JP5936716B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

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。

送電線や母線の電気量（電圧値、電流値）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し、事故の波及を抑制する保護制御システムがある。
この保護制御システムでは、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。
近年の保護リレー装置では、１台の演算装置（以下、ＩＥＤ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅともいう）に対し、ローカルエリアネットワーク（プロセスバス）を介して複数のデータ収集装置（以下、ＭＵ：Ｍｅｒｇｉｎｇ Ｕｎｉｔともいう）が接続される。
各ＭＵは、同期信号（１ＰＰＳ信号：１ Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ信号）に基づき、タイミング同期をとることにより、ＭＵ間のデータサンプリングタイミングやタイムスタンプ値を一致させる。

特開２００１−３０５１７７号公報

１ＰＰＳ信号の受信周期は１秒間隔である。
このため、各ＭＵは高精度水晶発振器（周波数偏差：±数ｐｐｍ）をクロック発生回路に搭載して周波数偏差の小さい高精度クロックを生成し、ＭＵ間のサンプリングタイミングのずれを１秒間で±数マイクロ秒以下に抑える必要がある。
そのため、デジタル回路で一般に使用されている安価な汎用発振回路（周波数偏差精度±５０ｐｐｍ程度）は使用できず、コストが増加するという課題がある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、周波数偏差が±５０ｐｐｍ程度の汎用発振回路を使用しても、高精度な同期制御を行えるようにすることを主な目的とする。

本発明に係る信号処理装置は、
単位時間ごとにパルス信号を受信するパルス信号受信部と、
前記単位時間と比べて微小なクロック周期の動作クロック信号を生成する動作クロック生成部と、
前記パルス信号受信部から前記パルス信号を入力し、前記動作クロック生成部から前記動作クロック信号を入力し、前記パルス信号の入力時に前記動作クロック信号のクロック周期に合わせたカウントを開始し、既定のカウント完了値までのカウントを終えると１ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始するカウンタと、
前記カウンタが１ラウンドのカウントを完了する度に、制御信号を出力する制御信号出力部と、
前記パルス信号受信部から前記パルス信号を入力し、前記動作クロック生成部から前記動作クロック信号を入力し、前記動作クロック信号の前記パルス信号に対する周波数偏差であるクロック偏差を測定するクロック偏差測定部と、
前記クロック偏差測定部により測定されたクロック偏差に基づき、いずれかのラウンドのカウント完了値を変更するカウント完了値変更部とを有し、
前記カウンタは、
前記カウント完了値変更部によりいずれかのラウンドのカウント完了値が変更された場合に、変更後のカウント完了値までのカウントを終えると当該ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始することを特徴とする。

本発明によれば、クロック偏差を測定し、測定したクロック偏差に基づき制御信号の出力タイミングを調整するため、周波数偏差が±５０ｐｐｍ程度の汎用発振回路を使用しても、高精度な同期制御を行うことができる。

実施の形態１に係るデータ収集装置の構成例を示す図。 実施の形態１に係るクロック偏差測定部の動作例を示す図。 実施の形態１に係る動作クロックの偏差によるサンプリング信号の出力タイミングの遅延を説明する図。 実施の形態１に係る補正値計算部及び変更タイミング計算部の動作例を示す図。 実施の形態２に係るデータ収集装置の構成例を示す図。 実施の形態２に係るカウンタ変更部の構成例を示す図。 実施の形態２に係るカウンタ変更完了通知部の構成例を示す図。 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。

