JP2001045667A - 無効電力補償装置の並列運転方法 - Google Patents

無効電力補償装置の並列運転方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無効電力補償装置の並列運転において、温度
変動やノイズの悪影響を受けず、安定した並列運転を低
コストで実現する。 【解決手段】 電力系統1に接続され並列運転を行う第
1の無効電力補償装置2および第2の無効電力補償装置
3が、それぞれデジタル通信を行うための通信手段5を
備えている。第1および第2無効電力補償装置2,3の
うち一方を親機、他方を子機とすると、親機は、子機の
無効電力出力値を指令する動作容量指令信号をデジタル
通信により通信線6を介して子機へ送信する。動作容量
指令信号がデジタル通信により伝達されるので温度変動
やノイズなどの悪影響を受けず、無効電力補償装置2,
3の安定した並列運転を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統に接続す
る無効電力補償装置の並列運転方法に関するものであ
る。なお、本明細書でいう電力系統とは送電線および配
電線とそれに接続されている負荷や発電機などを含む系
統をさす。
【0002】
【従来の技術】一般に電力が大きく変動する負荷が接続
されている電力系統においては、その電力系統の電圧が
負荷に流れる電流に応じて変動する。このような電圧変
動を抑制するために設置される装置の一つに無効電力補
償装置があり、系統電圧が低下しているときには進み無
効電力で、また、系統電圧が上昇しているときには遅れ
無効電力で補償する。電力系統の電圧変動が大きく無効
電力補償装置1台では容量不足になる場合は無効電力補
償装置の複数台並列運転を行う。
【0003】以下に無効電力補償装置の従来の並列運転
方法について説明する。無効電力補償装置の並列運転方
法として、従来はアナログ値で親機の無効電力補償装置
から子機の無効電力補償装置へ動作容量指定を行ってい
た。その構成を図20に示す。1が電力系統、32が従
来の無効電力補償装置の親機、33が従来の無効電力補
償装置の子機である。親機32と子機33の無効電力補
償装置にそれぞれ出力用と入力用のアナログI/F(イ
ンタフェース)を設けて、親機32では電力系統の電圧
を一定に保つ為の無効電力出力を演算し無効電力を出力
するとともに子機33にアナログ信号で動作容量指令信
号を送る。一方、子機33は親機32からのアナログの
動作容量指令信号に基づき無効電力を出力し、親機32
と子機33の合計の容量で並列運転を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来は無効
電力補償装置の並列運転において、動作容量指令信号に
アナログ信号を使用していた為、温度変動やノイズの悪
影響があり、さらにノイズ対策に設置したローパスフィ
ルタにより応答速度が落ちるなどの問題があった。また
アナログI/Fには送信側にA/D変換装置、受信側に
D/A変換装置が必要となりコスト高になる。さらに絶
縁アンプを使用した場合はよりコスト高になっていた。
なお、実フィールドではトラック無線やその他の誘導ノ
イズ等の影響で絶縁アンプは必要不可欠である。
【0005】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、温度変動やノイズの悪影響を受けず、安定し
た並列運転を低コストで実現する無効電力補償装置の並
列運転方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
電力系統に無効電力を補償する第1および第2の無効電
力補償装置を接続し、そのうちいずれか一方を子機の出
力すべき無効電力値を指令する動作容量指令信号を送信
する親機として動作させ、他方を動作容量指令信号を受
信しその指令されている無効電力を出力する子機として
動作させる無効電力補償装置の並列運転方法であって、
動作容量指令信号を含む第1および第2の無効電力補償
装置間の信号をデジタル信号で通信線を介して送受信す
ることを特徴とするものである。
【0007】請求項1記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、動作容量指令信号がデジタル通信によ
り伝達されるので、温度変動やノイズなどの悪影響を受
けず、無効電力補償装置の安定した並列運転を実現でき
るという効果を有する。したがって従来のノイズ対策に
設置したローパスフィルタにより応答速度が落ちるとい
うような問題も発生しない。また、従来のアナログI/
Fが不要となりコストダウンが図れる。また、通信方向
が双方向なので通信エラー時などにリトライが可能であ
り、通信の信頼性が確保できる。
【0008】請求項2記載の発明は、電力系統に無効電
力を補償する第1および第2の無効電力補償装置を接続
し、そのうちいずれか一方を子機の出力すべき無効電力
値を指令する動作容量指令信号を送信する親機として動
作させ、他方を動作容量指令信号を受信しその指令され
ている無効電力を出力する子機として動作させる無効電
力補償装置の並列運転方法であって、動作容量指令信号
を含む第1および第2の無効電力補償装置間の信号をデ
ジタル信号で無線により送受信することを特徴とするも
のである。
【0009】請求項2記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1と同様の効果のほか、無効電
力補償装置間に通信線を張らなくても並列運転が実現で
きるという効果を有する。即ち、配線工事が不要である
ばかりなく、道路や鉄道を挟んで無効電力補償装置の親
機と子機を配置することも可能となる。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項2におい
て、第1および第2の無効電力補償装置のうち一方を親
機に他方を子機に決定し、第1および第2の無効電力補
償装置間の信号の通信を親機から子機への1方向のみ可
能にしたことを特徴とするものである。
【0011】請求項3記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項2の効果のほか、親機側の無効
電力補償装置には送信のみが可能な通信手段を、子機側
の無効電力補償装置には受信のみが可能な通信手段を設
けてあればよいため、通信手段が簡単となり、コストダ
ウンが可能となる。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項1または2
において、第1の無効電力補償装置は、制御動作開始時
に第2の無効電力補償装置からの動作容量指令信号を受
けている場合はその指令されている無効電力を出力して
子機として動作し、動作容量指令信号を受けていない場
合は親機として動作し、第2の無効電力補償装置は、制
御動作開始時点で第1の無効電力補償装置から動作容量
指令信号を受けている場合はその指令されている無効電
力を出力して子機として動作し、制御動作開始から第1
の遅延時間経過しても動作容量指令信号を受けていない
場合は親機として動作することを特徴とするものであ
る。
【0013】請求項4記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1または2の効果のほか、先に
動作開始した方が自動的に親機になり後に動作開始した
方が自動的に子機として動作するという効果を有する。
また、第1と第2の無効電力補償装置の動作開始時の処
理を変えているため、同時に動作開始した場合でも両方
親機になることを防止できるという効果を有する。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1,2,3
または4において、第1および第2の無効電力補償装置
のうち動作容量指令信号を受信している子機は、その受
信している動作容量指令信号が停止した場合、出力する
無効電力値を動作容量指令信号が停止する直前の値に固
定し、動作容量指令信号が復帰した場合は再度動作容量
指令信号で指令されている無効電力を出力することを特
徴とするものである。
【0015】請求項5記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2,3または4の効果のほ
か、親機が故障した場合に子機が異常動作することを防
止するという効果を有する。また、親機または子機の通
信手段や通信線等の通信経路にのみ異常が起こったが無
効電力補償装置の基本機能は正常に動作している場合
に、親機は単独運転と同様の負荷変動に対応した動作を
正常に続けられるという効果を有する。その際子機は動
作容量指令信号が停止する直前の無効電力を出力し続け
るので電力系統の負荷状態に対応するための一定無効電
力を子機が出力し、負荷変動に対応する無効電力出力を
親機側が出力することができるという効果を有する。ま
た、動作容量指令信号がなんらかの原因で一旦停止した
場合でも動作容量指令信号が正常復帰した場合は、子機
は親機からの動作容量指令信号で並列運転を再開して通
常の並列運転を継続することができるという効果を有す
る。
【0016】請求項6記載の発明は、請求項1,2,3
または4において、第1および第2の無効電力補償装置
のうち動作容量指令信号を受信している子機は、その受
信している動作容量指令信号が停止した場合、出力する
無効電力値を動作容量指令信号が停止する直前の値に固
定し、動作容量指令信号が第2の遅延時間経過しても復
帰しない場合は子機を電力系統から切り離し、動作容量
指令信号が第2の遅延時間以内に復帰した場合は子機が
再度動作容量指令信号で指令されている無効電力を出力
することを特徴とするものである。
【0017】請求項6記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項5と同様の効果のほか、親機か
らの動作容量指令信号が停止し並列運転が正常に行われ
ない場合に第2の遅延時間経過後に子機を電力系統から
