CN110380505A - 一种电梯应急控制系统及其应急控制方法 - Google Patents

一种电梯应急控制系统及其应急控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种电梯应急控制系统及其控制方法，其中：该电梯应急控制系统包括：隔离接触器、磁保持继电器、应急电池组、逆变模块、输出继电器和控制模块，其中：所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态；所述隔离接触器受所述磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；所述磁保持继电器受所述控制模块的控制保持相对应的开关状态；所述输出继电器在所述控制模块的控制下控制着所述逆变模块与所述电梯间的电源通路；所述逆变模块用于将所述应急电池组中的应急电源实现逆变输出。在本发明实施例中，通过全面检测电网故障、磁保持继电器控制隔离接触器实现外电网与电梯间的隔离，保障电网故障不会损坏电梯部件，电梯应急控制系统损坏不影响电梯正常实用。

Description

一种电梯应急控制系统及其应急控制方法
技术领域
本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种电梯应急控制系统及其应急控制方法。
背景技术
电梯应急装置在外电网出现故障时给电梯供电，当外电发生故障时需启动应急电源输出给电梯使用，为了避免应急电源使用过程中外电恢复对电梯应急装置造成损坏，一般会采用隔离接触器K1隔离外电网电源进入到电梯中。K1在外电网正常时接通，电梯获得外电网的电源正常运行，当电网故障后应急装置投入应急运行，需要断开K1的线圈供电，直到应急运行结束，才恢复K1线圈的供电。
目前电梯应急装置控制K1接触器的方式分为了两类，一类为K1为常开接触器，应急装置采用相序继电器(XJ)或电子板检测外电网状态，图1示出了现有的电梯应急装置下的电梯系统结构原理图，当外电网停电、缺相、错相等故障时，相序继电器或电子板断开给电梯系统供电的接触器K1的线圈回路，控制模块控制逆变模块和继电器K2工作，输出逆变电源给电梯系统供电，同时控制模块给电梯应急信号，控制电梯进入应急运行模式，电梯低速应急运行，驱动轿厢到平层位置，打开轿门，释放被困乘客，救援结束后K2关闭，外电恢复则K1接触器吸合，电梯获得外电，投入正常运行。XJ相序继电器或者电网检测电路检测到外电网电源符合其判断条件时接通XJ/1，同时将K2处于未工作状态，K1接触器才能闭合，外电网才能给电梯供电。在XJ相序继电器或者电网检测电路检测到外电网电源故障时XJ/1断开，电梯将不会获得外电网的供电，当应急装置工作时K2/1处于断开状态；在外电网恢复正常时，也会因K2/1处于开路状态而不能进入电梯的供电。
图2示出了现有的电梯应急装置下的电梯系统另一结构原理图，这里的K1为常闭接触器，电梯应急装置不投入应急运行时常闭接触器K1\K2不工作，外电网通过K1\K2的常闭触点给电梯供电，电梯正常运行，当外电发生故障时应急装置投入应急运行，K1\K2接触器工作，断开外电网与电梯间的供电回路，同时K1\K2的常开触点闭合，控制板控制逆变板产生的逆变电源通过常开触点给电梯供电，电梯进入应急运行，驱动轿厢到平层位置，打开轿门，释放被困乘客，救援结束后关闭K1\K2的供电。
对于图1所示的采用常开接触器K1给电梯供电的产品，采用相序继电器检测外电网的电网故障，但该类型的电网检测只能检测电网的相序、及缺相故障，当电网电压过低或过高时不能识别，电网电压过高则可能导致电梯部件损坏，电网电压过低也可能导致电梯部件损坏。当控制K1线圈工作的XJ或电子板损坏则会导致电梯无法工作，因XJ相序继电器的供电电源发生故障时也会导致常开接触器K1失电而导致电梯无法获得正常的外电网供电。
对于图2所示的采用常闭接触器K1\K2给电梯供电的应急装置不会因为应急装置的损坏而导致电梯不能正常获得外电的问题。但采用常闭接触器需要两个接触器才能电梯正常供电，也因为常闭接触器的使用量少，常闭接触器贵。这种电路连接方式在外电故障发生时外电网直接接到电梯，比如是缺相、电网电压过高、过低等状态，接触器触点处于接通状态(常开接触器的检测电路未能识别)，电梯则可能一直处于故障电源的供电状态，导致电梯部件损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种电梯应急控制系统及其控制方法，通过全面检测电网故障实现外电网与电梯间的隔离，保障电网故障检测和应急启动的准确性。
为了解决上述问题，本发明提出了一种电梯应急控制系统，所述电梯应急控制系统包括：隔离接触器、磁保持继电器、应急电池组、逆变模块、输出继电器和控制模块，其中：所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据外电网的状态控制着所述磁保持继电器的开关状态，以及根据外电网的状态控制着所述输出继电器的开关状态；
所述隔离接触器受所述磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；
所述磁保持继电器受所述控制模块的控制保持相对应的开关状态；