実施の形態１．
本実施の形態では、電気量をサンプリングする周期を決定するカウンタ（サンプリング周期カウンタ）の補正値を、クロック周波数偏差に応じて計算するデータ収集装置（ＭＵ）を説明する。
これにより、周波数偏差が±５０ｐｐｍ程度の汎用発振回路を使用しても、高精度の同期をとることができる。
なお、一般に組み込み機器で使用される発振器は、１０数ナノ秒〜数十ナノ秒の単位でしかカウントができない。
上記のようにクロック周波数偏差からサンプリング周期カウンタの補正値を計算する場合、カウンタの補正値が数ナノ秒単位となった場合、ＭＵの水晶発振器の分解能では数ナノ秒の調整ができないという課題がある。
そのため、水晶発振器のカウント単位に合わせて、数回分の補正を１度まとめて行う必要があり、ＭＵ動作中に動的にサンプリング周期カウンタを変更する仕組みが必要となる。
本実施の形態では、以上の課題を解決する、ＭＵ間で高精度に同期をとることができるサンプリング信号生成方式を説明する。

図１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。
データ収集装置１００は、演算装置２００から、１ＰＰＳ信号を受信し、また、測定した電気量を示すデータを演算装置２００に送信する。
データ収集装置１００は、信号処理装置の例に相当する。
ＩＥＤである演算装置２００は、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。
なお、１ＰＰＳ信号の送信元はＩＥＤに限らず、例えばＧＰＳレシーバを持った別装置を送信元としてもよい。

データ収集装置１００において、１ＰＰＳ信号受信部１０１は、１ＰＰＳ信号を受信する。
つまり、１ＰＰＳ信号受信部１０１は、１秒ごとにパルス信号を受信する。
１ＰＰＳ信号受信部１０１は、パルス信号受信部の例に相当する。

動作クロック生成部１０２は、データ収集装置１００の動作クロック信号（以下、単に動作クロックという）を生成する。

クロック偏差測定部１０３は、１ＰＰＳ信号の周期に対するデータ収集装置１００の動作クロックとの周波数偏差であるクロック偏差を測定する。

クロック偏差測定値保持部１０４は、クロック偏差測定部１０３で測定されたクロック偏差測定値を保持する。

サンプリング周期カウンタ１０５は、電気量をサンプリングするタイミングの時間間隔をカウントする。
サンプリング周期カウンタ１０５は、１ＰＰＳ信号受信部１０１から１ＰＰＳ信号を入力し、動作クロック生成部１０２から動作クロックを入力し、１ＰＰＳ信号の入力時に動作クロックのクロック周期に合わせたカウントを開始し、既定のカウント完了値までのカウントを終えると１ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始する。
なお、サンプリング周期カウンタ１０５は、カウンタ１０５とも表記する。

サンプリング信号生成部１０６は、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント値からサンプリングタイミングを示すパルスである、サンプリング信号を生成する。
より具体的には、サンプリング信号生成部１０６は、サンプリング周期カウンタ１０５が１ラウンドのカウントを完了する度に、サンプリング信号を出力する。
サンプリング信号は、電気量の測定タイミングを制御する制御信号である。
サンプリング信号生成部１０６は、制御信号出力部の例に相当する。

電気量測定部１０７は、サンプリング信号生成部１０６で生成したパルス（サンプリング信号）のタイミングで電力系統の電気量を測定する。

データ生成部１０８は、電気量測定部１０７で測定した電気量をローカルエリアネットワーク（プロセスバス）に送信可能な通信フレーム形式のデジタルデータに変換する。

データ送信部１０９は、データ生成部１０８で生成したデジタルデータをローカルエリアネットワーク（プロセスバス）経由で演算装置２００に送信する。

補正値計算部１１０は、クロック偏差測定値保持部１０４で保持しているクロック偏差値に基づき、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値の補正値を計算する。

変更タイミング計算部１１１は、補正値計算部１１０で計算した補正値をサンプリング周期カウンタ１０５に適用するタイミングを計算し、計算したタイミングでカウント完了値を補正値に変更する。