切り離し、子機のロスを抑えることができるという効果
を有する。
【0018】請求項7記載の発明は、請求項1,2また
は4において、第1および第2の無効電力補償装置のう
ち動作容量指令信号を受信している子機は、その受信し
ている動作容量指令信号の通信エラーが発生した場合、
出力する無効電力値を動作容量指令信号の通信エラーが
発生する直前の値に固定するとともに、第1および第2
の無効電力補償装置のうち親機として動作している方に
動作容量指令信号の再送要求を送信して再度受信し、動
作容量指令信号が復帰した場合は再度動作容量指令信号
で指令されている無効電力を出力することを特徴とする
ものである。
【0019】請求項7記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2または4の効果のほか、
ノイズなどにより通信エラーが発生した場合でも子機か
ら再送要求を行うので通信の信頼性を上げられるという
効果を有する。また、最終的に通信エラーが解消されな
くても子機は通信エラー発生直前の動作容量指令信号に
基づく無効電力出力を維持するので、通信エラーが発生
しても子機が異常動作することは無く、並列運転方法が
異常になることが無いという効果を有する。
【0020】また、動作容量指令信号の通信エラーが発
生後に動作容量指令信号が正常復帰した場合は、子機は
親機からの動作容量指令信号で並列運転を再開して通常
の並列運転を継続することができるという効果を有す
る。
【0021】また、通信エラーが長時間解消されない場
合でも親機は単独運転と同様の負荷変動に対応した動作
を正常に続けられるという効果を有する。その際子機は
動作容量指令信号が停止する直前の無効電力を出力し続
けるので電力系統の負荷状態に対応するための一定無効
電力を子機が出力し、負荷変動に対応する無効電力出力
を親機側が出力することができるという効果を有する。
【0022】請求項8記載の発明は、請求項1または2
において、第1および第2の無効電力補償装置は自己の
設定を親機と子機とに切り替える切替え手段を有し、切
替え手段により親機の設定の場合は動作容量指令信号を
出力し、子機の設定の場合は動作容量指令信号を受信し
ていない時は親機として動作し受信している時は動作容
量指令信号に基づいて無効電力を出力し子機として動作
することを特徴とするものである。
【0023】請求項8記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1または2の効果のほか、あら
かじめ切替え手段で子機に設定されていた無効電力補償
装置でも親機が故障停止して親機からの動作容量指令信
号を受信できなくなった場合は、親機として単独で動作
することが可能になるという効果を有する。
【0024】請求項9記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7または8において、電力系統と第1
の無効電力補償装置との間に第1の開閉手段を設けると
ともに、電力系統と第2の無効電力補償装置との間に第
2の開閉手段を設け、第1の開閉手段が閉状態のときに
第1の無効電力補償装置は第2の開閉手段の開閉状態を
監視して第2の開閉手段が閉状態であれば並列運転を行
い開状態であれば単独運転を行い、第2の開閉手段が閉
状態のときに第2の無効電力補償装置は第1の開閉手段
の開閉状態を監視して第1の開閉手段が閉状態であれば
並列運転を行い第1の開閉手段が開状態であれば単独運
転を行うことを特徴とするものである。
【0025】請求項9記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,7ま
たは8の効果のほか、並列運転中に一方の開閉手段を開
放するだけで他方の無効電力補償装置は通常の単独運転
を行うことが可能になるという効果を有する。また、第
1および第2の開閉手段が開放された状態からいずれか
一方の開閉手段を投入するのみで通常の単独運転を行う
ことが可能になるという効果も有する。
【0026】請求項10記載の発明は、電力系統に無効
電力を補償する3台以上の無効電力補償装置を接続し、
そのうちいずれか一つを子機の出力すべき無効電力値を
指令する動作容量指令信号を送信する親機として動作さ
せ、他を動作容量指令信号を受信しその指令されている
無効電力を出力する子機として動作させ、動作容量指令
信号をデジタル信号で無線により送受信することを特徴
とするものである。
【0027】請求項10記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項2と同様の効果のほか、親機
と複数の子機の合計の容量即ち大容量で無効電力制御が
できるという効果を有する。しかも、無線方式なので通
信線とその配線工事が不要で、無効電力補償装置にレセ
プタクル(コネクタ)が不要であり、増設や親機を任意
に設定できるなどの自由度も大きいという効果を有す
る。
【0028】請求項11記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7,8,9または10において、親機
として動作する無効電力補償装置は、電力系統の制御量
の目標値と電力系統の制御量のフィードバック量との差
から無効電力演算値を求め、無効電力演算値を並列運転
台数で割って1台当たりの無効電力値を求め、1台当り
の無効電力値に相当する無効電力を出力するとともに、
子機として動作する無効電力補償装置に1台当たりの無
効電力値を動作容量指令信号として送信することを特徴
とするものである。
【0029】請求項11記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,
7,8,9または10の効果のほか、並列運転動作時に
無効電力を過剰に出力することを防止し、親機と子機の
無効電力出力の合計が適正値になるという効果を有す
る。
【0030】請求項12記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7,8,9または10において、親機
として動作する無効電力補償装置は、電力系統の制御量
の目標値と電力系統の制御量のフィードバック量との差
に、無効電力補償装置の単独運転時の第1の制御ゲイン
を並列運転台数で割った値の第2の制御ゲインを掛け、
その掛けた値を積分して無効電力演算値を求め、この無
効電力演算値に相当する無効電力を出力するとともに、
子機として動作する無効電力補償装置に無効電力演算値
を動作容量指令信号として送信することを特徴とするも
のである。
【0031】請求項12記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,
7,8,9または10の効果のほか、並列運転動作時に
系統電圧の急変があった場合の過渡的な電圧動揺を抑え
るという効果を有する。
【0032】請求項13記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7,8,9,10,11または12に
おいて、親機として動作する無効電力補償装置と子機と
して動作する1台または複数の無効電力補償装置とがそ
れぞれ開閉手段を介して電力系統に接続されており、電
力系統に停電が発生した場合に、全ての子機の開閉手段
は瞬時に開放され、停電が復電するとそれぞれの子機の
開閉手段は互いに異なる第3の遅延時間後に投入され、
親機の開閉手段は停電発生後から所定時間内に停電が復
電すると開放せず、停電が所定時間継続すると開放され
復電すると子機の全ての開閉手段と異なる第3の遅延時
間後に投入されることを特徴とするものである。
【0033】請求項13記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、停電発生
時に瞬時に子機が電力系統から切り離され親機が電力系
統から切り離される前に復電する瞬時停電の場合、瞬時
停電後の復電時は時間差をおいて子機が電力系統に再接
続されて行くので、瞬時停電後の復電時に子機の動作で
電力系統に大きな動揺を与えるという弊害を防止するこ
とができるという効果を有する。また、子機の再接続動
作は子機それぞれの開閉手段に異なる遅延時間を設ける
だけでよいので簡単な制御で実現できるという効果も有
する。
【0034】請求項14記載の発明は、請求項1,2,
3,5,6,7,8,9,10,11または12におい
て、親機として動作する無効電力補償装置と子機として
動作する1台または複数の無効電力補償装置とがそれぞ
れ開閉手段を介して電力系統に接続されており、電力系
統に停電が発生した場合に、親機及び全ての子機の開閉
手段は瞬時に開放され、停電が復電すると親機及び全て
の子機の開閉手段は互いに異なる第4の遅延時間後に投
入されることを特徴とするものである。
【0035】請求項14記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、停電が発
生した場合、並列運転を行っていた全ての無効電力補償
装置が一旦系統から切り離され、復電後にそれぞれ異な
る遅延時間をおいて系統に接続されるので、停電後瞬時
に復電するような系統電圧が過渡的に大きく乱れる場合
に無効電力補償装置が不安定な動作をするのを防止する
ことができるという効果を有する。
【0036】請求項15記載の発明は、請求項1,2,
3,5,6,7,8,9,10,11または12におい
て、親機として動作する無効電力補償装置が電力系統に
接続され、子機として動作する1台または複数の無効電
力補償装置がそれぞれ開閉手段を介して電力系統に接続
され、親機が子機の開閉手段の開放および投入を制御可
能な構成とし、電力系統の電圧異常が発生した場合、親
機は全ての子機の開閉手段を瞬時に開放し、電力系統の
電圧異常が解消されると全ての子機の開閉手段をそれぞ
れ異なる第5の遅延時間を設けて順次に投入することを
特徴とするものである。
【0037】請求項15記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、電力系統