所述应急电池组用于向电梯提供应急电源；
所述输出继电器在所述控制模块的控制下控制着所述逆变模块与所述电梯间的电源通路；
所述逆变模块用于将所述应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
所述控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在复位状态，所述隔离接触器受所述复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路；所述控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在置位状态，所述隔离接触器受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态。
所述控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测所述磁保持继电器的状态是否与所述外电网的状态相一致，并在所述磁保持继电器的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测所述隔离接触器与所述外电网的状态是否相一致。
所述控制模块在检测到所述隔离接触器与所述外电网的状态不一致的情况下，向系统发出报警信息。
所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的电压值、和/或电源相位、和/或零线状态。
所述磁保持继电器为单线圈磁保持继电器或者为双线圈磁保持继电器。
相应的，本发明还提出了一种电梯系统的应急控制方法，所述方法包括：
控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据所述外电网的状态产生控制信号；
磁保持继电器根据所述控制信号保持与所述外电网的状态相一致的开关状态；
隔离接触器根据磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；
输出继电器根据所述控制信号控制着逆变模块与电梯间的电源电路，所述逆变模块用于将应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
所述磁保持继电器根据所述控制信号保持与所述外电网的状态相一致的开关状态；隔离接触器根据磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路包括：
所述控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在复位状态，所述隔离接触器受所述复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路；所述控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在置位状态，所述隔离接触器受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态。
所述方法还包括：
所述控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测所述磁保持继电器的状态是否与所述外电网的状态相一致，并在所述磁保持继电器的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测所述隔离接触器与所述外电网的状态是否相一致。
所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的电压值、和/或电源相位、和/或零线状态。
在本发明实施例中，本发明实施例采用高阻隔离方式检测外电网的状态，可以检测到外电网发生故障的多种情况，包括停电应急、缺相、零线缺失、电压过高或过低等状态，通过控制磁保持继电器来控制隔离接触器上的线圈，控制电梯实现电网故障后的应急救援，可以使得电梯应急装置的待机功耗更低，节省能源，针对相关故障机制不会存在恢复对电梯的供电而可能导致电梯部件因为外电网故障下损坏，即本发明实施例避免了电梯部件因电网故障而导致的损坏。采用外电网的电源给隔离接触器线圈供电，控制线圈供电的继电器采用磁保持继电器可以在电梯应急装置自身发生故障时不会影响正常电网给电梯的供电，避免了因电梯应急装置发生故障而导致电梯不能正常使用状态发生。
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它的附图。
图1是现有技术中的电梯应急装置下的电梯系统结构原理图；
图2是现有技术中的电梯应急装置下的电梯系统另一结构原理图；
图3是本发明实施例中的电梯应急装置下的电梯系统结构原理图；
图4是本发明实施例中的单线圈磁保持继电器的电路原理图；
图5是本发明实施例中的双线圈磁保持继电器的电路原理图；
图6是本发明实施例中的电梯系统的控制方法流程图。
具体实施方式