補正値計算部１１０と変更タイミング計算部１１１は、クロック偏差測定部１０３により測定されたクロック偏差に基づき、いずれかのラウンドのカウント完了値を変更して、サンプリング信号生成部１０６によるサンプリング信号の出力タイミングを調整する。
より具体的には、１秒間に発生するラウンドの回数と、クロック偏差と、動作クロックのクロック周期とに基づき、補正値計算部１１０が、カウント完了値を変更する変更対象のラウンドと変更後のカウント完了値である補正値とを決定する。
そして、変更タイミング計算部１１１が、補正値計算部１１０により決定された変更対象のラウンドのカウント完了値を補正値に変更する。
補正値計算部１１０と変更タイミング計算部１１１は、カウント完了値変更部の例に相当する。

カウンタ初期値保持部１１２は、サンプリング信号出力後にサンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値を初期値に戻す。
カウンタ初期値保持部１１２は、カウント完了値復元部の例に相当する。

次に、本実施の形態に係るデータ収集装置１００の動作例を説明する。

データ収集装置１００には、光ファイバケーブルや電気信号ケーブルといった伝送手段を用いて、演算装置２００から１ＰＰＳ信号が入力される。
１ＰＰＳ信号は絶対時刻の１秒間の周期を示すパルス信号である。
１ＰＰＳ信号は１ＰＰＳ信号受信部１０１にて受信され、クロック偏差測定部１０３とサンプリング周期カウンタ１０５に配信される。

動作クロック生成部１０２では、データ収集装置１００の動作クロックが生成され、クロック偏差測定部１０３とサンプリング周期カウンタ１０５に配信される。
クロック偏差測定部１０３では、１ＰＰＳ信号の受信タイミングと、データ収集装置１００の動作クロックでカウントした１秒間のずれであるクロック偏差を計測し、計測結果はクロック偏差測定値保持部１０４で保持される。

クロック偏差測定部１０３の動作例を図２を用いて説明する。

１ＰＰＳ信号がクロック偏差測定部１０３に入力されると、動作クロックのクロック周期に従ってカウントする１０ミリ秒のカウンタが動作する。
例えば、動作クロックが８０ＭＨｚの場合では、１２．５ナノ秒単位のカウントとなるため、８０００００カウントで１０ミリ秒となる。
この１０ミリ秒のカウントが９９回目の時に、カウンタが８０００００カウントになるとデータ収集装置１００の動作クロックの計測では１秒間となる。
この動作クロックによりカウントした１秒間と、１ＰＰＳ信号の受信タイミングの差が、クロック偏差の測定値となる。
図２では、１０ミリ秒のカウンタが７９８４００カウントの時点で１ＰＰＳ信号が受信されているため、動作クロックは１秒間で２０マイクロ秒（（８０００００−７９８４００）×１２．５ナノ秒）遅くカウントしており、この値がクロック偏差の測定値である。
このような動作で、クロック偏差測定部１０３は、１ＰＰＳ信号に対する動作クロックの１秒あたりの乖離時間であるクロック偏差を測定し、クロック偏差測定値保持部１０４に偏差測定値を格納する。

サンプリング周期カウンタ１０５は、１ＰＰＳ信号と動作クロックを入力し、動作する。
例えば、電力系統の交流周波数が５０Ｈｚ、１交流周期あたりのサンプリング回数が８０回の場合、サンプリング周期は２５０マイクロ秒となる。
動作クロックが８０ＭＨｚ（１２．５ナノ秒単位のカウント）の場合、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント回数が２００００カウントで２５０マイクロ秒の周期になる。
サンプリング周期カウンタ１０５は、１ＰＰＳ信号の入力と同時にカウントを開始し、カウント回数を示すカウント値をサンプリング信号生成部１０６に送る。
サンプリング信号生成部１０６は、カウント値が２００００（カウント完了値）の時にサンプリング信号を出力する。
つまり、サンプリング周期カウンタ１０５は、カウント値が上限値である２００００に達すると１ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始し、サンプリング信号生成部１０６は、サンプリング周期カウンタ１０５が１ラウンドのカウントを完了する度にサンプリング信号を出力する。
動作クロックに偏差が存在しない場合は、サンプリング信号は正確に２５０マイクロ秒間隔で出力されるため、１ＰＰＳ信号を受信してから次の１ＰＰＳ信号を受信するまでの１秒間で４０００回のサンプリング信号が出力される（つまり、１秒間に４０００ラウンドが発生する）。
しかし、動作クロックに偏差が存在するため、実際には４０００回のサンプリング信号の出力とはならない場合が多い。
例えば、動作クロックによる１秒間のカウントが、１ＰＰＳ信号よりも２０マイクロ秒遅い場合は、図３に示すように、サンプリング信号は１秒間で３９９９回しか出力されず、２５０マイクロ秒の周期でサンプリング信号を出力できていないことになる。
このため、２０マイクロ秒分の補正を行うために、サンプリング周期カウンタのカウント完了値を変更する必要がある。

