链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法及装置与流程

本发明涉及电力电子变换器技术领域，特别涉及一种链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法及装置。

背景技术：

现代电力系统进入了大系统、超高压远距离输电和跨区域互联的新阶段，对电网的提出了安全、稳定、高效和灵活控制的要求。随着电力电子技术、半导体开关器件和现代控制理论的发展，FACTS(Flexible Alternative Current Transmission Systems，柔性交流输电系统)装置以其对交流输电系统进行灵活快速控制的能力，在电网中得到了越来越多的应用。其中，SSSC(Static Synchronous Series Compensator，静止同步串联补偿器)作为典型的FACTS装置，可以实现对电力系统灵活地调节潮流，维持暂态稳定和阻尼功率振荡，而链式SSSC以其模块化、可扩展、高压大容量的特点，在配电网中应用前景广阔。

其中，可靠性问题一直是高压大容量电力电子装置推广应用的最大瓶颈问题之一。链式SSSC在实际应用时因电力电子开关器件发生故障而停运时有发生，这些故障对SSSC装置本身甚至电力系统的安全稳定运行都造成了很大的威胁。对链式SSSC进行在线故障检测并定位，进而实现保护和容错运行成为提高其可靠性的必要手段。

然而，电力电子器件开路是链式SSSC常见的故障，相关技术中的开路故障诊断方法主要依赖硬件电路，检测速度快，但是增加了系统成本，有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法，该方法可以降低系统成本，并且提高系统的可靠性。

本发明的另一个目的在于提出一种链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法，包括以下步骤：采集链式静止同步串联补偿器的发生器件开路的故障特征量；根据所述链式静止同步串联补偿器的数学模型构建相电流状态观测器；根据所述相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，并且定位到故障模块。

本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法，通过相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，且定位故障模块，实现根据链式SSSC的器件开路故障的特征进行故障检测与定位的目的，降低系统成本，节约能源，并且与硬件检测相结合起到双重保护，提高系统的可靠性，进而实现对静止同步串联补偿器的快速保护以及容错运行，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述故障特征量包括所述链式静止同步串联补偿器中全桥模块的各个开关器件发生开路引起的相电流变化数据和模块电容电压变化数据，其中，如果发生器件开路，则模块电容电压持续增大，且故障相电流发生畸变。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相进一步包括：采集当前相电流；判断所述当前相电流和所述相电流状态观测器的观测相电流分离是否达到电流阈值且持续第一预设时间；如果所述当前相电流和所述观测相电流分离达到所述电流阈值且持续所述第一预设时间，则判定发生器件开路故障。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述定位故障模块进一步包括：采集当前电容电压；判断所述当前电容电压与所有模块中最小电容电压偏离是否达到电压阈值且持续第二预设时间；如果所述当前电容电压与所述最小电容电压偏离达到所述电压阈值且持续所述第二预设时间，则定位到所述故障模块。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述相电流状态观测器为滑模观测器或龙贝格观测器。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种链式静止同步串联补偿器的开路故障诊断装置，包括：采集模块，用于采集链式静止同步串联补偿器发生器件开路时的故障特征量；构建模块，用于根据所述链式静止同步串联补偿器的数学模型构建相电流状态观测器；诊断模块，用于根据所述相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，并且定位到故障模块。

本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的开路故障诊断装置，通过相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，且定位故障模块，实现根据链式SSSC的器件开路故障的特征进行故障检测与定位的目的，降低系统成本，，并且与硬件检测相结合起到双重保护，提高系统的可靠性，进而实现对静止同步串联补偿器的快速保护以及容错运行，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述故障特征量包括所述链式静止同步串联补偿器中全桥模块的各个开关器件发生开路引起的相电流变化数据和模块电容电压变化数据，其中，如果发生器件开路，则模块电容电压持续增大，且故障相电流发生畸变。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述诊断模块包括：第一采集单元，用于采集当前相电流；第一判断单元，用于判断所述当前相电流和所述相电流状态观测器的观测相电流分离是否达到电流阈值且持续第一预设时间，并且在所述当前相电流和所述观测相电流分离达到所述电流阈值且持续所述第一预设时间时，判定发生器件开路故障。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述诊断模块还包括：第二采集单元，用于采集当前电容电压；第二判断单元，用于判断所述当前电容电压与所有模块中最小电容电压偏离是否达到电压阈值且持续第二预设时间，并且在所述当前电容电压与所述最小电容电压偏离达到所述电压阈值且持续所述第二预设时间时，定位到所述故障模块。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述相电流状态观测器为滑模观测器或龙贝格观测器。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的链式SSSC在电网中的连接示意图；

