CN108873980A - 用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置 - Google Patents

用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置 Download PDF

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陈琦
李延彬
乔文杰
聂兆明
李业兴
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Abstract

一种用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置,根据变压器的性能参数确定额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is,根据拾取变压器的CT电流I、额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is确定对应负载下的加热电流is,根据对应负载下的加热电流is确定对应负载下应补偿的温度ΔT,通过采集模块(1),采集变压器的CT电流I信号,通过控制模块(2),转换成补偿的温度ΔT信号,通过电源模块(4),为采集模块(1)和控制模块(2)提供电源,不再机械式温控表并且利用物体热胀冷缩原理进行温度测量,因此提高了对油浸变压器的温度的测量精度。

Description

用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置
一、技术领域
本发明涉及一种温度计算方法和温度控制装置,尤其是一种用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置。
二、背景技术
温度作为变压器的一个重要技术指标,对变压器的安全运行及其使用寿命起到至关重要的作用,因此用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置是一种重要的变压器部件,在现有的用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置中,现有的大型油浸湿变压器测温装置主要采用的是机械式温控表,利用的是物体热胀冷缩原理,温度集过程及信号传递过程损耗较大,反应速度慢和准确性较低,从而影响了对油浸变压器的温度的测量精度。
基于现有的技术问题、技术特征和技术效果,做出本发明的申请技术方案。
三、发明内容
本发明的客体是一种用于油浸变压器的温度计算方法;
本发明的客体是一种用于油浸变压器的温度控制装置。
为了克服上述技术缺点,本发明的目的是提供一种用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置,因此提高了对油浸变压器的温度的测量精度。
为达到上述目的,本发明采取的技术方案是:一种用于油浸变压器的温度计算方法,其步骤是:根据变压器的性能参数确定额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is,根据拾取变压器的CT电流I、额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is确定对应负载下的加热电流is,根据对应负载下的加热电流is确定对应负载下应补偿的温度ΔT。
本发明设计了,其步骤是:
1、根据变压器的额定电流IE、电流互感器变比CT和铜油温差TY计算额定负载时的输出电流Ip,,
2、确定额定负载下对应的加热电流Is,由附图3可以查出,
3、拾取变压器的CT电流I,计算对应负载下的加热电流is
4、根据对应负载下的加热电流is,以is为0.817A为例,计算对应负载下应补偿的温度ΔT,
5、根据对应负载下应补偿的温度ΔT,(TY为接口R的PT100探头实时采集温度)计算绕组温度TR
TR=TY+ΔT
本发明设计了,一种用于油浸变压器的温度控制装置,包含有用于拾取变压器的CT电流I信号的采集模块、设置为与采集模块连接并且具有根据CT电流 I转换成补偿的温度ΔT的控制模块、设置为与采集模块和控制模块连接的电源模块。
由于设计了采集模块、控制模块和电源模块,通过采集模块,采集变压器的CT电流I信号,通过控制模块,转换成补偿的温度ΔT信号,通过电源模块,为采集模块和控制模块提供电源,不再机械式温控表并且利用物体热胀冷缩原理进行温度测量,因此提高了对油浸变压器的温度的测量精度。
本发明设计了,按照电量信号转换成温度信号的方式把用于拾取电量信号的采集模块、用于信号转换的控制模块和用于提供低电压的电源模块相互连接。
本发明设计了,按照电流信号换成温度信号的方式把控制模块与采集模块和电源模块连接。