補正方法は、まずクロック偏差測定値保持部１０４に保持された偏差測定値から、補正値計算部１１０が、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値の補正値を決める。
偏差測定値が２０マイクロ秒である場合、１回のサンプリング周期を５ナノ秒短くする（２０マイクロ秒／４０００回）ことで、２５０マイクロ秒周期でサンプリング信号が出力される。
しかし、デジタル回路で一般的に使用される動作クロックは、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ（十数ナノ秒から数十ナノ秒単位のカウント）のため、数ナノ秒単位のカウンタ調整はできず、数ナノ秒の調整をまとめて行う必要がある。
補正値計算部１１０は、補正値が数ナノ秒であった場合、動作クロックのカウント単位に合うように、カウント完了値の補正値と、まとめて補正を行うタイミングを決定する。

補正値計算部１１０及び変更タイミング計算部１１１の動作例を、図４を用いて説明する。

動作クロックが８０ＭＨｚであった場合、サンプリング周期カウンタ１０５のカウントは１２．５ナノ秒単位であり、１回の補正量５ナノ秒をこのカウントの単位に合わせると、５回分（２５ナノ秒）の補正をまとめて行うこととなる。
つまり、サンプリング周期カウンタ１０５の補正値は２５ナノ秒で、補正するタイミングはサンプリング周期５回ごと（５ラウンドごと）となる。

変更タイミング計算部１１１は、サンプリング信号の出力回数（カウンタ１０５のラウンドの回数）をカウントし、４回カウントするとサンプリング周期カウンタ１０５の上限値（２００００カウント）を２５ナノ秒分短くする（２カウント短くする）。

このように、補正値計算部１１０及び変更タイミング計算部１１１は、クロック偏差の測定値（２０マイクロ秒）を、１秒間に発生するラウンドの回数（４０００回）で除算し、更に、除算値（５ナノ秒）と動作クロックのクロック周期（１２．５ナノ秒）との公倍数（２５ナノ秒）から、補正値を決定する。

サンプリング信号生成部１０６は、サンプリング周期カウンタ１０５の変更されたカウント完了値（１９９９８カウント）の時に、サンプリング信号を出力する。
また、カウンタ初期値保持部１１２は、サンプリング信号を受け取ると、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値を初期値（２００００カウント）に戻し、次の４ラウンドは２００００カウントの周期でサンプリング信号が出力される。
５回分の周期で見ると、正確に１．２５ミリ秒（２５０マイクロ秒×５）の間に５回のサンプリング信号が出力される。
以上の動作により、２０マイクロ秒分の偏差の補正されたサンプリング信号を出力することができ、１秒間にサンプリング信号を正確な回数（４０００回）出力することが可能となる。

以上の手順にてクロック偏差の補正が行われたサンプリング信号を電気量測定部１０７が受信し、電気量測定部１０７が電力系統の電気量（電流値、電圧値）を計測する。
データ生成部１０８は、測定された電気量を演算装置２００に送信可能な通信フレーム形式に生成し、データ送信部１０９が生成された通信フレームを演算装置２００に送信する。