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作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3示出了本发明实施例中的电梯应急装置下的电梯系统结构原理图，外电网采用三相交流电输入模式接入到电梯，外电网电源正常时，由外电网电源输入至电梯完成电源供给，采用三相交流电输入模式一般采用三相四线制模式连接着外电网和电梯，其中三条线路分别代表A，B，C三相，另一条为零线。
外电网和电梯之间受隔离接触器K1的作用实现外电网输入，隔离接触器K1可以采用常开型交流接触器，隔离接触器K1的触点设置在四线制模式的线路上，隔离接触器的工作原理为：当接触器线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动触点动作：常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原：常开触点断开，常闭触点闭合，这里的隔离接触器K1由外电网直接提供电源。
隔离接触器K1所在的线圈回路上设置有磁保持继电器的触点CB/1和第二开关K2/1，磁保持继电器的触点CB/1受磁保持继电器的作用控制隔离接触器K1的线圈回路，磁保持继电器的触点CB/1受磁保持继电器的开关状态实现供电回路(即线圈回路或K1线圈回路)的通路或者断开，第二开关K2/1和输出继电器K2上的开关K1/1间具有互锁保护功能。
控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据外电网的状态控制着磁保持继电器CB的开关状态，以及根据外电网的状态控制着输出继电器K2的开关状态。针对现有相序继电器检测外电网的电网故障的不足，控制模块中设置有电网监测单元，该电网监测单元在四线制的每一条线路上设置有监测点，电网监测单元采用高阻隔离方式检测外电网的状态，采用高阻隔离方式检测外电网的状态，其检测外电网故障更加全面性，即可以检测到外电网的相序、电压、零线状态等。
具体实施时，控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使磁保持继电器CB保持在复位状态，隔离接触器K1受复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路，即隔离接触器K1所在供电回路上的磁保持继电器的触点CB/1受磁保持继电器CB的作用使得隔离接触器K1所在的线圈形成电源通路，隔离接触器K1在收到外电网的供给下能产生工作，即带动设置在四线制模式的线路上的触点闭合，使得外电网和电梯间形成电源通路，外电网的电源可以直接供给电源给电梯；控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器CB保持在置位状态，隔离接触器K1受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态，即隔离接触器K1供电回路上的磁保持继电器的触点CB/1受磁保持继电器CB的作用使得隔离接触器K1所在的线圈形成断路，这时隔离接触器K1不产生工作，不会带动设置在四线制模式的线路上的触点闭合，从而使得外电网有电异常情况下(比如缺相、电压过低或者过高、零线缺失)也不能直接作用到隔离接触器K1，进而有效保护电梯上的元器件。
具体实施时，控制模块在检测到外电网异常时，应急电源模式开始启动，其需要控制磁保持继电器CB处于置位状态，从而断开隔离触点器K1的供电回路，在隔离接触器K1失电断开后即检测到隔离接触器K1处于断开状态后，控制模块需控制输出继电器K2进入工作状态，并启动逆变模块输出应急电源给电梯，控制电梯处于应急运行状态。
具体实施时，控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测磁保持继电器CB的状态是否与外电网的状态相一致，并在磁保持继电器CB的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测隔离接触器K1与外电网的状态是否相一致。控制模块在检测到隔离接触器K1与外电网的状态不一致的情况下，可以向系统发出报警信息。由于外电网处于异常状态时，则需磁保持继电器CB一直处于置位状态，使得磁保持继电器CB的触点CB/1处于断开状态，使得隔离接触器K1的供电回路一直处于断开状态，隔离接触器K1处于将外电网与电梯之间进行隔离，没有外电网的电源能进入到电梯中。当控制模块检测到外电网回复正常状态时，控制模块控制磁保持继电器CB处于复位状态，从而使得隔离接触器K1的供电回路能实现外电网的电源供给，隔离接触器K1工作之后，使得外电网的电源能进入到电梯中，从而保障电梯部件不会受外电故障导致内部电子元件器的损坏。在外电网正常时，应急装置发生故障，控制隔离接触器K1线圈的磁保持继电器CB处于复位状态，隔离接触器K1由外电网供电，电梯正常运行，不受应急装置自身损坏带来的影响。