本发明设计了,还包含有第一附件电路并且第一附件电路设置为与控制模块连接,第一附件电路设置为显示模块。
本发明设计了,还包含有第二附件电路并且第二附件电路设置为与控制模块连接,第二附件电路设置为输出模块。
本发明设计了,采集模块、控制模块、显示模块和输出模块分别设置为与电源模块连接,采集模块的输出端口设置为与控制模块的输入端口连接并且控制模块的输出端口分别设置为与显示模块的输入端口和输出模块的输入端口连接。
本发明设计了,采集模块设置为模数转换器并且采集模块的型号设置为 AD7124-4BRUZ,采集模块设置有接口R、接口Y1和接口Y2并且接口R设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接,接口Y1设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接并且接口Y2设置为与接口PT100、接口PT100 和接口PT100连接。
本发明设计了,控制模块设置为数据的处理及逻辑程序的发出芯片并且控制模块的型号设置为STM32F103。
本发明设计了,显示模块设置为数码管并且显示模块设置为三块四位LED 数码管。
本发明设计了,电源模块的型号设置为TP15AT220D05P24并且电源模块设置有接口L、接口N和接口G,接口L、接口N和接口G分别设置为与外接电源连接。
本发明设计了,输出模块的输出端口设置为包含有PT100信号输出端口、 4-20MA信号输出端口和RS485信号输出端口并且输出模块设置为包含有输出模块Ⅰ和输出模块Ⅱ,输出模块Ⅰ和输出模块Ⅱ并且输出模块Ⅱ设置为包含有 PT100信号输出端口和RS485信号输出端口,输出模块Ⅰ包含有4-20MA信号输出端口并且输出模块Ⅰ设置为六施密特反相器,输出模块Ⅱ设置为通讯芯片,输出模块Ⅰ的型号设置为74HC14D并且输出模块Ⅱ的型号设置为 RSM348PCT,输出模块Ⅰ设置有接口P2、接口P3和接口P4并且输出模块Ⅱ设置有接口P5、接口P6、接口P7和接口P8,接口P2、接口P3和接口P4分别设置为与控制端口和报警端口连接,接口P5设置为与接口Y1\PT00和Y2\PT00 连接并且接口P6设置为与接口Y1\4-20mA、Y2\4-20mA和R\4-20mA连接,接口P7设置为与接口Y1\4-20mA、Y2\4-20mA和R\4-20mA连接并且接口P8设置为RS485信号输出端口。
本发明设计了,显示模块设置在电路板Ⅰ上并且采集模块、控制模块和输出模块Ⅱ设置在电路板Ⅱ上,电源模块和输出模块Ⅰ设置在电路板Ⅲ上并且电路板Ⅰ、电路板Ⅱ和电路板Ⅲ设置为呈叠加方式分布,电路板Ⅱ设置在电路板Ⅰ和电路板Ⅲ之间。
本发明的技术效果在于:板块化的设计解决了产品强电电路干扰弱电电路的问题。本产品将电源模块,独立开关量等强电电路均放置于装置底层电路板上即电源板,并使其与壳体完美接地,很好的滤出了静电,浪涌,冲击对电源的影响;将采集模块,控制模块,输出模块置于第二层板即信号板上,中间以插针与底板连接,接触点少,两层板之间绝缘距离大,很好的防止电源板强电对信号板弱电的干扰,保证了装置的稳定性;显示板独自一块电路板即显示板,位于信号板之上,隔绝其它电路对其影响,保证其显示的准确性,延长使用寿命,电路模块化设计,逻辑清晰,分布均匀,各部分元器件分布调理,美观,方便故障查找,分析原因;各部分电路分开放置,相互之间互不影响,减少装置内部各部分电路的相互干扰;各部分电路相互独立,减少外部干扰对装置的整体干扰,不至于装置因一点小原因造成装置整体瘫痪;各部分电路区域分布,电源独立,功能互不影响,大大提高装置的稳定性及装置的使用寿命,根据用户的使用情况,独创的使用三合一即监测两个油面温度一个绕组温度结构设计,三路显示在一起,方便观察,方便三路数据之间的对比;三合一设计减少装置体积,方便设备的安装调试,三路数据同时采集,经控制单元一同处理,三路数据进行对比,如一路数据差别大,舍弃错误数据,该数据显示及开关量自锁;采集模块仍持续采集数据,控制单元再重新计算,待对比数据正常,处于合理误差范围内,装置恢复正常显示,现有的用于变压器的温度控制器的绕组温度计算方法中,使用热模拟的方法,使用电流匹配器将CT电流变换成一个加热电流,加热电流在电热元件上产生的热量是来补偿测温元件,模拟铜油温差,驱动温度指针指示绕组温度。使用此方法测量变压器绕组温度时,需要配备整流器,用于转换CT电流,安装复杂,操作繁琐,提高了数据的采集速度及采集精度,每分钟60次的数据采集,及分段数据平均值计算,使数据准确而稳定;合理逻辑控制方式,模块化的电路处理,使装置的稳定性及抗干扰性有了质的提高;优越的元器件,多重保护措施的处理,保证了产品的优越质量;科学的补偿算法,多重保护措施的处理,保证了产品的准确性;三路数码管显示,延长使用寿命,观察简洁易懂。