このように、本実施の形態によれば、クロック偏差に応じてサンプリング周期カウンタの補正値を計算し、また、計算した補正値に基づいて、動的にサンプリング周期カウンタのカウント完了値を変更するため、周波数偏差が±５０ｐｐｍ程度の汎用発振回路を使用しても、正確なタイミングでサンプリング信号を出力することができ、正確なタイミングで電気量を計測することができる。

なお、以上では、サンプリング信号生成部１０６が、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント値がカウント完了値（２００００カウント又は１９９９８カウント）に達したことを検知して、サンプリング信号を出力する例を説明した。
これに代えて、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント値がカウント完了値（２００００カウント又は１９９９８カウント）に達した際に、サンプリング周期カウンタ１０５がパルス信号をサンプリング信号生成部１０６に出力し、サンプリング信号生成部１０６はサンプリング周期カウンタ１０５からのパルス信号を入力したタイミングでサンプル信号を出力するようにしてもよい。

また、以上では、動作クロックが１ＰＰＳ信号に対して遅れている例を説明したが、動作クロックが１ＰＰＳ信号に対して進んでいる場合でも同様に、カウント完了値を変更することにより、正確なタイミングでサンプリング信号を出力することができる。
なお、動作クロックが１ＰＰＳ信号に対して進んでいる場合は、いずれかのラウンドにおいて初期値よりも大きな値のカウント完了値を設定する。

また、以上では、サンプリング周期カウンタ１０５がインクリメントによりカウントする例を説明したので、カウント完了値はサンプリング周期カウンタ１０５の上限値であったが、サンプリング周期カウンタ１０５がデクリメントによりカウントする場合は、カウント完了値はサンプリング周期カウンタ１０５の下限値となる。

以上、本実施の形態では、電力系統の電気量を収集し演算装置に送信する、以下の手段を備えたデータ収集装置を説明した。
（ａ）１ＰＰＳ信号を受信する手段、
（ｂ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差を計測する手段、
（ｃ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差の計測値を保持する手段、
（ｄ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差からサンプリング周期カウンタのカウント範囲を変更する手段、
（ｅ）サンプリング周期カウンタのカウント範囲を変更するタイミングを計測する手段、
（ｆ）サンプリング周期カウンタのカウント値よりサンプリング信号を生成する手段、
（ｇ）サンプリング周期カウンタのカウント値の初期値を保持し、サンプリング周期カウンタのカウント値を初期値に戻す手段、
（ｈ）サンプリング信号のタイミングで電力系統の電気量を測定する手段、
（ｉ）電気量をデジタル化し通信フレームに構成する手段、
（ｊ）通信フレームを演算装置に送信する手段。

実施の形態２．
本実施の形態では、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値の補正値と、補正するタイミングを１秒間の間で変化させる構成を説明する。

図５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。
図５において、カウンタ変更部１１３は、サンプリング周期カウンタ１０５の上限値を変更する。
カウンタ変更部１１３は、補正値計算部１１０及び変更タイミング計算部１１１とともにカウント完了値変更部の例に相当する。
カウンタ変更完了通知部１１４は、サンプリング周期カウンタ１０５の上限値が変更されたことを変更タイミング計算部１１１とカウンタ初期値保持部１１２に通知する。
なお、カウンタ変更部１１３とカウンタ変更完了通知部１１４以外の要素は、図１に示したものと同様なので、説明を省略する。

次に、本実施の形態に係るデータ収集装置１００の動作例を説明する。

実施の形態１と同様に、クロック偏差測定部１０３はクロック偏差を測定し、クロック偏差測定値保持部１０４に偏差測定値が格納される。
補正値計算部１１０は、実施の形態１と同様にクロック偏差値からサンプリング周期カウンタ１０５の補正値を計算する。
ここで、本実施の形態では、変更タイミング計算部１１１は、カウンタを変更するタイミングをカウンタ変更完了通知部１１４からのカウンタ変更完了通知に基づいて決定する。
また、変更タイミング計算部１１１は、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値の補正値を、カウンタ変更部１１３に設定し、カウンタ変更部１１３がサンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値を変更する。