图3为根据本发明一个实施例的链式SSSC的拓扑示意图；

图4为根据本发明一个实施例的链式SSSC的全桥模块结构示意图；

图5为根据本发明一个实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的流程图；

图6为根据本发明一个实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的仿真波形示意图；

图7为根据本发明另一个实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的仿真波形示意图；

图8为根据本发明再一个实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的仿真波形示意图；

图9为根据本发明又一个实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的仿真波形示意图；

图10为根据本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法。

图1是本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的流程图。

如图1所示，该链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法包括以下步骤：

在步骤S101中，采集链式静止同步串联补偿器发生器件开路时的故障特征量。

也就是说，首先分析链式静止同步串联补偿器发生器件开路的故障特征。

其中，在本发明的一个实施例中，故障特征量包括链式静止同步串联补偿器中全桥模块的各个开关器件发生开路引起的相电流变化数据和模块电容电压变化数据，其中，如果发生器件开路，则模块电容电压持续增大，且故障相电流发生畸变。

可以理解的是，分析链式静止同步串联补偿器发生器件开路的故障特征指的是分析全桥模块的各个开关器件发生开路引起的相电流和模块电容电压的变化情况。由分析表明，当全桥模块发生器件开路故障后，电容电压呈持续增大的趋势，而故障相电流也会发生畸变。

即言，分析链式SSSC发生器件开路的故障特征指的是分析全桥模块的各个开关器件发生开路引起模块端电压瞬时值和开关周期平均值、电容电压瞬时值和相电流瞬时值的变化情况。当全桥模块发生开关器件开路故障后，模块端电压瞬时值和开关周期平均值都会发生变化，从而引起模块电容电压呈持续增大的趋势，而故障相的电流也会发生畸变，偏离理想的正弦波形。另外，相电流和模块电容电压变化情况即为链式SSSC发生器件开路的故障特征，作为判定器件开路故障是否发生和在哪个模块发生的依据。

在步骤S102中，根据链式静止同步串联补偿器的数学模型构建相电流状态观测器，从而可以辨识是否发生器件开路。

可选地，在本发明的一个实施例中，相电流状态观测器可以为滑模观测器或龙贝格观测器，以用于降低采样误差和计算误差。优选地，状态观测器在实际应用时可以采用离散形式。

其中，构建相电流状态观测器是根据链式静止同步串联补偿器的数学模型、电路参数和实际采样量构建的状态观测器，以用于重构未发生器件开路故障时的相电流。

在步骤S103中，根据相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，并且定位到故障模块。

也就是说，最后判定器件开路故障是否发生和定位故障模块。

其中，在本发明的一个实施例中，根据相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相进一步包括：采集当前相电流；判断当前相电流和相电流状态观测器的观测相电流分离是否达到电流阈值且持续第一预设时间；如果当前相电流和观测相电流分离达到电流阈值且持续第一预设时间，则判定发生器件开路故障。

可以理解的是，判定器件开路故障是否发生是通过比较相电流状态观测器得到的相电流观测值与实测值来实现的。其中，当链式静止同步串联补偿器未发生器件开路故障或者开路故障被切除时，相电流观测值与实测值保持一致，而一旦发生器件开路故障，相电流观测值与实测值发生分离，当分离达到给定电流阈值并保持一段时间，就判定链式静止同步串联补偿器的对应相的某个全桥模块发生器件开路故障，从而检测到故障。电流阈值是根据具体链式静止同步串联补偿器的额定电流而设定，第一预设时间也可以根据实际情况进行设置。

进一步地，在本发明的一个实施例中，定位故障模块进一步包括：采集当前电容电压；判断当前电容电压与所有模块中最小电容电压偏离是否达到电压阈值且持续第二预设时间；如果当前电容电压与最小电容电压偏离达到电压阈值且持续第二预设时间，则定位到故障模块。

可以理解的是，定位故障模块是根据故障相的所有全桥模块电容电压的变化情况来实现的。其中，当未发生器件开路故障时，所有全桥模块的电容电压保持平衡，而一旦某个全桥模块发生器件开路故障，其电容电压就会偏离其他正常全桥模块的电容电压；当故障模块的电容电压与所有模块的最小电容电压的偏离超过一定阈值并保持一段时间，就判定该模块发生了器件开路故障，从而定位到故障模块。同理，电压阈值是根据具体链式静止同步串联补偿器的额定电容电压而设定，第二预设时间也可以根据实际情况进行设置。

在本发明的实施例中，本发明实施例的方法通过分析链式静止同步串联补偿器发生器件开路的故障特征，从而根据链式静止同步串联补偿器的数学模型、电路参数和采样信息构建其相电流状态观测器，以根据链式静止同步串联补偿器每相相电流观测值与实际采样值超过给定阈值判定器件开路故障是否发生，并且根据故障相全桥模块电容电压的分离超过给定阈值定位到故障模块，实现对链式静止同步串联补偿器的器件开路进行有效的故障检测与定位。其中，特点和优点如下：