の電圧が異常になったことを親機が検出して子機の開閉
手段を開放するため、系統電圧異常時に並列運転の無効
電力補償装置は系統に親機1台しか接続されないので無
効電力補償装置の保護動作による系統電圧の乱れは無効
電力補償装置1台分に抑えられるという効果を有する。
また、電力系統の電圧異常が解消されるとそれぞれの子
機が時間差をおいて電力系統に再接続されて行くので、
子機の動作で電力系統に大きな動揺を与えるという弊害
を防止することができるという効果を有する。
【0038】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)この発明の
第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1はこ
の発明の第1の実施の形態を示し、これは請求項1に対
応するものである。図1において、1は電力系統、2は
第1の無効電力補償装置、3は第2の無効電力補償装
置、4は電力系統1と各無効電力補償装置2,3とを電
気的に接続・非接続とする開閉手段であり、通常、閉状
態とする。5はデジタル通信を行うための通信手段、6
は通信線である。7は無効電力制御部であり、無効電力
を発生する主回路(無効電力出力部),演算部,検出部
などを含む(図12,図13参照)。
【0039】従来例と大きく異なるのは従来が2台の無
効電力補償装置間をアナログ信号線を介して動作容量指
令信号を伝達し並列運転を行っていたのに対し、本実施
の形態は、デジタル通信により通信線6を介して動作容
量指令信号を伝達し並列運転を行う点である。したがっ
て、通信線6上を送信される動作容量指令信号はデジタ
ル信号である。また、第1および第2の無効電力補償装
置2,3は同じ構成であり、親機としても子機としても
動作可能である。
【0040】例えば、第1の無効電力補償装置2が親機
で、第2の無効電力補償装置3が子機として並列運転動
作していると仮定すると、親機は電力系統の電圧を検出
して目標電圧を基準にフィードバック制御を行い電圧が
一定になるような無効電力を出力する。その際、親機は
制御の演算処理を行い動作容量指令信号を子機に送信
し、子機は受信した動作容量指令信号に基づき無効電力
を出力する。このように、並列運転を行うことにより、
容量が2倍の無効電力補償装置が動作しているのと等価
になり、電圧の補償能力も2倍になることは言うまでも
ない。
【0041】本実施の形態によれば、動作容量指令信号
がデジタル通信により伝達されるので温度変動やノイズ
などの悪影響を受けず、無効電力補償装置2,3の安定
した並列運転を実現できるという効果を有する。したが
って従来のノイズ対策に設置したローパスフィルタによ
り応答速度が落ちるというような問題も発生しない。ま
た、従来例で必要であったアナログI/F(D/A変換
装置,A/D変換装置,絶縁アンプ)が不要となりコス
トダウンが図れる。これは、アナログI/Fによると送
信側にD/A変換装置が、受信側にA/D変換装置が必
要となり、これらは一般的に高価なものであり、これに
対してRS485等の通信用ICは広く用いられて安価
でありこれを通信手段5として用いるためである。
【0042】また、通信方向が双方向可能なので通信エ
ラーが発生したら再送要求を送ってリトライすることが
でき、通信の信頼性が確保できる。
【0043】また、ここではそれぞれの無効電力補償装
置2,3の通信手段5として、送信手段と受信手段を設
けてあるが、通信処理を単純にするため、親機の通信手
段5を送信専用とし、子機の通信手段5を受信専用とし
て並列運転を運用することもできる。
【0044】なお、本実施の形態では、開閉手段4は特
に必要ないが、一般的に電力系統1に接続される機器
は、開閉手段4として開閉器を介して接続され、故障発
生の時などに開閉手段4(開閉器)を開放して電力系統
1から切り離される。 (第2の実施の形態)この発明の第2の実施の形態を図
2に基づいて説明する。図2はこの発明の第2の実施の
形態を示し、これは請求項2に対応するものである。第
1の実施の形態において、通信手段5の代わりに無線で
デジタル通信を行う無線通信手段9を、通信線6の代わ
りに無線アンテナ8を設け、通信線を張らずに、無線で
データ通信を行うようにしたものであり、その他の構成
は第1の実施の形態と同様である。
【0045】第1,第2の無効電力補償装置で一方が親
機となり他方が子機となり並列運転動作を行うのは第1
の実施の形態と同様である。第1の実施の形態と大きく
異なるのは、通信線が不要となったことである。このこ
とにより、無線信号が届く限り、2台の無効電力補償装
置2,3の設置位置に制限が無い。これは無効電力補償
装置2,3間の距離を容易に長く取れるだけでなく、道
路や鉄道や河川等を隔てて設置することが可能である等
大きな利点がある。また、通信線を張る工事が不要であ
る。また、後述する3台以上の並列運転の場合、通信線
方式では無効電力補償装置本体に複数のレセプタクル
(コネクタ)が必要となるが、無線通信によればそれは
不要で容易に増設にも対応できる。
【0046】また、ここではそれぞれの無効電力補償装
置2,3の無線通信手段9として、送信手段と受信手段
を設けてあるが、通信処理を単純にするため、親機の無
線通信手段9を送信専用とし、子機の無線通信手段9を
受信専用として並列運転を運用することもできる。 (第3の実施の形態)この発明の第3の実施の形態を図
3に基づいて説明する。図3は本発明の第3の実施の形
態を示し、これは請求項3に対応するものである。図3
において、12は第1の無線通信手段であり送信手段の
みで構成され、13は第2の無線通信手段であり受信手
段のみで構成される。その他の構成は第2の実施の形態
と同様である。
【0047】本実施の形態では、送信手段のみで構成さ
れた第1の無線通信手段12を持つ第1の無効電力補償
装置2が親機となり、受信手段のみで構成された第2の
無線通信手段13を持つ第2の無効電力補償装置3が子
機となる。並列運転動作自体は第2の実施の形態と同様
である。
【0048】したがって、無線通信手段12,13が簡
単な構成となり、コストダウンができる。
【0049】なお、本実施の形態では、第1と第2の無
効電力補償装置2,3の通信手段を無線通信手段とした
が、図1のように通信線6を介して通信を行う通信手段
を用いた構成にしてもよいことは言うまでもない。 (第4の実施の形態)この発明の第4の実施の形態を図
4に基づいて説明する。図4は本発明の第4の実施の形
態を示し、これは請求項4に対応するものである。図4
(a),(b)はそれぞれ第1の無効電力補償装置,第
2の無効電力補償装置の動作開始から親機,子機の判定
を完了するまでの処理の流れを示すフローチャートであ
る。並列運転システムの全体構成は例えば図1,図2の
ような構成を取ることができる。以下図4に基づいて説
明する。
【0050】第1の無効電力補償装置は図4(a)に示
すようにステップ1で制御動作開始後、ステップ2で動
作容量指令信号を受信しているか否かを判定し、受信し
ていたらステップ3に進み子機として動作する。ステッ
プ2で動作容量指令信号を受信していなかったらステッ
プ4に進み親機として動作する。
【0051】一方、第2の無効電力補償装置は図4
(b)に示すようにステップ6で制御動作開始後、ステ
ップ7で動作容量指令信号を受信しているか否かを判定
し、受信していたらステップ8に進み子機として動作す
る。ステップ7で動作容量指令信号を受信していなかっ
たら、第1の無効電力補償装置とは異なり、ステップ9
で所定の遅延時間の経過を待って、ステップ10に進み
再度動作容量指令信号の受信判定を行う。ここで動作容
量指令信号を受信していたらステップ11に進み子機と
して動作する。受信していなかったらステップ12に進
み親機として動作する。
【0052】第1と第2の無効電力補償装置で処理を変
えているのはステップ2とステップ7の動作容量指令信
号の受信判定を同時に行った場合、受信していないとい
うことで両方とも親機になることを防止するためであ
る。即ち、第1の無効電力補償装置はステップ4に進み
親機として動作し、第2の無効電力補償装置はステップ
9に進み所定の遅延時間(第1の遅延時間)待つのでそ
の間に第1の無効電力補償装置から動作容量指令信号が
送信され、次のステップ10での動作容量指令信号の受
信判定後は子機として動作し、並列運転動作が実現でき
る。ここではステップ9で遅延時間経過後ステップ10
で動作容量指令信号の受信判定を行っているが、遅延時
間待ちながら動作容量指令信号受信判定を行う処理にし
てもよく、その場合、所定の遅延時間経過前に動作容量
指令信号を受信して早く並列運転動作に移行することが
できる。
【0053】以上のように本実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムによれば、先に動作開始した方
が自動的に親機になり、後に動作開始した方が自動的に
子機として動作するという効果を有する。また、前述の
ように第1と第2の無効電力補償装置で処理を変えるこ
とにより、同時に動作開始した場合でも両方親機になる
ことを防止できるという効果を有する。 (第5の実施の形態)この発明の第5の実施の形態を図
5に基づいて説明する。図5は本発明の第5の実施の形
態を示し、これは請求項5に対応するものである。図5
は請求項5の内容を分かりやすく説明するものであり、
並列運転システムの全体構成は例えば図1で構成するこ
とができる。
【0054】図5は第1または第2の無効電力補償装置
のうち子機として動作している無効電力補償装置の動作
を単純化して示したものである。動作容量指令値は動作
容量指令の受信信号の内容をアナログレベルで示したも
のであり、子機の無効電力出力は、動作容量指令信号を
受信している信号有りの状態では動作容量指令値に追従
して推移する。なんらかの原因で信号停止すると子機は
信号停止直前の出力を維持して待機し、再度信号有りの
状態になると、子機は動作容量指令値での無効電力出力
を再開する。
