の送信装置１２において、それぞれwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号が異なっている場合には、通信線１３において伝送信号の搬送波が干渉したとしても、１つの受信装置１７で複数の送信装置１２から制御挙動信号を搬送波干渉の影響なく受信することができる。

【0056】

図１０は、閾値の判定タイミングの説明図である。図１０において、受信データ６０に含まれるフレーム３０の同期信号３１を、同期用walsh符号６１、制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍをそれぞれ制御用walsh符号（１）６２ａ～制御用walsh符号（ｍ）６２ｍと表記しており、フレーム３０の判定結果出力演算のタイミングを、同期用walsh符号判定結果出力６３、制御信号閾値判定タイミング６４、制御用walsh符号（１）～（ｍ）判定結果出力６５～６７により表現している。

【0057】

同期を確立したタイミングをｔ０とし、同期を確立した後に随時、制御用walsh符号（１）６２ａ～制御用walsh符号（ｍ）６２ｍの各相関器４６ａ～４６ｍでは相関値の判定を開始する。ここで、制御用walsh符号の閾値の判定は、同期閾値判定とは異なり、１ビット入力される毎の判定は行わない。図３に示されているようにフレーム３０の構成は、同期用walsh符号６１、及び制御用walsh符号６２ａ～６２ｍいずれも２^ｎビットとなっている。

【0058】

そのため、同期用walsh符号６１のピークを検出のタイミングから、制御用walsh符号（１）６２ａは１×２^ｎビット後、制御用walsh符号（２）６２ｂは２×２^ｎビット後、制御用walsh符号（m）６２ｍはｍ×２^ｎビット後に、各制御用walsh符号が全て相関器４６ａ～４６ｍに入力される。よって、閾値の判定タイミングは同期用walsh符号６１を受信後、２^ｎビット毎とすることで、制御用walsh符号（１）６２ａ～制御用walsh符号（ｍ）６２ｍを受信したタイミングのみ相関値判定を行うことで、相関器４６ａ～４６ｍは１ビット毎の常時の加算処理が不要となり、処理の低減を可能としている。閾値の判定結果により制御（１）～（ｍ）出力部４８ａ～４８ｍから、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号のいずれかが出力される。

【0059】

閾値の判定結果により制御（１）～（ｍ）出力部４８ａ～４８ｍから出力されるON／OFF制御信号は、次に正の閾値以上、又は負の閾値以下になるタイミング、すなわち、次のフレーム３０の当該制御用walsh符号６２ａ～６２ｍを全て受信するまで出力を保持される。

【0060】

図１１は、相関値の累積確率分布図であり、縦軸は時間率を、横軸は相関値を表している。図１１では、相関値の最大が64となる場合に、信号に雑音を付加し、SN比（信号対雑音比）を変化させ、信号の品質を劣化させたシミュレーションを行った結果を示している。ここでは、SN比をSN=11～13dBまで1dB毎に変化させたシミュレーションを行った。

【0061】

このシミュレーションの結果、相関値の最低値はSN=11dBで54、SN=12dBで56、SN=13dBで60となった。このため、SN=11dBとなる伝送路品質で確実に同期が確立し制御信号を出力するためには５ビット誤りを許容する値となる閾値として54を設定することで、伝送路の品質が劣化し、複数のビット誤りが発生しても、同期信号のデータの検出、及び制御信号（１）３２ａ～制御信号（ｍ）３２ｍのデータのON／OFF制御信号の出力を確実に行うことができる。

【0062】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る電力系統保護用伝送装置について説明する。第１実施形態では、図２を用いて説明したとおり、加算器２６ａ～２６ｍにおいて、制御情報がＯＮ制御信号である場合には＋１が乗算され、制御情報がＯＦＦ制御信号である場合には－１が乗算された。これに対して、第２実施形態では、制御情報がＯＮ制御信号である場合には－１が乗算され、制御情報がＯＦＦ制御信号である場合には＋１が乗算される。

【0063】

本実施形態では、制御情報がＯＮ制御信号である場合には－１が乗算され、制御情報がＯＦＦ制御信号である場合には＋１が乗算されるため、電力系統保護用伝送装置の受信装置１７における制御（１）出力部４８ａ～制御（ｍ）出力部４８ｍは、相関値が正の閾値以上の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＦＦ制御信号を送出し、相関値が負の閾値以下の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＮ制御信号を送出するように構成される。このように、本実施形態では、第１実施形態と比較すると、正の相関値のピークと、負の相関値のピークとの関係が逆になっている。