在本技术方案中,电量信号转换成温度信号的采集模块、控制模块和电源模块为重要技术特征,在用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置的技术领域中,具有新颖性、创造性和实用性,在本技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。
四、附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的示意图;
图2为电路板Ⅰ91、电路板Ⅱ92和电路板Ⅲ93的布置示意图;
图3为确定额定负载下对应的加热电流Is的表格和曲线图;
采集模块-1、控制模块-2、显示模块-3、电源模块-4、输出模块-5、输出模块Ⅰ-51、输出模块Ⅱ-52、电路板Ⅰ-91、电路板Ⅱ-92、电路板Ⅲ-93。
五、具体实施方式
根据审查指南,对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
一种用于油浸变压器的绕组温度计算方法,下面结合实施例,对本发明进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定,其步骤是:
1、根据变压器的性能参数,确定额定电流IE、电流互感器变比CT和铜油温差TY,
例如:一台180000/220的变压器,CT为 500/5=100;TY=22.5,
2、计算互感器额定负载时的输出电流
3、测量得到的CT电流I,
例如CT电流I为3.5A;
从而计算对应负载下的加热电流
其中Is为额定负载下对应的加热电流,由附图3可以查出,
额定负载时铜油温差22.5在22~24之间,区间内可近似为直线关系,
因此可以利用差值算法计算
Is是根据变压器厂家提供的铜油温差计算得出,额定负载时铜油温差22.5 为变压器出厂设定参数,
4、以上所计算的is在0.8~0.86(即ΔT的12~14℃)之间,依据附图3根据差值策略计算对应负载下应补偿的温度ΔT,
5、根据油面测得的温度TY例如为40℃,计算绕组温度TR
TR=TY+ΔT=40+12.57=52.57
CT电流I与绕组温度TR是对应的,采集的CT电流I越大,绕组温度TR中的补偿温度ΔT会越大。
一种用于油浸变压器的温度控制装置,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,所描述的实施例仅仅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他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的第一个实施例,结合附图具体说明本实施例,包含有采集模块1、控制模块2、显示模块3、电源模块4和输出模块5并且采集模块1、控制模块2、显示模块3和输出模块5分别设置为与电源模块4连接,采集模块1的输出端口设置为与控制模块2的输入端口连接并且控制模块2的输出端口分别设置为与显示模块3的输入端口和输出模块5的输入端口连接。
在本实施例中,采集模块1设置为模数转换器并且采集模块1的型号设置为AD7124-4BRUZ,采集模块1设置有接口R、接口Y1和接口Y2并且接口R 设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接,接口Y1设置为与接口 PT100、接口PT100和接口PT100连接并且接口Y2设置为与接口PT100、接口 PT100和接口PT100连接。
通过采集模块1,形成对控制模块2和电源模块4的支撑连接点,由采集模块1,实现了与控制模块2的信号连接,实现了与电源模块4的连接。
在本实施例中,控制模块2设置为数据的处理及逻辑程序的发出芯片并且控制模块2的型号设置为STM32F103。
通过控制模块2,形成对采集模块1、显示模块3、输出模块5和电源模块4的支撑连接点,由控制模块2,实现了与显示模块3的信号连接,实现了与输出模块5的信号连接,实现了与电源模块4的连接。
在本实施例中,显示模块3设置为数码管并且显示模块3设置为三块四位 LED数码管。
通过显示模块3,形成对控制模块2和电源模块4的支撑连接点,由显示模块3,实现了与控制模块2的信号连接,实现了与电源模块4的连接,实现了温度值的显示。
在本实施例中,电源模块4的型号设置为TP15AT220D05P24并且电源模块 4设置有接口L、接口N和接口G,接口L、接口N和接口G分别设置为与外接电源连接。
通过电源模块4,形成对采集模块1、控制模块2、显示模块3和输出模块5的支撑连接点,由电源模块4,实现了与采集模块1的连接,实现了与控制模块2的连接,实现了与显示模块3的连接,实现了与输出模块5的连接。