【0055】以上のように、動作容量指令の受信信号が
停止中は子機は出力を固定するので、親機が故障した場
合に子機が異常動作することを防止するという効果を有
する。また、親機または子機の通信手段や通信線にのみ
異常が起こったが無効電力補償装置の基本機能が正常に
動作している場合に、親機の負荷変動に対応した動作が
正常に続けられるという効果を有する。その際子機は動
作容量指令信号が停止する直前の無効電力を出力し続け
るので電力系統の負荷状態に対応するための一定無効電
力を子機が出力し、負荷変動に対応する無効電力出力を
親機側が出力することができるという効果を有する。ま
た動作容量指令信号がなんらかの原因で一旦停止した場
合でも動作容量指令信号が正常復帰した場合は子機は親
機からの動作容量指令信号で並列運転を再開して通常の
並列運転を継続することができるという効果を有する。 (第6の実施の形態)この発明の第6の実施の形態を図
6,7に基づいて説明する。図6,7は本発明の第6の
実施の形態を示し、これは請求項6に対応するものであ
る。
【0056】図6が全体の構成例であり、ここでは無効
電力補償装置2,3間の通信が通信線6を介しその通信
方向が1方向のみである例で示している。また第2の無
効電力補償装置3が子機として動作している例であり、
子機に接続されている第2の開閉手段15に制御部を設
けており、第2の無効電力補償装置3の無効電力制御部
7の指令を受けて開閉手段15を開放する(開状態にす
る)ことができる。動作の手順を図7で説明する。
【0057】図7は子機として動作している第2の無効
電力補償装置3の動作を単純化して示したものである。
動作容量指令値は動作容量指令の受信信号の内容をアナ
ログレベルで示したものであり、これに追従して信号有
りの状態では子機の無効電力出力は推移する。なんらか
の原因で信号停止すると子機は信号停止直前の出力を維
持して待機し、第2の遅延時間経過しても信号有りの状
態に戻らなければ、子機の無効電力制御部7から第2の
開閉手段15の制御部に開放指令が出力され、子機が電
力系統1から切り離される。これに対し、第2の遅延時
間が経過するまでに信号有りの状態に戻れば、子機は動
作容量指令値での無効電力出力を再開する。
【0058】本実施の形態によれば、第5の実施の形態
と同様の効果のほか、親機からの動作容量指令信号が停
止し並列運転が正常に行われない場合に第2の遅延時間
経過後に子機を電力系統1から切り離し、子機のロスを
抑えることができるという効果を有する。
【0059】なお、図1,図2,図3の構成に対しても
開閉手段4に制御部を設け、本実施の形態を適用できる
ことは言うまでもない。 (第7の実施の形態)この発明の第7の実施の形態を図
8に基づいて説明する。図8は本発明の第7の実施の形
態を示し、これは請求項7に対応するものである。図8
は請求項7の内容を分かりやすく説明するものであり、
並列運転システムの全体構成は例えば図1で構成するこ
とができる。
【0060】図8は第1または第2の無効電力補償装置
のうち子機として動作している無効電力補償装置の動作
を単純化して示したものである。動作容量指令値は動作
容量指令の受信信号の内容をアナログレベルで示したも
のであり、これに追従して信号有りの状態では子機の無
効電力出力は推移する。通信エラーが発生した場合、子
機は通信エラー発生直前の動作容量指令信号に基づく無
効電力出力を維持するとともに、子機は親機として動作
している方に動作容量指令信号の再送要求を送信して再
度受信する。なお、一回の再送要求による受信が再び通
信エラーとなる場合もあるので、通信エラーが解消され
るまで、再送要求を所定回数繰り返すように設定してお
いてもよい。
【0061】本実施の形態によれば、電磁波などの外来
ノイズでたまたま通信失敗した場合でも子機から親機へ
動作容量指令信号の再送要求を送信して再度受信するの
で、再度の通信で正常な通信を行うことを可能にし、通
信の信頼性を向上できる。
【0062】また、通信エラーが発生した場合、子機は
通信エラー発生直前の動作容量指令信号に基づく無効電
力出力を維持するので、通信エラーが発生しても子機が
異常動作することは無く、並列運転システムが異常にな
ることが無いという効果を有する。その際子機は動作容
量指令信号が停止する直前の無効電力を出力し続けるの
で電力系統の負荷状態に対応するための一定無効電力を
子機が出力し、負荷変動に対応する無効電力出力を親機
側が出力することができるという効果を有する。これ
は、通信エラーが長時間解消されない場合でも同様であ
り、子機が動作容量指令信号が停止する直前の無効電力
を出力し、親機が負荷変動に対応する無効電力を出力す
る。
【0063】また、動作容量指令信号が正常復帰した場
合は、子機は親機からの動作容量指令信号で並列運転を
再開して通常の並列運転を継続することができるという
効果を有する。
【0064】なお、第5と第6の実施の形態(図5,図
7)における信号停止は、親機の送信手段の故障や通信
線の断線等で子機に信号が全く到来しない場合であり、
子機では受信データがとぎれてからのタイムアウトなど
で検出される。これに対しこの第7の実施の形態(図
8)における通信エラーは、ノイズなどで信号が変化し
てしまう場合であり、子機ではパリティチェック等の通
信エラーチェックを行うことで検出される(通常のマイ
コンの通信I/F部にはその機能が備えられている)。 (第8の実施の形態)この発明の第8の実施の形態を図
9に基づいて説明する。図9は本発明の第8の実施の形
態を示し、これは請求項8に対応するものである。
【0065】第1および第2の無効電力補償装置2,3
が親機と子機の切替え手段16を有し、その設定に応じ
て親機の設定の場合は、第1の実施の形態で説明したよ
うに制御の演算処理を行い動作容量指令信号を送信して
親機として動作し、子機の設定の場合は、受信した動作
容量指令信号に基づいて無効電力を出力し子機として動
作するものである。切替え手段16は、スイッチなどの
ハードウェアによるもの或いはキー操作による設定でメ
モリなどに記録するソフトウェアによるものなどが利用
できる。
【0066】このように、親機と子機の切替え手段16
を設けてあれば、例えば並列運転の使用を止めて無効電
力補償装置を移設し単独運転で使用する場合などに、子
機として運用していた無効電力補償装置を切替え手段1
6により親機に切替えれば、それぞれ単独に運用するこ
とが可能という効果を有する。
【0067】また、子機として設定されている場合、無
効電力制御部7に動作容量指令信号の受信がなくなった
ら親機として動作するという機能を設けてあり、元々の
親機が故障した場合に子機が新しい親機となって、単独
で運転することができる。なぜなら1台での単独運転状
態と、並列運転の子機が故障停止状態で親機が正常動作
している状態とは全く等価なものだからである。
【0068】なお、本実施の形態では、図1の構成の第
1および第2の無効電力補償装置2,3に親機と子機の
切替え手段16を設けたものとしたが、図2の構成の第
1および第2の無効電力補償装置2,3に親機と子機の
切替え手段16を設けても同様の効果が得られることは
言うまでもない。 (第9の実施の形態)この発明の第9の実施の形態を図
10に基づいて説明する。図10は本発明の第9の実施
の形態を示し、これは請求項9に対応するものである。
【0069】第1および第2の無効電力補償装置2,3
がそれぞれ相手側の開閉手段4の開閉状態を常時監視し
ており、相手側の開閉手段4が投入(閉状態)されてい
れば並列運転を行い開放(開状態)されていれば単独運
転を行う。ここで、開閉手段4に用いている開閉器は一
般に主接点に連動して動作する補助接点が内蔵されてい
るので、その接点信号を取り込むことにより無効電力補
償装置2,3は開閉手段4の開閉状態を検出できる。
【0070】本実施の形態によれば、両方の開閉手段4
が閉状態の並列運転中にいずれか一方の開閉手段4を開
放するだけで他方の無効電力補償装置が通常の単独運転
を行うことが可能になるという効果を有する。また、両
方の開閉手段4が開放された状態から、いずれか一方の
開閉手段4を投入するのみで投入された方の無効電力補
償装置による通常の単独運転を行うことが可能になると
いう効果を有する。
【0071】また、図2のように第1と第2の無効電力
補償装置2,3が無線でデジタル通信を行う場合でも、
同様に本実施の形態を適用することができる。 (第10の実施の形態)この発明の第10の実施の形態
を図11に基づいて説明する。図11は本発明の第10
の実施の形態を示し、これは請求項10に対応するもの
である。ここで、2,3,22は第1,第2,第3の無
効電力補償装置、8は無線アンテナである。第1,第
2,第3の無効電力補償装置2,3,22のそれぞれ
は、例えば図2の第1,第2の無効電力補償装置2,3
と同様の構成を有する。また、例えば第1の無効電力補
償装置2を親機として決めるのであれば、親機となる第
1の無効電力補償装置2を例えば図3の第1の無効電力
補償装置2と同様に構成し、子機となる第2,第3の無
効電力補償装置3,22を例えば図3の第2の無効電力
補償装置3と同様に構成してもよい。
【0072】本実施の形態は、無効電力補償装置2,
3,22のうちいずれか1つが親機として動作し、他の
2つが子機として動作して並列運転を行うものである。
ここでは3台の無効電力補償装置2,3,22を並列運
転するものとしたが、4台以上の並列運転を行う場合も
同様に可能である。
【0073】このように本実施の形態は、無効電力補償
装置の3台以上の並列運転を無線通信で行うものであ
り、これにより親機と複数の子機の合計の容量即ち大容
量で無効電力制御ができ大きな補償効果が得られる。
【0074】また、無線方式なので通信線とその配線工
事が不要で、無効電力補償装置にレセプタクル(コネク
タ)が不要であり、増設や親機を任意に設定できるなど
の自由度も大きい。 (第11の実施の形態)この発明の第11の実施の形態
を図12に基づいて説明する。図12(a)は無効電力
補償装置の単独運転での制御動作の一例を示し、図12