【0064】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る電力系統保護用伝送装置について、図１２を参照して説明する。図１～１１と対応する構成には同一の符号を用い、その省略は省略する。

【0065】

図１２は、伝送装置が複数ある場合の電力系統保護用伝送装置のブロック図である。電気所Ａ７０は送信装置Ａ７１を有し、制御情報Ａ－１～Ａ－４を送信装置Ａ７１から受信装置７５へ伝送する。電気所Ｂ７２は送信装置Ｂ７３を有し、制御情報Ｂ－１～Ｂ－４を送信装置Ｂ７３から受信装置７５へ伝送する。電気所Ｃ７４は受信装置７５を有し、受信装置７５は、電気所Ａ７０の送信装置Ａ７１から制御情報Ａ－１～Ａ－４を受信すると共に、電気所Ｂ７２の送信装置Ｂ７３から制御情報Ｂ－１～Ｂ－４を受信する。

【0066】

本実施形態では、受信装置７５の１台に対して、複数の電気所Ａ７０及び電気所Ｂ７２から制御情報を受信する電力系統保護用伝送装置が採用されている。搬送波を電気所Ａ７０及び電気所Ｂ７２の２箇所から送信した場合、他の電気所からの搬送波の符号系列間で干渉してしまう場合がある。搬送波の符号系列間で干渉が発生した時に、同一のフレーム３０を送信している場合には、従来技術では、他の電気所向けの信号により、同期信号判定、制御信号判定を誤判定してしまうおそれがあった。

【0067】

そこで、本実施形態では、電気所毎に、送信装置Ａ７１及び送信装置Ｂ７３で用いる拡散符号２３、例えばPN符号として異なる符号を使用することで、搬送波の符号系列間で干渉が発生した時にも、同期信号判定、制御信号判定を正確に判定することができる。送信装置Ａ７１と送信装置Ｂ７３において、異なるPN符号列を用いることにより、同期用walsh符号２０、制御用walsh符号（１）２１ａ～制御用walsh符号（ｍ）２１ｍに対して乗算器２４、２５ａ～２５ｍによって、送信装置Ａ７１と送信装置Ｂ７３毎に異なるPN符号列を乗算すればよい。

【0068】

このように、送信装置Ａ７１と送信装置Ｂ７３において、異なるPN符号列を用いれば、図９を用いて説明したとおり、同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングにおいても、その他の全てのタイミングにおいても、相関値は０に漸近している。送信装置１２においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号と、受信装置１７においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号とが異なる場合には、受信装置１７は送信装置の送信した制御挙動信号の影響を受けない。複数の送信装置１２において、それぞれwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号が異なっている場合には、通信線１３において伝送信号の搬送波が干渉したとしても、１つの受信装置１７で複数の送信装置１２から制御挙動信号を搬送波干渉の影響なく受信することができる。したがって、各送信装置７１、７３において異なる拡散符号を用いることにより、搬送波が干渉した場合でも影響を受けず、一つの受信装置７５で複数の電気所７０、７２から制御情報の受信が可能である。

【0069】

以上説明した各実施形態は、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。また、各実施形態を適宜変更したり、各実施形態を適宜組み合わせたりすることもできる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 電気事業者
１１ 配電盤
１２ 送信装置
１３ 通信線
１５ 発電事業者
１６ 発電機
１７ 受信装置
１８ 配電盤
２０ 同期用walsh符号
２１ａ～２１ｍ 制御用walsh符号
２２ａ～２２ｍ 制御情報
２３ 拡散符号
２４ 乗算器
２５ａ～２５ｍ 乗算器
２６ａ～２６ｍ 乗算器
２７ 多重化部
２８ 送信信号
３０ フレーム
３１ 同期信号
３１ａ 同期符号列
３２ 制御信号
３２ａ～３２ｍ 制御信号（１）～制御信号（ｍ）
４１ 同期用walsh符号参照信号
４２ 同期用walsh符号相関器
４３ 同期閾値判定
４４ 同期検出信号
４５ａ～４５ｍ 制御用walsh符号（１）～（ｍ）参照信号
４６ａ～４６ｍ 制御用walsh符号（１）～（ｍ）相関器
４７ａ～４７ｍ 閾値判別（１）～（ｍ）
４８ａ～４８ｍ 制御（１）～（ｍ）出力部
４９ａ～４９ｍ 制御信号（１）～（ｍ）ON/OFF
５０ 受診信号
５１ 遅延器
５２ 参照信号
５３ 乗算器
５４ 加算器
５５ 合計相関値
６０ 受信データ
６１ 同期用walsh符号
６２ａ～６２ｍ 制御walsh符号（１）～（ｍ）
６３ 同期用walsh符号判定結果出力
６４ 制御信号閾値判定タイミング
６５、６６、６７ 制御walsh符号（１）、（２）、（ｍ）判定結果出力
７０、７２、７４ 電気所
７１、７３ 送信装置
７５ 受信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2022-12-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御挙動信号を送信する制御装置と、
前記制御挙動信号を受信して電力系統保護設備を制御する電力系統保護装置と、
前記制御装置と前記電力系統保護装置との間の通信手段と、
を備える電力系統保護用伝送装置であって、
前記制御挙動信号が、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなり、
前記制御装置は、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（ｍは整数）の任意のwalsh符号に拡散符号を乗算した、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列によりｍ個の前記制御挙動信号と１個の同期信号を多重化したフレームを送信し、
前記整数ｎと整数ｍとの関係が、２^ｎ≧ｍ＋１を満たし、
前記制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目の前記walsh符号に対し、前記制御挙動信号が前記ＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、前記制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することを特徴とする電力系統保護用伝送装置。