磁保持继电器CB处于置位状态或者复位状态，其只需要短时间供电触发就可以实现，在改变相应状态后不需要持续供电，即除了继电器需要改变状态，不需要持续给继电器线圈供电。图4示出了单线圈磁保持继电器的电路原理图，即磁保持继电器处于置位状态时，控制开关Q1和开关Q4短时间(一般大于200ms小于500ms)工作，即磁保持继电器处于复位状态时，控制开关Q2和开关Q3短时间工作，图4所示的单线圈磁保持继电器接线简单利于安装在电子板外使用，通过使用两条控制线即可实现，但控制磁保持继电器的状态需要4个控制开关管Q1～Q4。本发明实施例中的磁保持继电器也可使用双线圈磁保持继电器，采用双线圈磁保持继电器放置到板外使用时需要3条控制线，图5示出了双线圈磁保持继电器的电路原理图，该双线圈磁保持继电器处于置位状态或复位状态时只需要短时间的供电触发及可实现置位或复位，改变状态后不需要持续供电，双线圈磁保持继电器处于置位状态时只需Q1短时间工作，处于复位状态时只需Q2短时间工作。
应急电池组用于向电梯提供应急电源，即外电网故障时，应急电池组可以为控制模块、电梯等提供应急电源。
输出继电器K2在控制模块的控制下控制着逆变模块与电梯间的电源通路，输出继电器受控制模块的控制，控制模块在检测到外电网异常状态时，需要控制继电器K2完成闭合，使得逆变模块和电梯间具有电源通路，从而使得逆变模块所产生的电源能接入到电梯中。
逆变模块用于将应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
控制模块中还具有通讯接口，该通讯接口与电梯实现通信，该通讯方式可以是串行通讯及干接点的通讯，串行通讯方式可以采用CANBUS、485、蓝牙、NB-IOT等通讯方式，接点则采用继电器、光耦方式将应急装置的电池状态、设备工作状态等。
图6示出了本发明实施例中的电梯系统的控制方法流程图，具体包括如下步骤：
S601、控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据所述外电网的状态产生控制信号；
S602、磁保持继电器根据所述控制信号保持与所述外电网的状态相一致的开关状态；
S603、隔离接触器根据磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；
S604、输出继电器根据所述控制信号控制着逆变模块与电梯间的电源电路，所述逆变模块用于将应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
具体实施时，控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在复位状态，所述隔离接触器受所述复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路；所述控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在置位状态，所述隔离接触器受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态。
具体实施时，该控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测所述磁保持继电器的状态是否与所述外电网的状态相一致，并在所述磁保持继电器的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测所述隔离接触器与所述外电网的状态是否相一致。
具体实施时，控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的电压值、和/或电源相位、和/或零线状态。
例如在外电网检测过程中：控制模块检测外电网的电压幅值、相位及与零线的相对电压。以AC380V作为输入时线间电压幅值以额定值的±20％为判断的依据，输入电压低压300V或电压高压460V，认为电网故障。外电网L1、L2、L3间的相位差为120°。检测到L1、L2、L3线间相位角不为120°，判定为电网故障。相对零线的电压判定则时以零线为参考点，电压UA\UB\UC对应L1、L2、L3与零线的电压差值在±10％内，超过±20％判定为零线故障，电网异常。
在控制模块检测到电网处于正常状态时，需要检测磁保持继电器是否已处于复位状态，若判断磁保持继电器已处于复位状态，只需继续检测外电网，并对电池组进行充电管理。若磁保持继电器未处于复位状态则需要复位磁保持继电器，使磁保持继电器处于复位状态，并判断转换接触器K1是否闭合，若K1未能闭合说明K1的状态与外电网处于正常状态不一致，需发出报警信息，继续监控外电网状态。充电管理模块监控后备能源的状态，当后备能源能量不足时通过通讯接口将电池容量偏低的信息发送到电梯及电梯监控系统。
在控制模块检测到外电网处于异常状态时，需要检测磁保持继电器是否已处于置位状态，若判断磁保持继电器已处于置位状态，则检测K1是否断开，若K1未能断开，说明K1的状态与外电网异常状态不一致，需发出报警信息(即故障信息)。在检测到K1断开后进入应急运行，输出应急电源给电梯控制系统，控制电梯进入应急运行。应急运行结束，继续检测外电网状态，电网未恢复则磁保持继电器一直处于置位状态，只有在电网恢复后磁保持继电器才能后复位，恢复电梯的供电。