(b)は本発明の第11の実施の形態を示し、これは請
求項11に対応するものである。
【0075】図12は請求項11の制御動作の内容を分
かりやすく説明するものであり、並列運転システムの全
体構成は例えば図1で構成することができる。
【0076】並列運転動作を説明する前にまず無効電力
補償装置の単独運転での制御動作を図12(a)で説明
する。ここでは制御量として電力系統の電圧の例で説明
する。図12(a)において、23は検出部、24は演
算部、25は無効電力出力部であり、今まで述べてきた
無効電力補償装置の内部構成のうち単独運転の制御動作
に関係する構成要素を表記したものである。この単独運
転の場合、無効電力補償装置は目標電圧と電力系統電圧
が一致するようなフィードバック制御を行い、その為に
必要な無効電力を電力系統1に出力する。
【0077】次に請求項11の内容について図12
(b)に基づいて説明する。図12(b)において、2
3は例えば計器用変圧器などからなる検出部、24は演
算部、25は無効電力出力部、26は除算部、27は並
列運転台数入力手段、28は送信手段であり、今まで述
べてきた無効電力補償装置の内部構成のうち並列運転の
親機の制御動作に関係する構成要素のみを表記したもの
である。この場合、無効電力補償装置は目標電圧と電力
系統電圧が一致するようなフィードバック制御を行い、
その為に必要な無効電力演算値を演算部24で求める。
この演算部24は、目標電圧と検出部23から出力され
た電力系統1の電圧のフィードバック量との差を動作信
号とし、その動作信号から所定の演算、例えば動作信号
に所定の係数を掛けるあるいはその結果を積分すること
により無効電力演算値を求める。ところが、この無効電
力演算値は無効電力補償装置単独運転時の値なので、こ
のまま親機と子機とで出力すると、過大な無効電力が出
力され電力系統電圧に悪影響を及ぼす。並列運転の合計
台数をN台とすると、本来必要な出力のN倍の無効電力
が出力される。そこで、並列運転台数入力手段27と除
算部26を設けてあり、演算部24で求めた無効電力演
算値を除算部26でNで割って1台当りの無効電力値を
求め、その1台当りの無効電力値に相当する無効電力を
無効電力出力部25が出力する。また、1台当りの無効
電力値を送信手段28によりデジタルの動作容量指令信
号として子機に送信し、無効電力補償装置の親機と子機
の合計の無効電力出力が適正値になるようにした。
【0078】本実施の形態では制御量として電力系統電
圧の例で説明したが、力率や無効電力を制御量とするこ
ともできる。
【0079】なお、図12(a)は無効電力補償装置の
単独運転の制御動作、図12(b)は無効電力補償装置
の並列運転の制御動作を示しているが、図12(b)で
N=1とすると両者は等価になる。 (第12の実施の形態)この発明の第12の実施の形態
を図13に基づいて説明する。図13(a)は無効電力
補償装置の単独運転での制御動作の一例を示し、図13
(b)は本発明の第12の実施の形態を示し、これは請
求項12に対応するものである。
【0080】図13は請求項12の制御動作の内容を分
かりやすく説明するものであり、並列運転システムの全
体構成は例えば図1で構成することができる。
【0081】並列運転動作を説明する前にまず無効電力
補償装置の単独運転での制御動作を図13(a)で説明
する。ここでは制御量として電力系統の電圧の例で説明
する。図13(a)において、23は検出部、29は第
1の演算部、25は無効電力出力部、30は積分演算部
であり、今まで述べてきた無効電力補償装置の内部構成
のうち単独運転の制御動作に関係する構成要素のみを表
記したものである。この単独運転の場合、目標電圧と電
力系統電圧が一致するようなフィードバック制御を行
い、その為に必要な無効電力を電力系統1に出力する。
本実施の形態では目標電圧と電力系統電圧の偏差を動作
信号とし、それを積分して無効電力演算値を得ている。
この目標電圧と電力系統電圧との偏差を積分して無効電
力演算値を求めている点が、第11の実施の形態と異な
るところである。この積分制御により電力系統電圧は目
標電圧に徐々に漸近していき定常的には偏差が0にな
る。この積分動作の応答速度を速めるために不安定にな
らない範囲で第1の演算部29の制御ゲインKは大きく
設定する。
【0082】次に請求項12の内容について図13
(b)に基づいて説明する。図13(b)において、2
7は並列運転台数入力手段、31は第2の演算部、他は
図13(a)と同じであり、今まで述べてきた無効電力
補償装置の内部構成のうち並列運転の親機の制御動作に
関係する構成要素を表記したものである。この場合、無
効電力補償装置は、目標電圧と電力系統電圧が一致する
ようなフィードバック制御を行い、その為に必要な無効
電力演算値を求める。前述したように本実施の形態で
は、目標電圧と電力系統電圧の偏差を動作信号とし、そ
れを積分して無効電力演算値を得ている。また、前述し
ているように無効電力補償装置の単独運転での応答速度
を速めるために制御ゲインKは不安定にならない範囲で
大きく設定されており、同じ制御ゲインKで並列運転を
行うと並列運転合計の無効電力の変化率が大きくなり、
制御ゲインKが大きくなったのと等価になり、並列運転
動作が不安定になる。そこで、並列運転台数入力手段2
7で入力された並列運転の無効電力補償装置の台数Nで
制御ゲインKを割って、そのK/Nを第2の演算部31
の制御ゲインとすることで、偏差に対する無効電力変化
分が無効電力補償装置の単独運転の場合と並列運転の場
合とで等しくなり、応答速度や安定性も変わらない。
【0083】したがってここでは、並列運転台数入力手
段27によって入力された並列運転台数Nで無効電力補
償装置の単独運転時の第1の制御ゲインKを割った値K
/Nを第2の演算部31の第2の制御ゲインとし、目標
電圧と検出部23から出力される電力系統1の電圧のフ
ィードバック量との差を動作信号とし、その動作信号に
第2の演算部31で制御ゲインK/Nを掛け、その値を
積分演算部30で積分して無効電力値を求め、その無効
電力値に相当する無効電力を無効電力出力部25が出力
するとともに、その無効電力値を送信手段28によりデ
ジタルの動作容量指令信号として子機に送信するように
している。
【0084】これにより、並列運転動作時に電力系統電
圧に急変があった場合の過渡的な電圧動揺を抑えること
ができる。
【0085】本実施の形態では、制御量として電力系統
電圧の例で説明したが、力率や無効電力を制御量とする
こともできる。
【0086】なお、図13(a)は無効電力補償装置の
単独運転の制御動作、図13(b)は無効電力補償装置
の並列運転の制御動作を示しているが、図13(b)で
N=1とすると両者は等価になる。
【0087】なお、第11および第12の実施の形態に
おいて、無効電力補償装置が子機として動作する場合に
は、図12および図13における無効電力出力部25の
みが有効に動作し、親機からの動作容量指令信号を受信
手段を介して無効電力出力部25に入力し、無効電力出
力部25が動作容量指令信号に基づいて無効電力を出力
することになる。 (第13の実施の形態)この発明の第13の実施の形態
を図14と図15と図16に基づいて説明する。本実施
の形態は請求項13に関するものである。ここでは図1
4に示すように3台並列運転の例で示しているが、2台
あるいは4台以上の並列運転でも同様に行うことができ
る。本実施の形態は、各無効電力補償装置2,3,22
と電力系統1との間の開閉手段17に、電力系統1の状
態により開閉手段17の開閉を制御する制御部を設けた
ものであり、前述の第1〜第3,第5〜第12の実施の
形態に本実施の形態を適用することができる。以下の説
明では、第1の無効電力補償装置2を親機、第2の無効
電力補償装置3を子機1、第3の無効電力補償装置22
を子機2として説明し、各開閉手段17の開閉動作につ
いてはそれぞれに設けられた制御部により制御されるも
のである。
【0088】図15(a)は従来の動作、図15(b)
および図16は本発明の実施の形態の動作を示す。一般
に電圧及び電流波形はほぼ正弦波であるがここでは簡易
的に鋸状の波形で示した。また、この場合の親機,子機
の無効電力補償装置はサイリスタ制御の例であり、停電
或いは電圧降下を検出したら即サイリスタのゲートをブ
ロックする。そしてゲートブロックした場合、無効電力
補償装置は進み100%の無効電力を出力するような回
路構成になっている例で説明する。また、電源立ち上が
り直後から制御動作を開始するまでの間もサイリスタは
ゲートブロック状態であり、無効電力補償装置は進み1
00%を出力する。
【0089】まず、図15(a)で従来の欠点について
説明する。これは親機,子機1,子機2全ての開閉手段
17が停電後ある遅延時間後に開放するようになってお
り、ここではその遅延時間より早く復電した例を示して
いる。親機,子機1,子機2の3台とも停電を検出して
サイリスタはゲートブロック状態になり、3台とも系統
に接続された状態で復電するので、復電直後は3台とも
進み100%出力であり系統に非常に大きな無効電力を
供給してしまい、大きな電圧上昇を発生する。
【0090】一方、図15(b)は本発明の実施の形態
である。電力系統に停電が発生すると子機1,子機2の
開閉手段17は瞬時に開放される。そして復電後、親機
は進み100%を出力するのでその分の電圧上昇は発生
するが、図15(a)の場合の1/3の電圧上昇に抑え
られている。その後、子機1,子機2はそれぞれ異なる
遅延時間T1,T2をおいて1台ずつ投入されるので、
1台分の電圧上昇しか発生しない。このように復電時は
時間差をおいて子機1,子機2が電力系統に再接続され
て行くので、復電時に子機1,子機2の動作で電力系統
に大きな動揺を与えるという弊害を防止することができ
る。
【0091】停電時間が長い場合について図16で説明
する。この場合、停電発生時に2台の子機1,2の開閉
手段17は開放され、停電発生から所定時間T0後には
親機の開閉手段17も開放され、並列運転を行っている