例えば、補正値計算部１１０、変更タイミング計算部１１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によるソフトウェア処理によって構成され、カウンタ変更部１１３は補正値を設定するレジスタで構成される。
カウンタ変更完了通知部１１４からのカウンタ変更完了通知は、ソフトウェアへの割り込み、またはソフトウェアからのポーリング処理により実現される。

具体的には、カウンタ変更部１１３は図６のような８ｂｉｔのレジスタで構成される。
例えば、図６の最上位ビット（ｂｉｔ７）はプラス又はマイナスが設定されるビットであり、ｂｉｔ６−ｂｉｔ０は補正値が設定されるビットである。
最上位ビット（ｂｉｔ７）にプラスが設定されていれば、ｂｉｔ６−ｂｉｔ０に設定された補正値が、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値に加算され、最上位ビット（ｂｉｔ７）にマイナスが設定されていれば、ｂｉｔ６−ｂｉｔ０に設定された補正値が、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値から減算される。
このようにすることで、サンプリング周期カウンタ１０５の上限値は、最大で±１２７カウントまで変更が可能である（ｂｉｔ６−ｂｉｔ０がすべて “１”で、１０進数では１２７となる）。
動作クロックが８０ＭＨｚ（１２．５ナノ秒単位のカウント）の場合、１２．５ナノ秒から約１．５マイクロ秒までの補正を行うことができる。

また、カウンタ変更完了通知部１１４は、サンプリング信号生成部１０６が生成したサンプリング信号の受信と、サンプリング周期カウンタ１０５の補正タイミングにより、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値が補正された後に出力されたサンプリング信号を計測することができる。
このため、カウンタ変更完了通知部１１４は、変更タイミング計算部１１１とカウンタ初期値保持部１１２にカウンタ変更完了の通知が行える。
カウンタ変更完了通知部１１４は、例えば図７のような１ｂｉｔのレジスタとして構成される。
そして、本レジスタが“１”の時は、カウンタ変更部１１３の設定値がサンプリング周期カウンタ１０５に反映されて、補正が完了していることを示し、“０”の時は、補正が完了していないことを示す。

変更タイミング計算部１１１とカウンタ初期値保持部１１２は、図７のレジスタを参照することで、補正が完了しているか、未完了かを判断することができる。
変更タイミング計算部１１１は、補正が完了しており、次の補正実施のタイミングになれば、補正値をカウンタ変更部１１３に設定する。
カウンタ初期値保持部１１２は、補正が完了していれば、サンプリング周期カウンタ１０５のカウント完了値を初期値（２００００カウント）に戻す。
サンプリング信号は、次にカウント完了値が変更されるまで、カウント完了値の初期値の周期で出力される。

以上の動作により、サンプリング周期カウンタ１０５の補正値を可変に設定することができ、クロック偏差から補正値を計算した結果、端数があった場合でも、端数分を調整することができる。
例えば、クロック偏差から計算した補正値が２３マイクロ秒の場合、１回の補正量は５．７５ナノ秒となる。
５．７５ナノ秒の場合、１２．５ナノ単位のカウントに合わせると、端数が出てしまう（５回に１回２５ナノ秒の補正をかけると、全部で３マイクロ秒分の端数が出る）。
この端数（３マイクロ秒）に対しても補正をかけるには、５回に１回２５ナノ秒の補正を実施することに加え、３３回に１回２５ナノ秒の補正も実施することが必要となる。
なお、この例では、５回に１回の補正値も３３回に１回の補正値も２５ナノ秒で共通しているが、５回に１回の補正値と３３回に１回の補正値とが異なる値になってもよい。