在本实施例中,输出模块5的输出端口设置为包含有PT100信号输出端口、 4-20MA信号输出端口和RS485信号输出端口并且输出模块5设置为包含有输出模块Ⅰ51和输出模块Ⅱ52,输出模块Ⅰ51和输出模块Ⅱ52并且输出模块Ⅱ 52设置为包含有PT100信号输出端口和RS485信号输出端口,输出模块Ⅰ51 包含有4-20MA信号输出端口并且输出模块Ⅰ51设置为六施密特反相器,输出模块Ⅱ52设置为通讯芯片,输出模块Ⅰ51的型号设置为74HC14D并且输出模块Ⅱ52的型号设置为RSM348PCT,输出模块Ⅰ51设置有接口P2、接口P3和接口P4并且输出模块Ⅱ52设置有接口P5、接口P6、接口P7和接口P8,接口 P2、接口P3和接口P4分别设置为与控制端口和报警端口连接,接口P5设置为与接口Y1\PT00和Y2\PT00连接并且接口P6设置为与接口Y1\4-20mA、 Y2\4-20mA和R\4-20mA连接,接口P7设置为与接口Y1\4-20mA、Y2\4-20mA 和R\4-20mA连接并且接口P8设置为RS485信号输出端口。
通过输出模块5,形成对控制模块2和电源模块4的支撑连接点,由输出模块5,实现了与控制模块2的信号连接,实现了与电源模块4的连接。
在本实施例中,显示模块3设置在电路板Ⅰ91上并且采集模块1、控制模块2和输出模块Ⅱ52设置在电路板Ⅱ92上,电源模块4和输出模块Ⅰ51设置在电路板Ⅲ93上并且电路板Ⅰ91、电路板Ⅱ92和电路板Ⅲ93设置为呈叠加方式分布,电路板Ⅱ92设置在电路板Ⅰ91和电路板Ⅲ93之间。
由采集模块1拾取变压器的CT电流I信号,根据变压器的性能参数确定额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is,在控制模块2中植入根据CT电流I、额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流 Is确定对应负载下的加热电流is和根据对应负载下的加热电流is确定对应负载下应补偿的温度ΔT的程序,由控制模块2输出对应负载下应补偿的温度Δ T的信号,由显示模块3进行显示,由输出模块5输出到数据处理器中,由电源模块4实现对采集模块1、控制模块2、显示模块3和输出模块5的外接电源。
本发明的第二个实施例,按照电量信号转换成温度信号的方式把用于拾取电量信号的采集模块1、用于信号转换的控制模块2和用于提供低电压的电源模块4相互连接。
在本实施例中,按照电流信号换成温度信号的方式把控制模块2与采集模块 1和电源模块4连接。
在本实施例中,还包含有第一附件电路并且第一附件电路设置为与控制模块 2连接,第一附件电路设置为显示模块3。
在本实施例中,还包含有第二附件电路并且第二附件电路设置为与控制模块 2连接,第二附件电路设置为输出模块5。
本发明的第二个实施例是以第一个实施例为基础,
本发明具有下特点:
1、由于设计了采集模块1、控制模块2和电源模块4,通过采集模块1,采集变压器的CT电流I信号,通过控制模块2,转换成补偿的温度ΔT信号,通过电源模块4,为采集模块1和控制模块2提供电源,不再机械式温控表并且利用物体热胀冷缩原理进行温度测量,因此提高了对油浸变压器的温度的测量精度。
2、由于设计了显示模块3,实现温度信号值的显示。
3、由于设计了输出模块5,实现了温度信号值的输出和储存。
4、由于设计了电路板Ⅰ91、电路板Ⅱ92和电路板Ⅲ93,实现了采集模块 1、控制模块2、显示模块3、电源模块4和输出模块5的分层布置,提高了电抗扰性能。
5、由于设计了本发明的技术特征,在技术特征的单独和相互之间的集合的作用,通过试验表明,本发明的各项性能指标为现有的各项性能指标的至少为1.7倍,通过评估具有很好的市场价值。
还有其它的与电量信号转换成温度信号的采集模块1、控制模块2和电源模块4连接的技术特征都是本发明的实施例之一,并且以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为满足专利法、专利实施细则和审查指南的要求,不再对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合的实施例都进行描述。
上述实施例只是本发明所提供的用于油浸变压器的温度计算方法和温度控制装置的一种实现形式,根据本发明所提供的方案的其他变形,增加或者减少其中的成份或步骤,或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于油浸变压器的温度计算方法,其特征是:其步骤是:根据变压器的性能参数确定额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is,根据拾取变压器的CT电流I、额定负载时的输出电流Ip和额定负载下对应的加热电流Is确定对应负载下的加热电流is,根据对应负载下的加热电流is确定对应负载下应补偿的温度ΔT。
2.根据权利要求1所述的用于油浸变压器的温度计算方法,其特征是:其步骤是:
A、根据变压器的额定电流IE、电流互感器变比CT和铜油温差TY计算额定负载时的输出电流Ip,,
B、确定额定负载下对应的加热电流Is,由附图3可以查出,
C、拾取变压器的CT电流I,计算对应负载下的加热电流is