全ての無効電力補償装置は系統から切り離される。そし
て復電時は親機,子機1,子機2の開閉手段17がそれ
ぞれ異なる遅延時間T3,T1,T2をおいて1台ずつ
投入され、同時に投入されると発生する大きな電圧変動
を小さく抑えることができる。また、通常の電源立ち上
がりについても停電が非常に長時間続いた場合と同じで
あるので、同じ効果がある。
【0092】なお、本実施の形態ではサイリスタ制御の
無効電力補償装置で電源立ち上がり時に進み100%を
出力する例で説明したが、インバータ制御の無効電力補
償装置などによる電源立ち上がり時の過渡現象の影響も
同じように抑えることができる。 (第14の実施の形態)この発明の第14の実施の形態
を図17に基づいて説明する。本実施の形態は請求項1
4に関するものである。ここでは第13の実施の形態と
同様、3台並列運転の例(図14参照)で示している
が、2台あるいは4台以上の並列運転でも同様に行うこ
とができ、本実施の形態も前述の第1〜第3,第5〜第
12の実施の形態に適用できるものである。一般に電圧
及び電流波形はほぼ正弦波であるが、ここでは簡易的に
鋸状の波形で示した。また、この場合の親機,子機の無
効電力補償装置はサイリスタ制御の例であり、停電或い
は電圧降下を検出したら即サイリスタのゲートをブロッ
クする。そしてゲートブロックした場合、無効電力補償
装置は進み100%の無効電力を出力するような回路構
成になっている例で説明する。また、電源立ち上がり直
後から制御動作を開始するまでの間もサイリスタはゲー
トブロック状態であり、無効電力補償装置は進み100
%を出力する。
【0093】本発明の実施の形態では、電力系統に停電
が発生すると親機,子機1,子機2全ての開閉手段は瞬
時に開放される。そして復電後、親機,子機1,子機2
の開閉手段はそれぞれ異なる遅延時間T1,T2,T3
をおいて1台ずつで投入される。図17では親機,子機
1,子機2の順で投入される例で示しているが、それぞ
れ投入される時刻が異なるようにそれぞれの遅延時間T
1,T2,T3が異なれば順番には拘らない。即ち、同
時に2台以上投入されることがないため、投入時の系統
の電圧変動が無効電力補償装置1台分の変動で小さく抑
えられている。
【0094】また、停電時は系統電圧が過渡的に動揺す
る場合が多い。従って、停電が発生したら瞬時に並列運
転の無効電力補償装置を全て一旦系統から切り離すこと
により、無効電力補償装置の不安定な動作や誤動作も防
止できるし、無効電力補償装置が接続されていることで
かえって大きな電圧変動が起こることを防ぐことができ
る。
【0095】また、通常の電源立ち上がりについても停
電が非常に長時間続いた場合と同じであるので、同じ効
果がある。
【0096】なお、本実施の形態ではサイリスタ制御の
無効電力補償装置で電源立ち上がり時に進み100%を
出力する例で説明したが、インバータ制御の無効電力補
償装置などによる電源立ち上がり時の過渡現象の影響も
同じように抑えることができる。 (第15の実施の形態)この発明の第15の実施の形態
を図18,図19に基づいて説明する。本実施の形態は
請求項15に関するものである。ここでは図18に示す
ように2台並列運転の例で示している。また、本実施の
形態は前述の第1〜第3,第5〜第12の実施の形態に
適用できるものである。以下の説明では、第1の無効電
力補償装置2を親機、第2の無効電力補償装置3を子機
とする。一般に電圧及び電流波形はほぼ正弦波である
が、図19では簡易的に鋸状の波形で示した。また、こ
の場合の親機,子機の無効電力補償装置はサイリスタ制
御の例であり、電力系統の停電や電圧降下等の電圧異常
を検出したら即サイリスタのゲートをブロックする。そ
してゲートブロックした場合、無効電力補償装置は進み
100%の無効電力を出力するような回路構成になって
いる例で説明する。また、電源立ち上がり直後から制御
動作を開始するまでの間もサイリスタはゲートブロック
状態であり、無効電力補償装置は進み100%の無効電
力を出力する。
【0097】本発明の実施の形態では、親機が系統電圧
の異常を検出すると、親機はサイリスタのゲートをブロ
ックし、進み100%の無効電力を出力すると共に子機
の開閉手段15に開放指令を出力し、子機を系統から切
り離す。その後、系統電圧が正常に戻ったら、親機はサ
イリスタの制御を再開し、子機の開閉手段15に投入指
令を送り子機を電力系統に再接続し、並列運転動作を再
開する。
【0098】ところで、本実施の形態のように子機を系
統から切り離さなかった場合は電圧異常時に親機及び子
機ともゲートブロック状態でいずれも進み100%の無
効電力を出力し、系統電圧に大きな変動を与えてしま
う。さらに3台以上の並列運転であるとさらに大きな動
揺となる。本実施の形態では、親機と2台以上の子機と
の3台以上の並列運転の場合、親機は系統電圧の異常を
検出すると全ての子機を瞬時に電力系統から切り離し、
その後、系統電圧が正常に戻ったら、それぞれの子機の
開閉手段にそれぞれ異なる遅延時間を設けて順次投入指
令を送り、それぞれの子機を時間差を設けて電力系統に
再接続し、並列運転動作を再開する。
【0099】本実施の形態のように、電圧異常時に子機
を全て系統から切り離すと子機の数に関係なく親機1台
分の系統電圧変動で抑えることができる。また、電力系
統の電圧異常が解消されるとそれぞれの子機が時間差を
おいて電力系統に再接続されて行くので、子機の動作で
電力系統に大きな動揺を与えるという弊害を防止するこ
とができる。
【0100】なお、親機が検出する系統電圧異常として
は、電圧周期異常,電圧ゼロクロスタイミング異常,不
平衡,瞬時電圧低下,電圧上昇,欠相,線間短絡,高調
波等がある。このうち図19では電圧周期異常の例をモ
デル的に示している。
【0101】また、第1と第2の無効電力補償装置2,
3が無線でデジタル通信を行う場合には、親機から子機
の開閉手段4の開放指令,投入指令は、例えばシリアル
通信の場合、あらかじめプロトコルを決めておき、それ
に則って進める。
【0102】なお、上記実施の形態における無効電力補
償装置の主回路については種々のものが可能である。例
えば、複数のリアクトルと複数のコンデンサと位相制御
スイッチとトランス等を組み合わせたものでもよく、半
導体スイッチとしてトランジスタを用いた自励式インバ
ータ回路でもよい。また、複数の自励式インバータ回路
と複数のトランスを組み合わせた回路でもよい。その場
合の自励式インバータ回路はPWMインバータでも方形
波インバータでもよく、トランスの巻線仕様や一次二次
の位相関係も種々の組み合わせが可能である。
【0103】また、通信線としては、メタルの他に光フ
ァイバーを用いてもよい。通信に用いる信号も例えばR
S485,RS422などの正規な方式でもよく、F
M,PWMなど色々な手段を用いてもよい。また、通信
手段としてモデムを用いてもよい。
【0104】また、制御部や演算部はコンピュータ処理
でもアナログ演算処理でも構成できる。
【0105】
【発明の効果】請求項1記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、動作容量指令信号がデジタル通信に
より伝達されるので、温度変動やノイズなどの悪影響を
受けず、無効電力補償装置の安定した並列運転を実現で
きるという効果を有する。したがって従来のノイズ対策
に設置したローパスフィルタにより応答速度が落ちると
いうような問題も発生しない。また、従来のアナログI
/Fが不要となりコストダウンが図れる。また、通信方
向が双方向なので通信エラー時などにリトライが可能で
あり、通信の信頼性が確保できる。
【0106】請求項2記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1と同様の効果のほか、無効電
力補償装置間に通信線を張らなくても並列運転が実現で
きるという効果を有する。即ち、配線工事が不要である
ばかりなく、道路や鉄道を挟んで無効電力補償装置の親
機と子機を配置することも可能となる。また、3台以上
の並列運転の場合、通信線方式では無効電力補償装置本
体に複数のレセプタクル(コネクタ)が必要となるが、
無線通信によればそれは不要で、増設にも容易に対応で
きる。
【0107】請求項3記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項2の効果のほか、親機側の無効
電力補償装置には送信のみが可能な通信手段を、子機側
の無効電力補償装置には受信のみが可能な通信手段を設
けてあればよいため、通信手段が簡単となることに加
え、第1および第2の無効電力補償装置を親機,子機の
専用機として構成を簡略化できる。従って、コストダウ
ンが可能となる。
【0108】請求項4記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1または2の効果のほか、先に
動作開始した方が自動的に親機になり後に動作開始した
方が自動的に子機として動作するという効果を有する。
また、第1と第2の無効電力補償装置の動作開始時の処
理を変えているため、同時に動作開始した場合でも両方
親機になることを防止できるという効果を有する。
【0109】請求項5記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2,3または4の効果のほ
か、親機が故障した場合に子機が異常動作することを防
止するという効果を有する。また、親機または子機の通
信手段や通信線にのみ異常が起こったが無効電力補償装
置の基本機能は正常に動作している場合に親機の単独運
転動作が正常に続けられるという効果を有する。その際
子機は動作容量指令信号が停止する直前の無効電力を出
力し続けるので電力系統の負荷状態に対応するための一
定無効電力を子機が出力し、負荷変動に対応する無効電
力出力を親機側が出力することができるという効果を有
する。また動作容量指令信号がなんらかの原因で一旦停
止した場合でも動作容量指令信号が正常復帰した場合は
子機は親機からの動作容量指令信号で並列運転を再開し