本実施の形態のように、補正値と補正するタイミングを可変にする仕組みを持つことで、補正値に端数がある場合でも、補正を行うことが可能となる。
つまり、本実施の形態では、補正値計算部１１０が、カウント完了値を変更する変更対象のラウンドと変更後のカウント完了値との組を複数決定し、変更タイミング計算部１１１及びカウンタ変更部１１３が、変更対象のラウンドのカウント完了値を、その変更対象のラウンドに対して決定された変更後のカウント完了値（補正値）に変更する。
このようにすることで、サンプリング信号の出力タイミングを高精度に制御することができる。

以上、本実施の形態では、電力系統の電気量を収集し演算装置に送信する、以下の手段を備えたデータ収集装置を説明した。
（ａ）１ＰＰＳ信号を受信する手段、
（ｂ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差を計測する手段、
（ｃ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差の計測値を保持する手段、
（ｄ）１ＰＰＳ信号と装置内クロックとの周波数偏差からサンプリング周期カウンタのカウント範囲の変更値を設定する手段、
（ｅ）サンプリング周期カウンタのカウント範囲の変更値の設定に従い、カウント範囲を変更する手段、
（ｆ）サンプリング周期カウンタのカウント範囲を変更するタイミングを計測する手段、
（ｇ）サンプリング周期カウンタのカウント値よりサンプリング信号を生成する手段、
（ｈ）サンプリング周期カウンタのカウント値の初期値を保持し、サンプリング周期カウンタのカウント値を初期値に戻す手段、
（ｉ）サンプリング周期カウンタのカウント範囲が変更された値でサンプリング信号が生成されたことを通知する手段、
（ｊ）サンプリング信号のタイミングで電力系統の電気量を測定する手段、
（ｋ）電気量をデジタル化し通信フレームに構成する手段、
（ｌ）通信フレームを演算装置に送信する手段。

最後に、実施の形態１、２に示したデータ収集装置１００のハードウェア構成例を図８を参照して説明する。
データ収集装置１００はコンピュータであり、データ収集装置１００の各要素をプログラムで実現することができる。
データ収集装置１００のハードウェア構成としては、バスに、制御装置９０１、外部記憶装置９０２、主記憶装置９０３、通信装置９０４、入出力装置９０５、クロック発生回路９０６、カウンタ９０７が接続されている。

制御装置９０１は、プログラムを実行するＣＰＵである。
外部記憶装置９０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、ハードディスク装置である。
主記憶装置９０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
クロック偏差測定値保持部１０４は、例えば、主記憶装置９０３により実現される。
通信装置９０４は、１ＰＰＳ信号受信部１０１及びデータ送信部１０９の物理層に対応する。
入出力装置９０５は、例えばマウス、キーボード、ディスプレイ装置等である。
クロック発生回路９０６は、水晶発振器を備え、データ収集装置１００の動作クロック信号を生成する。
動作クロック生成部１０２は、クロック発生回路９０６により実現される。
また、サンプリング周期カウンタ１０５は、カウンタ９０７により実現される。

プログラムは、通常は外部記憶装置９０２に記憶されており、主記憶装置９０３にロードされた状態で、順次制御装置９０１に読み込まれ、実行される。
プログラムは、図１及び図５に示す「〜部」（但し、動作クロック生成部１０２、クロック偏差測定値保持部１０４、カウンタ変更部１１３、カウンタ変更完了通知部１１４を除く、以下も同様）として説明している機能を実現するプログラムである。
更に、外部記憶装置９０２にはオペレーティングシステム（ＯＳ）も記憶されており、ＯＳの少なくとも一部が主記憶装置９０３にロードされ、制御装置９０１はＯＳを実行しながら、図１に示す「〜部」の機能を実現するプログラムを実行する。
また、実施の形態１、２の説明において、「〜の測定」、「〜のカウント」、「〜の変更」、「〜の決定」、「〜の設定」、「〜の指定」、「〜の計算」、「〜の判断」、「〜の判定」、「〜の選択」、「〜の生成」、「〜の入力」、「〜の受信」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が主記憶装置９０３にファイルとして記憶されている。

なお、図８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８に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。

