(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112180206 A(43)申请公布日 2021.01.05
(21)申请号 202010907692.3(22)申请日 2020.09.02
(71)申请人 中国电力科学研究院有限公司
地址 100192 北京市海淀区清河小营东路
15号
申请人 国家电网有限公司(72)发明人 李雅洁 盛万兴 宋晓辉 高菲
李建芳 张瑜 赵珊珊 徐冬杰 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有
限公司 11271
代理人 徐国文(51)Int.Cl.
G01R 31/08(2006.01)G01R 31/52(2020.01)
权利要求书2页 说明书7页 附图1页
(54)发明名称
一种配电网单相接地故障定位方法及装置(57)摘要
本发明涉及一种配电网单相接地故障定位方法及装置，包括：采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流，根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位。本发明提供的技术方案能够在配电网发生单相接地故障时，根据故障情况选择相应的方法对配电网进行快速准确地的故障定位。
CN 112180206 ACN 112180206 A
权 利 要 求 书
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1.一种配电网单相接地故障定位方法，其特征在于，所述方法包括：
采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；
其中，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流，包括：
按下式确定监测点i的零序电流Ii：
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；
若是，则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；
否则，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。6.一种配电网单相接地故障定位装置，其特征在于，所述装置包括：
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权 利 要 求 书
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采集单元，用于采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；
定位单元，用于根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；
其中，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集单元，具体用于：按下式确定监测点i的零序电流Ii：
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述定位单元，包括：FPGA模块，用于判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；
还用于，当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；
ARM模块，用于当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否小于等于预设的零序电流阈值时，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线的首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。
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说 明 书
一种配电网单相接地故障定位方法及装置
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技术领域
[0001]本发明涉及配电网故障定位领域，具体涉及一种配电网单相接地故障定位方法及装置。
背景技术
[0002]随着配电网的发展，对配电网的可靠性要求越来越高。为提高配电网的安全可靠运行水平，需要实时监测配电网运行信息，判断配电网是否发生故障，进行故障识别，之后，再进一步分析故障位置，进而采取必要的控制措施，以免造成损失。因此，故障准确识别是保障配电网故障可靠处理的基础。[0003]其中，零序电流是否正常，是进行配电网单相接地故障定位的重要依据。现有技术中，配电网监测点的零序电流的获取比较慢，且应对复杂的配电息分析时无法保证其获取的零序电流的精确性，导致配电网故障定位的准确性较低。发明内容
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是一种配电网单相接地故障定位方法及装置，能够快速准确定的对配电网进行单相接地故障定位。[0005]本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006]本发明提供了一种配电网单相接地故障定位方法，其改进之处在于，所述方法包括：
[0007]采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；
[0008]根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0009]其中，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。[0010]优选的，所述获取分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流，包括：
[0011]按下式确定监测点i的零序电流Ii：
[0012]
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电
流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
[0014]优选的，所述根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：[0015]判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；
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[0013]
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说 明 书
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若是，则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的
零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0017]否则，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。
[0018]进一步的，所述则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0019]当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
[0020]当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；[0021]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0022]进一步的，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0023]获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；
[0024]若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
[0025]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0026]本发明提供了一种配电网单相接地故障定位装置，其改进之处在于，所述装置包括：
[0027]采集单元，用于采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；[0028]定位单元，用于根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0029]其中，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。[0030]优选的，所述采集单元，具体用于：[0031]按下式确定监测点i的零序电流Ii：
[0032]
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电
流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
[0034]优选的，所述定位单元，包括：[0035]FPGA模块，用于判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端
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[0033]
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监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；[0036]还用于，当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0037]ARM模块，用于当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否小于等于预设的零序电流阈值时，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。[0038]进一步的，所述基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0039]当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线的首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