て通常の並列運転を継続することができるという効果を
有する。
【0110】請求項6記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項5と同様の効果のほか、親機か
らの動作容量指令信号が停止し並列運転が正常に行われ
ない場合に子機を電力系統から切り離し、子機のロスを
抑えることができるという効果を有する。
【0111】請求項7記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2または4の効果のほか、
通信エラーが発生した場合、子機は親機として動作して
いる方に動作容量指令信号の再送要求を送信して再度受
信するので電磁波などの外来ノイズでたまたま通信失敗
した場合でも再度の通信で正常な通信を行うことができ
る。また、通信エラーが発生した場合子機は通信エラー
発生直前の動作容量指令信号に基づく無効電力出力を維
持するので、通信エラーが発生しても子機が異常動作す
ることは無く、並列運転方法が異常になることが無いと
いう効果を有する。その際、子機は動作容量指令信号が
停止する直前の無効電力を出力し続けるので電力系統の
負荷状態に対応するための一定無効電力を子機が出力
し、負荷変動に対応する無効電力出力を親機側が出力す
ることができるという効果を有する。
【0112】また、動作容量指令信号にエラーが発生後
に動作容量指令信号が正常復帰した場合は、子機は親機
からの動作容量指令信号で並列運転を再開して通常の並
列運転を継続することができるという効果を有する。
【0113】請求項8記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1または2の効果のほか、あら
かじめ切替え手段で子機に設定されていた無効電力補償
装置でも親機が故障停止して親機からの動作容量指令信
号を受信できなくなった場合は、親機として単独で動作
することが可能になるという効果を有する。
【0114】請求項9記載の無効電力補償装置の並列運
転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,7ま
たは8の効果のほか、並列運転中に一方の開閉手段を開
放するだけで他方の無効電力補償装置は通常の単独運転
を行うことが可能になるという効果を有する。また、第
1および第2の開閉手段が開放された状態からいずれか
一方の開閉手段を投入するのみで通常の単独運転を行う
ことが可能になるという効果も有する。
【0115】請求項10記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項2と同様の効果のほか、親機
と複数の子機の合計の容量即ち大容量で無効電力制御が
でき、大きな補償効果が得られるという効果を有する。
また、無線方式なので通信線とその配線工事が不要で、
無効電力補償装置本体ににレセプタクル(コネクタ)の
取付が不要であり、増設や親機を任意に設定できるなど
の自由度も大きいという効果を有する。
【0116】請求項11記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,
7,8,9または10の効果のほか、並列運転動作時に
無効電力を過剰に出力することを防止し、親機と子機の
無効電力出力の合計が適正値になるという効果を有す
る。
【0117】請求項12記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,4,5,6,
7,8,9または10の効果のほか、並列運転動作時に
系統電圧の急変があった場合の過渡的な電圧動揺を抑え
るという効果を有する。
【0118】請求項13記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、停電発生
時に瞬時に子機が電力系統から切り離され親機が電力系
統から切り離される前に復電する瞬時停電の場合、瞬時
停電後の復電時は時間差をおいて子機が電力系統に再接
続されて行くので、瞬時停電後の復電時に子機の動作で
電力系統に大きな動揺を与えるという弊害を防止するこ
とができるという効果を有する。また、子機の再接続動
作は子機それぞれの開閉手段に異なる遅延時間を設ける
だけでよいので簡単な制御で実現できるという効果も有
する。
【0119】請求項14記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、停電が発
生した場合、並列運転を行っていた全ての無効電力補償
装置が一旦系統から切り離され、復電後にそれぞれ異な
る遅延時間をおいて系統に接続されるので、停電後瞬時
に復電するような系統電圧が過渡的に大きく乱れる場合
に無効電力補償装置が不安定な動作をするのを防止する
ことができるという効果を有する。
【0120】請求項15記載の無効電力補償装置の並列
運転方法によれば、請求項1,2,3,5,6,7,
8,9,10,11または12の効果のほか、電力系統
の電圧が異常になったことを親機が検出して子機の開閉
手段を開放するため、系統電圧異常時に並列運転の無効
電力補償装置は系統に親機1台しか接続されないので無
効電力補償装置の保護動作による系統電圧の乱れは無効
電力補償装置1台分に抑えられるという効果を有する。
また、電力系統の電圧異常が解消されるとそれぞれの子
機が時間差をおいて電力系統に再接続されて行くので、
子機の動作で電力系統に大きな動揺を与えるという弊害
を防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの構成図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの構成図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの構成図である。
【図4】(a)は本発明の第4の実施の形態の無効電力
補償装置の並列運転システムの第1の無効電力補償装置
の処理のフローチャートであり、(b)は本発明の第4
の実施の形態の無効電力補償装置の並列運転システムの
第2の無効電力補償装置の処理のフローチャートであ
る。
【図5】本発明の第5の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの動作説明図である。
【図6】本発明の第6の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの構成図である。
【図7】本発明の第6の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの動作説明図である。
【図8】本発明の第7の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの動作説明図である。
【図9】本発明の第8の実施の形態の無効電力補償装置
の並列運転システムの構成図である。
【図10】本発明の第9の実施の形態の無効電力補償装
置の並列運転システムの構成図である。
【図11】本発明の第10の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの構成図である。
【図12】(a)は本発明の第11の実施の形態の無効
電力補償装置の単独動作での制御ブロック図であり、
(b)は本発明の第11の実施の形態の無効電力補償装
置の並列運転システムの親機の制御ブロック図である。
【図13】(a)は本発明の第12の実施の形態の無効
電力補償装置の単独動作での制御ブロック図であり、
(b)は本発明の第12の実施の形態の無効電力補償装
置の並列運転システムの親機の制御ブロック図である。
【図14】本発明の第13の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの構成図である。
【図15】(a)は本発明の第13の実施の形態を説明
する上で比較のため示した従来の無効電力補償装置の並
列運転システムの動作説明図であり、(b)は本発明の
第13の実施の形態の無効電力補償装置の並列運転シス
テムの動作説明図である。
【図16】本発明の第13の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの動作説明図である。
【図17】本発明の第14の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの動作説明図である。
【図18】本発明の第15の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの構成図である。
【図19】本発明の第15の実施の形態の無効電力補償
装置の並列運転システムの動作説明図である。
【図20】従来の無効電力補償装置の並列運転システム
の構成図である。
【符号の説明】
1 電力系統 2 第1の無効電力補償装置 3 第2の無効電力補償装置 4 開閉手段 5 通信手段 6 通信線 7 無効電力制御部 8 無線アンテナ 9 無線通信手段 12 第1の無線通信手段 13 第2の無線通信手段 14 開閉手段 15 開閉手段 16 親機と子機の切替え手段 17 開閉手段 22 第3の無効電力補償装置 23 検出部 24 演算部 25 無効電力出力部 26 除算部 27 並列運転台数入力手段 28 送信手段 29 第1の演算部 30 積分演算部 31 第2の演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山形 知之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中嶋 平之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5G064 AA01 AA04 AC05 CB12 DA03 5G066 FA01 FB11 FC11 HA15 HA19 HB03 5H420 BB16 CC04 DD03 EA02 EA27 EA43 EA47 EB31 LL02 LL07