1、基于链式SSSC的数学模型、电路参数和已有的采样量来实现的，是一种软件方法，实现简单，与常规的硬件检测方法相比，可以明显节省系统成本。

2、采用闭环状态观测器，可以降低计算误差和采样误差，提高故障检测精度。

3、故障相的判定依据是相电流观测值与实测值的分离超过给定电流阈值，并保持一段时间；故障模块的判定依据是模块电容电压分离超过给定电压阈值，并保持一段时间，这种设定可以消除电磁干扰等引起的误判。

4、也可作为常规硬件检测方法的后备检测方法，双重保护提高系统可靠性。

下面结合附图对本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法的工作原理进行详细描述。

如图2所示的链式SSSC在电网中的连接图，链式SSSC经由LC滤波器通过变压器串联于电网中。链式SSSC的具体拓扑图如图3所示，三相级联H桥变换器的每相都是由多个全桥模块级联而构成。图4展示了全桥模块的结构，全桥模块是由1个电容和4个开关器件构成。图5展示了本发明所提出的用于链式SSSC的器件开路故障软件诊断方法的结构图。下面以图5为例，详细说明本发明的实施例。

步骤S1，分析链式SSSC发生器件开路的故障特征。

链式SSSC的控制策略中，全桥模块的调制一般采用单极性调制。当发生器件开路时，全桥模块的端电压瞬时值随着相电流方向的不同和发生开路故障器件的不同而发生变化。进一步地，器件开路故障会引起链式SSSC模块电容电压和相电流都发生变化。

1.故障模块电容电压变化趋势

在如图4所示的全桥模块中，其端电压为其左桥臂与右桥臂电压之差。当全桥模块的端电压参考值为u_iref、模块电容电压为V_c时，其左桥臂和右桥臂的输出电压参考值分别为：

对于如图4所示的全桥模块，以T₁和T₃的控制信号通断状态表征全桥模块的工作状况。‘0’表示断开，‘1’表示导通。则在不同开关状态下模块端电压瞬时值、开关周期平均值以及模块电容电压变化趋势如表1所示。

表1

表1中首先给出了无故障时，在(T₁,T₃)＝(0,0),(1,0),(1,1)和(0,1)四种开关状态下模块电容电压u_smi的瞬时值、开关周期平均值和电容电压变化趋势作为参照。当不同电流方向、不同开关器件发生开路故障时，情况与之不同。例如当i_sm>0时，开关器件T₂发生开路故障，在(T₁,T₃)＝(0,0)状态下，u_smi由正常时的0变为电容电压u_ci；在(T₁,T₃)＝(0,1)状态下，u_smi由正常时的-u_ci变为0；模块端电压u_smi的开关周期平均值也由正常时的u_iref变为0.5V_c+0.5u_iref；同时，与无故障情况相比，器件开路的模块电容电压也增大了。类似地，表1中列举出各种器件开路故障情况下的模块端电压和电容电压变化情况。

总之，不同电流方向下，不同开关器件发生开路故障都会导致模块电容电压的逐渐增大，故障模块的电容电压会逐渐偏离其他正常模块的电容电压，由此可以将故障模块区分出来。

2.故障相电流变化趋势

当图3所示的链式SSSC的全桥模块发生器件开路故障时，相电流也会随之变化。以a相为例，当无故障时相电流与该相所有模块电容电压的关系为：

其中，电阻R_se表示a相的等效电阻，其代表了a相的所有损耗；L_se为链式SSSC的输出电感；v_sea为a相的相电压，即链式SSSC的a相输出端到三相中点的电压；u_cai表示a相第i个全桥模块的电容电压；S_ai表示a相第i个全桥模块的开关状态，S_ai＝T₁-T₃；‘S_ai＝1’表示电容正向接入，‘S_ai＝-1’表示电容反向接入，‘S_ai＝0’表示模块电容被旁路掉；S_aiu_cai表示了a相第i个全桥模块的端电压瞬时值。

由式(2)可知，当链式SSSC某相的全桥模块的端电压发生变化时，会引起相电流发生畸变，偏离理想的正弦波，由此可以判定器件开路故障是否发生。

步骤S2，构建相电流状态观测器。

当链式SSSC的全桥模块的某个开关器件发生开路故障后，相电流会发生变化。构造相电流的状态观测器，根据实测电流和观测电流的偏差来判定失效的发生。本实施例以滑模观测器为例，针对图3所示的三相SSSC的a相构造滑模观测器为：

其中为相电流观测值，L为滑模观测器增益，sat()为如下所示的饱和函数：

其中h为常数。该滑模观测器的离散表达形式为：

对链式SSSC的各相构造如式(3)～(5)所示的滑模观测器，通过比较相电流的观测值与实测值的偏离，即可判断链式SSSC是否发生器件开路故障，即可判定故障发生在哪一相。