综上，本发明实施例采用高阻隔离方式检测外电网的状态，可以检测到外电网发生故障的多种情况，包括停电应急、缺相、零线缺失、电压过高或过低等状态，通过控制磁保持继电器来控制隔离接触器上的线圈，控制电梯实现电网故障后的应急救援，可以使得电梯应急装置的待机功耗更低，节省能源，针对相关故障机制不会存在恢复对电梯的供电而可能导致电梯部件因为外电网故障下损坏，即本发明实施例避免了电梯部件因电网故障而导致的损坏。采用外电网的电源给隔离接触器线圈供电，控制线圈供电的继电器采用磁保持继电器可以在电梯应急装置自身发生故障时不会影响正常电网给电梯的供电，避免了因电梯应急装置发生故障而导致电梯不能正常使用状态发生。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的电梯应急控制系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电梯应急控制系统，其特征在于，所述电梯应急控制系统包括：隔离接触器、磁保持继电器、应急电池组、逆变模块、输出继电器和控制模块，其中：所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据外电网的状态控制着所述磁保持继电器的开关状态，以及根据外电网的状态控制着所述输出继电器的开关状态；
所述隔离接触器由外电网提供电源，所述隔离接触器受所述磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；
所述磁保持继电器受所述控制模块的控制保持相对应的开关状态；所述应急电池组用于向电梯提供应急电源；
所述输出继电器在所述控制模块的控制下控制着所述逆变模块与所述电梯间的电源通路；
所述逆变模块用于将所述应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
2.如权利要求1所述的电梯应急控制系统，其特征在于，所述控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在复位状态，所述隔离接触器受所述复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路；所述控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在置位状态，所述隔离接触器受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态。
3.如权利要求1所述的电梯应急控制系统，其特征在于，所述控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测所述磁保持继电器的状态是否与所述外电网的状态相一致，并在所述磁保持继电器的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测所述隔离接触器与所述外电网的状态是否相一致。
4.如权利要求3所述的电梯应急控制系统，其特征在于，所述控制模块在检测到所述隔离接触器与所述外电网的状态不一致的情况下，向系统发出报警信息。
5.如权利要求1所述的电梯应急控制系统，其特征在于，所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的电压值、和/或电源相位、和/或零线状态。
6.如权利要求1所述的电梯应急控制系统，其特征在于，所述磁保持继电器为单线圈磁保持继电器或者为双线圈磁保持继电器。
7.一种电梯系统的应急控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的状态，并根据所述外电网的状态产生控制信号；
磁保持继电器根据所述控制信号保持与所述外电网的状态相一致的开关状态；
隔离接触器根据磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路；
输出继电器根据所述控制信号控制着逆变模块与电梯间的电源电路，所述逆变模块用于将应急电池组中的应急电源实现逆变输出。
8.如权利要求7所述的电梯系统的应急控制方法，其特征在于，所述磁保持继电器根据所述控制信号保持与所述外电网的状态相一致的开关状态；隔离接触器根据磁保持继电器的开关状态控制着外电网与电梯间的电源通路包括：
所述控制模块在检测到外电网状态处于正常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在复位状态，所述隔离接触器受所述复位状态产生吸合使得外电网和电梯间形成电源通路；所述控制模块在检测到电网状态处于异常状态时，产生控制信号使所述磁保持继电器保持在置位状态，所述隔离接触器受所述置位状态产生断开使得外电网和电梯间形成隔离状态。
9.如权利要求7或者8所述的电梯系统的应急控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制模块在检测到外电网的状态发生变化时，检测所述磁保持继电器的状态是否与所述外电网的状态相一致，并在所述磁保持继电器的状态与所述外电网的状态相一致情况下，检测所述隔离接触器与所述外电网的状态是否相一致。
10.如权利要求9所述的电梯系统的应急控制方法，其特征在于，所述控制模块采用高阻隔离方式检测外电网的电压值、和/或电源相位、和/或零线状态。
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