【請求項2】

１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、前記拡散符号として２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報を付加した２^ｎビットの符号ビット列を、それぞれ乗算し、（ｍ＋１）個の前記walsh符号からなる拡散符号系列を生成することを特徴とする請求項１に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項3】

前記制御挙動信号を送信する１つの前記フレームにおいて、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が前記同期信号として前記フレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の前記制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が前記同期信号の後尾以降に連結して構成され、
前記フレームがサイクリックに伝送されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項4】

前記電力系統保護装置が、１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有し、
前記相関器が検出した相関値が正の閾値以上の場合であって、前記制御挙動信号の多重化に際し、前記制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に＋１が乗算されているか、または、前記制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に－１が乗算されている場合に、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号を送出し、
前記相関値が負の閾値以下の場合であって、前記制御挙動信号の多重化に際し、前記制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に＋１が乗算されているか、または、前記制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に－１が乗算されている場合に、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＦＦ制御信号を送出することを特徴とする請求項３に記載の電力系統保護用伝送装置。

【請求項5】

前記電力系統保護装置が、前記同期信号に対応した相関器を有し、
前記同期信号に対応した相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、前記フレームが受信されたことを示すカウント値のカウントアップを開始し、
受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングを前記カウント値により決定することを特徴とする請求項３に記載の電力系統保護用伝送装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

非特許文献１には、図１３に示されているようなCDTフォーマットが開示されている。CDTフォーマットは、同期ワード１１０と情報ワード１２０を1フレーム１００とする構成であり、同期ワード１１０は先頭ビット１１１と最後尾ビット１１３が「1」、それ以外の42ビットは「0」として合計44ビットの構成となる。情報ワード１２０は、初送21ビットデータ１２１に制御挙動信号の情報が入力され、初送の最後尾に奇数パリティービット１２２が付加される。また、反転伝送21ビットデータは、初送データ21ビットデータを反転させたものであり、最後尾に偶数パリティービット１２４が付加されて合計44ビットの構成となる。そして、制御挙動信号は１つの要素につき１ワードを使用して伝送される方式である。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

非特許文献２には、図１４に示されているようなIEEE C37.94の64kbps伝送に用いられている伝送フォーマットが開示されている。IEEE C37.94の伝送フォーマット、12フレームを１つのスーパーフレーム１３０とする伝送フォーマットであり、1フレームはフレーム同期ビット１４０と、データビット１５０とで構成される。データビット１５０は、例えばＡ相電流データ１５１、Ｂ相電流データ１５２、Ｃ相電流データ１５３、及び電圧・転送データ１５４等の電流情報や電圧情報に加え、6ビットデータ１５５ａである制御データ１５５からなる５つの要素の制御挙動信号として用いられる。そして、フレームの最後尾のCRC(Cyclic Redundancy Check)誤り検定符号１５６が付加されて合計106ビットもしくは107ビットを1フレームとして伝送する方式である。CRC誤り検定符号１５６は、15ビットデータ１５６ａ、「0」からなるビット１５６ｂ、「1」からなるビット１５６ｃからなる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成できる。すなわち、本発明の第１の態様の電力系統保護用伝送装置は、制御挙動信号を送信する制御装置と、前記制御挙動信号を受信して電力系統保護設備を制御する電力系統保護装置と、前記制御装置と前記電力系統保護装置との間の通信手段と、を備える電力系統保護用伝送装置であって、前記制御挙動信号が、ＯＮ制御信号又はＯＦＦ制御信号を含むｍ個（ｍは整数）の要素からなり、前記制御装置は、２^ｎ個（ｎは整数）のパターンを持つ２^ｎビットの２^ｎ行２^ｎ列となるwalsh符号の中から、（ｍ＋１）個（ｍは整数）の任意のwalsh符号に拡散符号を乗算した、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列によりｍ個の前記制御挙動信号と１個の同期信号を多重化したフレームを送信し、前記整数ｎと整数ｍとの関係が、２^ｎ≧ｍ＋１を満たし、前記制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目の前記walsh符号に対し、前記制御挙動信号が前記ＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、前記制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することを特徴とする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0014】