[0040]当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；[0041]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0042]进一步的，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0043]获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；
[0044]若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
[0045]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0046]与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0047]本发明提供的一种配电网单相接地故障定位方法及装置，采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流，根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位。本发明提供的技术方案在配电网出现单相接地故障时，选择相应的方法对配电网的故障路段的精准快速识别。
附图说明
[0048]图1是本发明提供的一种配电网单相接地故障定位方法的流程图；
[0049]图2是本发明提供的一种配电网单相接地故障定位方法中各馈线和监测点的位置图；
[0050]图3是本发明提供的一种配电网单相接地故障定位装置的结构图。
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具体实施方式
[0051]下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。[0052]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0053]本发明提供了一种配电网单相接地故障定位方法，如图1所示，所述方法包括：[0054]采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；
[0055]根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0056]本发明提供的实施例中，如图2所示，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。
[0057]在本发明的最优实施例中，所述获取分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流，包括：[0058]按下式确定监测点i的零序电流Ii：
[0059]
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电
流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
[0061]在本发明的最优实施例中，所述根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：[0062]判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；[0063]若是，则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[00]否则，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。
[0065]具体的，所述则基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0066]当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
[0067]当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
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[0060]
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否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。
[0069]具体的，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0070]获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；
[0071]若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
[0072]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0073]在本发明的最优实施例中，所述预设频率段为140-160Hz。
[0074]基于同一发明构思本发明提供了一种配电网单相接地故障定位装置，如图3所示，所述装置包括：[0075]采集单元，用于采集分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流；[0076]定位单元，用于根据分布于配电网的馈线上监测点的零序电流及其他馈线的首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0077]其中，所述其他馈线为：与监测点所在馈线连接的变电站相连的其他馈线。[0078]在本发明的最优实施例中，所述采集单元，具体用于：[0079]按下式确定监测点i的零序电流Ii：
[0080]
上式中，i为配电网的馈线上及其他馈线上监测点的编号，ai为监测点i的三相电
流中a相的电流，bi为监测点i的三相电流中b相的电流，ci为监测点i的三相电流中c相的电流。
[0082]在本发明的最优实施例中，所述定位单元，包括：[0083]FPGA模块，用于判断配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否大于预设的零序电流阈值；[0084]还用于，当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位；[0085]ARM模块，用于当配电网的馈线上监测点i的零序电流和/或所述其他馈线首端监测点的零序电流是否小于等于预设的零序电流阈值时，基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位。[0086]具体的，所述基于配电网的馈线上监测点i的零序电流及所述其他馈线首端监测点的零序电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0087]当配电网的馈线上监测点i的零序电流大于预设的零序电流阈值且所述其他馈线的首端监测点的零序电流均小于等于预设的零序电流阈值时，所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；
[0088]当配电网的馈线上监测点i的零序电流及至少一个其他馈线首端监测点的零序电
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[0081]
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流大于预设的零序电流阈值时或者当至少二个其他馈线首端监测点的零序电流大于预设的零序电流阈值时，比较配电网的馈线上监测点i的零序电流与所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，若配电网的馈线上监测点i的零序电流大于等于所述其他馈线首端监测点的零序电流之和，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生单相接地故障；[00]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0090]具体的，所述基于配电网接地故障相和非接地故障相的电流对配电网进行单相接地故障定位，包括：
[0091]获取配电网的馈线上监测点i处的三相电压，并将相电压最低的相作为接地故障相；
[0092]若配电网的馈线上监测点i在预设频率段内的接地故障相的相电流分别大于所述监测点i的未发生接地故障的相电流，则所述配电网的馈线上监测点i的下游发生了单相接地故障；
[0093]否则所述配电网的馈线上监测点i的下游未发生单相接地故障。[0094]应用本发明提供的配电网单相接地故障定位装置，可在故障特征明显的情况下，充分利用FPGA数据快速处理的优势，迅速得到故障分析结果；在故障特征不明显时候，充分利用ARM信息复杂分析的优势，通过特征频段信号提取分析，得到更为可靠的故障分析结论。
[0095]本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0096]本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。[0097]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0098]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。[0099]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何
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修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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