D、根据对应负载下的加热电流is,计算对应负载下应补偿的温度ΔT,以is为0.817A为例,通过查表格计算
E、根据对应负载下应补偿的温度ΔT,(TY为接口R的PT100探头实时采集温度)计算绕组温度TR
TR=TY+ΔT
3.一种用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:包含有用于拾取变压器的CT电流I信号的采集模块(1)、设置为与采集模块(1)连接并且具有根据CT电流I转换成补偿的温度ΔT的控制模块(2)、设置为与采集模块(1)和控制模块(2)连接的电源模块(4)。
4.一种用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:按照电量信号转换成温度信号的方式把用于拾取电量信号的采集模块(1)、用于信号转换的控制模块(2)和用于提供低电压的电源模块(4)相互连接。
5.根据权利要求4所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:按照电流信号换成温度信号的方式把控制模块(2)与采集模块(1)和电源模块(4)连接。
6.根据权利要求3所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:还包含有第一附件电路并且第一附件电路设置为与控制模块(2)连接,第一附件电路设置为显示模块(3),
或,还包含有第二附件电路并且第二附件电路设置为与控制模块(2)连接,第二附件电路设置为输出模块(5)。
7.根据权利要求6所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:采集模块(1)、控制模块(2)、显示模块(3)和输出模块(5)分别设置为与电源模块(4)连接,采集模块(1)的输出端口设置为与控制模块(2)的输入端口连接并且控制模块(2)的输出端口分别设置为与显示模块(3)的输入端口和输出模块(5)的输入端口连接。
8.根据权利要求6所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:采集模块(1)设置为模数转换器并且采集模块(1)的型号设置为AD7124-4BRUZ,采集模块(1)设置有接口R、接口Y1和接口Y2并且接口R设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接,接口Y1设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接并且接口Y2设置为与接口PT100、接口PT100和接口PT100连接,
或,控制模块(2)设置为数据的处理及逻辑程序的发出芯片并且控制模块(2)的型号设置为STM32F103,
或,电源模块(4)的型号设置为TP15AT220D05P24并且电源模块(4)设置有接口L、接口N和接口G,接口L、接口N和接口G分别设置为与外接电源连接。
9.根据权利要求6所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:
显示模块(3)设置为数码管并且显示模块(3)设置为三块四位LED数码管,
或,输出模块(5)的输出端口设置为包含有PT100信号输出端口、4-20MA信号输出端口和RS485信号输出端口并且输出模块(5)设置为包含有输出模块Ⅰ(51)和输出模块Ⅱ(52),输出模块Ⅰ(51)和输出模块Ⅱ(52)并且输出模块Ⅱ(52)设置为包含有PT100信号输出端口和RS485信号输出端口,输出模块Ⅰ(51)包含有4-20MA信号输出端口并且输出模块Ⅰ(51)设置为六施密特反相器,输出模块Ⅱ(52)设置为通讯芯片,输出模块Ⅰ(51)的型号设置为74HC14D并且输出模块Ⅱ(52)的型号设置为RSM348PCT,输出模块Ⅰ(51)设置有接口P2、接口P3和接口P4并且输出模块Ⅱ(52)设置有接口P5、接口P6、接口P7 和接口P8,接口P2、接口P3和接口P4分别设置为与控制端口和报警端口连接,接口P5设置为与接口Y1\PT00和Y2\PT00连接并且接口P6设置为与接口Y1\4-20mA、Y2\4-20mA和R\4-20mA连接,接口P7设置为与接口Y1\4-20mA、Y2\4-20mA和R\4-20mA连接并且接口P8设置为RS485信号输出端口。
10.根据权利要求6所述的用于油浸变压器的温度控制装置,其特征是:显示模块(3)设置在电路板Ⅰ(91)上并且采集模块(1)、控制模块(2)和输出模块Ⅱ(52)设置在电路板Ⅱ(92)上,电源模块(4)和输出模块Ⅰ(51)设置在电路板Ⅲ(93)上并且电路板Ⅰ(91)、电路板Ⅱ(92)和电路板Ⅲ(93)设置为呈叠加方式分布,电路板Ⅱ(92)设置在电路板Ⅰ(91)和电路板Ⅲ(93)之间。
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