本発明の第２の態様の電力系統保護用伝送装置は、第１の態様の電力系統保護用伝送装置において、１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、前記拡散符号として２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報を付加した２^ｎビットの符号ビット列を、それぞれ乗算し、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列を生成することを特徴とする。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

本発明の第３の態様の電力系統保護用伝送装置は、第１または第２の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記制御挙動信号を送信する１つの前記フレームにおいて、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が前記同期信号として前記フレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の前記制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が前記同期信号の後尾以降に連結して構成され、前記フレームがサイクリックに伝送されることを特徴とする。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0016】

本発明の第４の態様の電力系統保護用伝送装置は、第３の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記電力系統保護装置が、１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有し、前記相関器が検出した相関値が正の閾値以上の場合であって、前記制御挙動信号の多重化に際し、前記制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に＋１が乗算されているか、または、前記制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に－１が乗算されている場合に、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＮ制御信号を送出し、前記相関値が負の閾値以下の場合であって、前記制御挙動信号の多重化に際し、前記制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に＋１が乗算されているか、または、前記制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に－１が乗算されている場合に、前記電力系統保護設備に対する制御挙動信号として前記ＯＦＦ制御信号を送出することを特徴とする。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

本発明の第５の態様の電力系統保護用伝送装置は、第３の態様の電力系統保護用伝送装置において、前記電力系統保護装置が、前記同期信号に対応した相関器を有し、前記同期信号に対応した相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、前記フレームが受信されたことを示すカウント値のカウントアップを開始し、受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングを前記カウント値により決定することを特徴とする。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0019】

また、本発明の第１の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、制御挙動信号の多重化に際し、１～ｍ番目のwalsh符号に対し、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には＋１又は－１のいずれか一方を乗算し、制御挙動信号が前記ＯＦＦ制御信号である時には、＋１又は－１のいずれか他方を乗算することにより、電力系統保護装置が受信した際に、例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時に＋１を乗算した場合には、ＯＮ制御信号である時には受信信号は正となり、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時に－１を乗算した場合には、ＯＦＦ制御信号である時には受信信号が負となる。なお、乗算する＋１と－１との関係が前記とは逆の場合には、受信信号は正と負との関係も前記とは逆となる。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

本発明の第２の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、１～ｍ番目の前記walsh符号と、ｍ＋１番目の前記walsh符号に、前記拡散符号として２^ｎ－１ビットとなるＰＮ符号列の最後尾に１ビットの情報、例えば－１を付加した２ｎビットの符号ビット列と、前記それぞれのWalsh符号とで乗算し、（ｍ＋１）個のwalsh符号からなる拡散符号系列を生成する。このことで、walsh符号からなる拡散符号系列を用いてフレームを構成することにより、この拡散符号系列はより強い自己相関・相互相関を持つため、walsh符号だけを用いる場合よりも、自己相関を高めると共に、相互相関値を０に漸近することができる。

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

本発明の第３の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、制御挙動信号を送信する１つのフレームが、（ｍ＋１）番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列が同期信号としてフレームの先頭に採用され、１～ｍ番目の制御挙動信号に、それぞれ対応する１～ｍ番目のwalsh符号からなる拡散符号系列を適用した制御信号が同期信号の後尾以降に連結して構成されることにより、各フレームがサイクリックに伝送される。各フレームのサイクリックな伝送は、例えばＴＤＭＡと同様に時間軸の多重とすることができる。