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統に無効電力を補償する第1およ
    び第2の無効電力補償装置を接続し、そのうちいずれか
    一方を子機の出力すべき無効電力値を指令する動作容量
    指令信号を送信する親機として動作させ、他方を前記動
    作容量指令信号を受信しその指令されている無効電力を
    出力する子機として動作させる無効電力補償装置の並列
    運転方法であって、 前記動作容量指令信号を含む第1および第2の無効電力
    補償装置間の信号をデジタル信号で通信線を介して送受
    信することを特徴とする無効電力補償装置の並列運転方
    法。
  2. 【請求項2】 電力系統に無効電力を補償する第1およ
    び第2の無効電力補償装置を接続し、そのうちいずれか
    一方を子機の出力すべき無効電力値を指令する動作容量
    指令信号を送信する親機として動作させ、他方を前記動
    作容量指令信号を受信しその指令されている無効電力を
    出力する子機として動作させる無効電力補償装置の並列
    運転方法であって、 前記動作容量指令信号を含む第1および第2の無効電力
    補償装置間の信号をデジタル信号で無線により送受信す
    ることを特徴とする無効電力補償装置の並列運転方法。
  3. 【請求項3】 第1および第2の無効電力補償装置のう
    ち一方を親機に他方を子機に決定し、第1および第2の
    無効電力補償装置間の信号の通信を前記親機から前記子
    機への1方向のみ可能にしたことを特徴とする請求項2
    記載の無効電力補償装置の並列運転方法。
  4. 【請求項4】 第1の無効電力補償装置は、制御動作開
    始時に第2の無効電力補償装置からの動作容量指令信号
    を受けている場合はその指令されている無効電力を出力
    して子機として動作し、動作容量指令信号を受けていな
    い場合は親機として動作し、前記第2の無効電力補償装
    置は、制御動作開始時点で前記第1の無効電力補償装置
    から動作容量指令信号を受けている場合はその指令され
    ている無効電力を出力して子機として動作し、制御動作
    開始から第1の遅延時間経過しても動作容量指令信号を
    受けていない場合は親機として動作することを特徴とす
    る請求項1または2記載の無効電力補償装置の並列運転
    方法。
  5. 【請求項5】 第1および第2の無効電力補償装置のう
    ち動作容量指令信号を受信している子機は、その受信し
    ている動作容量指令信号が停止した場合、出力する無効
    電力値を動作容量指令信号が停止する直前の値に固定
    し、動作容量指令信号が復帰した場合は再度動作容量指
    令信号で指令されている無効電力を出力することを特徴
    とする請求項1,2,3または4記載の無効電力補償装
    置の並列運転方法。
  6. 【請求項6】 第1および第2の無効電力補償装置のう
    ち動作容量指令信号を受信している子機は、その受信し
    ている動作容量指令信号が停止した場合、出力する無効
    電力値を動作容量指令信号が停止する直前の値に固定
    し、動作容量指令信号が第2の遅延時間経過しても復帰
    しない場合は前記子機を電力系統から切り離し、動作容
    量指令信号が前記第2の遅延時間以内に復帰した場合は
    前記子機が再度動作容量指令信号で指令されている無効
    電力を出力することを特徴とする請求項1,2,3また
    は4記載の無効電力補償装置の並列運転方法。
  7. 【請求項7】 第1および第2の無効電力補償装置のう
    ち動作容量指令信号を受信している子機は、その受信し
    ている動作容量指令信号の通信エラーが発生した場合、
    出力する無効電力値を動作容量指令信号の通信エラーが
    発生する直前の値に固定するとともに、前記第1および
    第2の無効電力補償装置のうち親機として動作している
    方に前記動作容量指令信号の再送要求を送信して再度受
    信し、動作容量指令信号が復帰した場合は再度動作容量
    指令信号で指令されている無効電力を出力することを特
    徴とする請求項1,2または4記載の無効電力補償装置
    の並列運転方法。
  8. 【請求項8】 第1および第2の無効電力補償装置は自
    己の設定を親機と子機とに切り替える切替え手段を有
    し、前記切替え手段により親機の設定の場合は動作容量
    指令信号を出力し、子機の設定の場合は動作容量指令信
    号を受信していない時は親機として動作し受信している
    時は動作容量指令信号に基づいて無効電力を出力し子機
    として動作することを特徴とする請求項1または2記載
    の無効電力補償装置の並列運転方法。
  9. 【請求項9】 電力系統と第1の無効電力補償装置との
    間に第1の開閉手段を設けるとともに、前記電力系統と
    第2の無効電力補償装置との間に第2の開閉手段を設
    け、前記第1の開閉手段が閉状態のときに前記第1の無
    効電力補償装置は前記第2の開閉手段の開閉状態を監視
    して前記第2の開閉手段が閉状態であれば並列運転を行
    い開状態であれば単独運転を行い、前記第2の開閉手段
    が閉状態のときに前記第2の無効電力補償装置は前記第
    1の開閉手段の開閉状態を監視して前記第1の開閉手段
    が閉状態であれば並列運転を行い前記第1の開閉手段が
    開状態であれば単独運転を行うことを特徴とする請求項
    1,2,3,4,5,6,7または8記載の無効電力補
    償装置の並列運転方法。
  10. 【請求項10】 電力系統に無効電力を補償する3台以
    上の無効電力補償装置を接続し、そのうちいずれか一つ
    を子機の出力すべき無効電力値を指令する動作容量指令
    信号を送信する親機として動作させ、他を前記動作容量
    指令信号を受信しその指令されている無効電力を出力す
    る子機として動作させ、前記動作容量指令信号をデジタ
    ル信号で無線により送受信することを特徴とする無効電
    力補償装置の並列運転方法。
  11. 【請求項11】 親機として動作する無効電力補償装置
    は、電力系統の制御量の目標値と前記電力系統の制御量
    のフィードバック量との差から無効電力演算値を求め、
    前記無効電力演算値を並列運転台数で割って1台当たり
    の無効電力値を求め、前記1台当りの無効電力値に相当
    する無効電力を出力するとともに、子機として動作する
    無効電力補償装置に前記1台当たりの無効電力値を動作
    容量指令信号として送信することを特徴とする請求項
    1,2,3,4,5,6,7,8,9または10記載の
    無効電力補償装置の並列運転方法。
  12. 【請求項12】 親機として動作する無効電力補償装置
    は、電力系統の制御量の目標値と前記電力系統の制御量
    のフィードバック量との差に、前記無効電力補償装置の
    単独運転時の第1の制御ゲインを並列運転台数で割った
    値の第2の制御ゲインを掛け、その掛けた値を積分して
    無効電力演算値を求め、この無効電力演算値に相当する
    無効電力を出力するとともに、子機として動作する無効
    電力補償装置に前記無効電力演算値を動作容量指令信号
    として送信することを特徴とする請求項1,2,3,
    4,5,6,7,8,9または10記載の無効電力補償
    装置の並列運転方法。
  13. 【請求項13】 親機として動作する無効電力補償装置
    と子機として動作する1台または複数の無効電力補償装
    置とがそれぞれ開閉手段を介して電力系統に接続されて
    おり、前記電力系統に停電が発生した場合に、全ての前
    記子機の開閉手段は瞬時に開放され、停電が復電すると
    それぞれの前記子機の開閉手段は互いに異なる第3の遅
    延時間後に投入され、前記親機の開閉手段は停電発生後
    から所定時間内に停電が復電すると開放せず、停電が前
    記所定時間継続すると開放され復電すると前記子機の全
    ての開閉手段と異なる第3の遅延時間後に投入されるこ
    とを特徴とする請求項1,2,3,5,6,7,8,
    9,10,11または12記載の無効電力補償装置の並
    列運転方法。
  14. 【請求項14】 親機として動作する無効電力補償装置
    と子機として動作する1台または複数の無効電力補償装
    置とがそれぞれ開閉手段を介して電力系統に接続されて
    おり、前記電力系統に停電が発生した場合に、前記親機
    及び全ての前記子機の開閉手段は瞬時に開放され、停電
    が復電すると前記親機及び全ての前記子機の開閉手段は
    互いに異なる第4の遅延時間後に投入されることを特徴
    とする請求項1,2,3,5,6,7,8,9,10,
    11または12記載の無効電力補償装置の並列運転方
    法。
  15. 【請求項15】 親機として動作する無効電力補償装置
    が電力系統に接続され、子機として動作する1台または
    複数の無効電力補償装置がそれぞれ開閉手段を介して前
    記電力系統に接続され、前記親機が前記子機の開閉手段
    の開放および投入を制御可能な構成とし、前記電力系統
    の電圧異常が発生した場合、前記親機は全ての前記子機
    の開閉手段を瞬時に開放し、前記電力系統の電圧異常が
    解消されると全ての前記子機の開閉手段をそれぞれ異な
    る第5の遅延時間を設けて順次に投入することを特徴と
    する請求項1,2,3,5,6,7,8,9,10,1
    1または12記載の無効電力補償装置の並列運転システ
    ム。
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