１００ データ収集装置、１０１ １ＰＰＳ信号受信部、１０２ 動作クロック生成部、１０３ クロック偏差測定部、１０４ クロック偏差測定値保持部、１０５ サンプリング周期カウンタ、１０６ サンプリング信号生成部、１０７ 電気量測定部、１０８ データ生成部、１０９ データ送信部、１１０ 補正値計算部、１１１ 変更タイミング計算部、１１２ カウンタ初期値保持部、１１３ カウンタ変更部、１１４ カウンタ変更完了通知部。

Claims (8)

1. 単位時間ごとにパルス信号を受信するパルス信号受信部と、
   前記単位時間と比べて微小なクロック周期の動作クロック信号を生成する動作クロック生成部と、
   前記パルス信号受信部から前記パルス信号を入力し、前記動作クロック生成部から前記動作クロック信号を入力し、前記パルス信号の入力時に前記動作クロック信号のクロック周期に合わせたカウントを開始し、既定のカウント完了値までのカウントを終えると１ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始するカウンタと、
   前記カウンタが１ラウンドのカウントを完了する度に、制御信号を出力する制御信号出力部と、
   前記パルス信号受信部から前記パルス信号を入力し、前記動作クロック生成部から前記動作クロック信号を入力し、前記動作クロック信号の前記パルス信号に対する周波数偏差であるクロック偏差を測定するクロック偏差測定部と、
   前記クロック偏差測定部により測定されたクロック偏差に基づき、いずれかのラウンドのカウント完了値を変更するカウント完了値変更部とを有し、
   前記カウンタは、
   前記カウント完了値変更部によりいずれかのラウンドのカウント完了値が変更された場合に、変更後のカウント完了値までのカウントを終えると当該ラウンドのカウントを完了し、次のラウンドのカウントを開始することを特徴とする信号処理装置。
2. 前記信号処理装置は、更に、
   前記カウント完了値変更部によりカウント完了値が変更されたラウンドの次のラウンドのカウント完了値を前記既定のカウント完了値に戻すカウント完了値復元部を有することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記カウント完了値変更部は、
   ｎ（ｎは２以上の整数）ラウンドに１回の割合で、カウント完了値を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
4. 前記カウント完了値変更部は、
   前記単位時間において発生するラウンドの回数と、前記クロック偏差測定部により測定されたクロック偏差と、前記動作クロック信号のクロック周期とに基づき、カウント完了値を変更するラウンドと変更後のカウント完了値とを決定し、
   決定したラウンドのカウント完了値を、決定したカウント完了値に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の信号処理装置。
5. 前記カウント完了値変更部は、
   前記クロック偏差測定部により測定されたクロック偏差を、前記単位時間において発生するラウンドの回数で除算し、除算値と前記動作クロック信号のクロック周期との公倍数に基づき、カウント完了値を変更するラウンドと変更後のカウント完了値とを決定することを特徴とする請求項４に記載の信号処理装置。
6. 前記カウント完了値変更部は、
   カウント完了値を変更する変更対象のラウンドと変更後のカウント完了値との組を複数決定し、
   変更対象のラウンドのカウント完了値を、当該変更対象のラウンドに対して決定した変更後のカウント完了値に変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の信号処理装置。
7. 前記制御信号出力部は、
   前記カウンタが１ラウンドのカウントを完了する度に、前記制御信号として、サンプリング信号を出力し、
   前記信号処理装置は、更に、
   前記制御信号出力部から出力されたサンプリング信号を入力し、サンプリング信号を入力したタイミングで電気量を測定する電気量測定部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の信号処理装置。
8. 前記パルス信号受信部は、
   前記信号処理装置の外部の演算装置から、１ＰＰＳ（１ Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号を受信し、
   前記信号処理装置は、更に、
   前記電気量測定部により測定された電気量を通知するデータを前記演算装置に送信するデータ送信部を有することを特徴とする請求項７に記載の信号処理装置。

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