【手続補正13】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0022】

本発明の第４の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、電力系統保護装置が、１～ｍ番目のwalsh符号からなる拡散符号系列に対応したｍ個の相関器を有しているので、制御信号の相関値から制御挙動信号がＯＮ制御信号であるか、ＯＦＦ制御信号であるかを判別することができる。例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には＋１を乗算し、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時には－１を乗算した場合には、相関値が正の閾値以上の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＮ制御信号を送出し、相関値が負の閾値以下の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＦＦ制御信号を送出する。この逆に、例えば、制御挙動信号がＯＮ制御信号である時には－１を乗算し、制御挙動信号がＯＦＦ制御信号である時には＋１を乗算した場合には、相関値が正の閾値以上の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＦＦ制御信号を送出し、相関値が負の閾値以下の場合には、電力系統保護設備に対する制御挙動信号としてＯＮ制御信号を送出する。また、ビット誤りの程度に応じて閾値を適切に設定することにより、伝送路の品質が劣化していても、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを精度よく判別することができる。

【手続補正14】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0023】

本発明の第５の態様の電力系統保護用伝送装置によれば、電力系統保護装置が、（ｍ＋１）番目の同期信号に対応した相関器を有しており、相関器が正の閾値以上の相関値を検出すると、フレームが受信されたことが判定できる。同期信号が検出されると、カウント値のカウントアップを開始し、受信した１～ｍ番目の前記walsh符号からなる拡散符号系列のそれぞれの相関値を計測開始するタイミングをカウント値により決定することができる。同期信号さえ検出すれば、１～ｍ番目の各制御信号のタイミングはカウント値から検出することができる。このため、各制御信号のタイミングの検出が簡易であり、常に相関器出力を加算する演算を続ける必要が無く、各制御信号を受信したタイミングにおいてだけ相関値を加算する演算をすることにより、制御挙動信号がＯＮ制御信号であるかＯＦＦ制御信号であるかを判別することができる。また、ビット誤りの程度に応じて閾値を適切に設定することにより、伝送路の品質が劣化していても、同期信号を精度よく検出することができる。

【手続補正15】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0026】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る電力系統保護用伝送装置について、図１～図１２を参照して説明する。

【手続補正16】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0031】

同期用walsh符号２０および制御用walsh符号２１ａ～２１ｍとして、2ⁿ行×2ⁿ列（ｎは整数）となる符号行列Ｘｎの中から、制御用walsh符号２１ａ～２１ｍとしてｍ個、同期用walsh符号２０として１個、合計（ｍ＋１）個の符号列が選択される。ここで、符号行列Ｘｎの符号の数は、選択される符号列の合計数である（ｍ＋１）個よりも大きい必要があるため、整数ｎと整数ｍとの関係が、
２ ^ｎ ≧ｍ＋１ （１）
を満たす必要がある。

【手続補正17】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0047】

同期信号３１の閾値判定は、許容する誤りビット数により、伝送路の品質が劣化している程度に応じて、決定する。相関器４２、４６ａ～４６ｍの加算器５４による加算では、誤りなしの場合＋１、誤りの場合には－１となるため、１ビット誤ると相関値が差分の２倍だけ減少する。例えば、ｎ＝6の場合、すなわち、2^ｎ＝2^６＝64ビットを伝送した場合、最大相関値＝64となり、3ビット分誤った場合には、相関値のピークが誤りなく受信した場合と比較し2×3ビット＝6ビット分減少し相関値が58となる。そのため、3ビットの誤りを許容する場合には閾値を58に設定する。同様に、ｅビットの誤りを許容する場合には、閾値は、
（eビットの誤りを許容する閾値）＝2^ｎ－2ｅ （５）
として設定して、同期信号の同期の判定、及び制御信号のＯＮ／ＯＦＦ制御信号の判定を行う。

【手続補正18】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0055】

図９は、拡散符号が異なる場合の制御信号の相関値の説明図である。縦軸は相関値を、横軸は同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングを0とした位相差を示している。図９は、同期用walsh符号相関器４２において参照信号５２として乗算される同期用walsh符号参照信号４１におけるwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号が、送信装置１２の同期用のwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号と異なる場合の、同期信号の相関値である。図９では、同期信号３１のデータがすべて相関器に入力されたタイミングにおいても、その他の全てのタイミングにおいて、相関値は０に漸近している。送信装置１２においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号と、受信装置１７においてwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号とが異なる場合には、受信装置１７は送信装置１２の送信した制御挙動信号の影響を受けない。複数の送信装置１２において、それぞれwalsh符号からなる拡散符号系列の生成に用いられたPN符号が異なっている場合には、通信線１３において伝送信号の搬送波が干渉したとしても、１つの受信装置１７で複数の送信装置１２から制御挙動信号を搬送波干渉の影響なく受信することができる。

【手続補正19】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図4】