步骤S3，判定器件开路故障是否发生。

在图5所示的用于链式SSSC的器件开路故障软件诊断方法的结构图中，基于所构造的相电流状态观测器可判定器件开路故障是否发生。

以下以a相为例对检测方法如何实施进行说明。首先对相电流观测值和实测值i_a进行作差，并取绝对值；如果两者的偏差的绝对值达不到给定电流阈值I_th，就对计时器清零；一旦两者的偏差的绝对值超过I_th，计时器T_i就开始计时，直至T_i>ΔT_i即判定器件开路故障的发生，否则就判定器件开路故障并未发生。

步骤S4，定位故障模块。

在图5所示的用于链式SSSC的器件开路故障软件诊断方法的结构图中，通过将故障相各模块电容电压与所有模块电容电压的最小值比较，根据两者的偏离是否超过给定电压阈值，从而判定器件开路故障发生在哪一个模块。

下面以判断故障相第i个模块是否发生器件开路故障为例进行说明。首先对第i个模块的电容电压u_ci和所有模块的电容电压最小值u_cmin进行作差，并取绝对值；如果两者的偏差的绝对值达不到给定电压阈值U_cth，就对计时器T_u清零；一旦两者的偏差的绝对值超过U_cth，计时器T_u就开始计时，直至T_u>ΔT_u即判定器件开路故障发生在该模块，否则就判定该模块并未发生器件开路故障。

通过上述四个步骤，即可实现本发明所提出的用于链式SSSC的器件开路故障软件诊断方法。图6给出了将本发明方法用于220kV线路、12.6MVA、每相7个全桥模块的三相SSSC的器件开路故障诊断的仿真波形。

以a相第1个全桥模块的T₁开关管开路为例说明仿真结果，图6依次给出了链式SSSC的三相输出电压、三相电流测量值与观测值、三相模块电容电压、故障标志位和故障模块数。t₁时刻之前，SSSC正常工作，三相输出电压为正弦波形，三相相电流观测值与实测值很好地吻合，三相的各电容电压波动稳定在正常范围内，故障标志位和故障模块数都为零，代表无故障发生。t₁时刻，a相的第一个全桥模块发生了T₁的开路故障，由表1可知，t₁之后的a相电流为正向的时间段内，该模块的电容电压与输出电压与正常情况下无异，所以a相电流也与正常情况下无异，实测值与观测值仍然能够吻合，直至a相电流变为负向。t₂时刻，a相电流实测值与观测值的分离超过给定电流阈值并维持足够长的时间，判定a相发生了器件开路故障，a相故障标志位置1；由于b相和c相没有器件开路故障发生，其电流实测值与观测值一直保持一致；t₃时刻，a相第1个全桥模块的电容电压偏离最小值超过给定电压阈值并维持足够长的时间，判定该模块发生了器件开路故障，故障模块数显示为a相的第1个模块。为了进一步说明本发明的有效性，图7～9依次给出了a相第4个模块的T₂开关管、b相第2个模块的T₃开关管和c相第7个模块的T₄开关管发生器件开路故障的仿真波形。图7～9的仿真结果与图6类似，说明对于这些情况，本发明实施例的方法仍然能够快速的检测与定位出器件开路故障。

根据本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法，在分析链式SSSC发生器件开路的故障特征的基础上，通过构建相电流状态观测器，用于判定各相是否发生器件开路故障，通过故障相全桥模块电容电压的偏离情况来定位故障模块，从而有效的对链式SSSC的器件开路故障进行检测与定位，降低系统成本，并且与硬件检测相结合起到双重保护，提高系统的可靠性，实现对链式静止同步串联补偿器的快速保护及容错运行，简单易实现。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的链式静止同步串联补偿器的开路故障诊断装置。

图10是本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置的结构示意图。

如图10所示，该链式静止同步串联补偿器的开路故障诊断装置10包括：采集模块100、构建模块200和诊断模块300。

其中，采集模块100用于采集链式静止同步串联补偿器发生器件开路时的故障特征量。构建模块200用于根据链式静止同步串联补偿器的数学模型构建相电流状态观测器。诊断模块300用于根据相电流状态观测器重构未发生器件开路故障时的相电流判定故障相，并且定位到故障模块。本发明实施例的诊断装置10可以根据链式SSSC的器件开路故障的特征量进行故障检测与定位，降低系统成本，并且提高系统的可靠性，简单易实现。

进一步地，在本发明的一个实施例中，故障特征量包括链式静止同步串联补偿器中全桥模块的各个开关器件发生开路引起的相电流变化数据和模块电容电压变化数据，其中，如果发生器件开路，则模块电容电压持续增大，且故障相电流发生畸变。

进一步地，在本发明的一个实施例中，诊断模块300包括：第一采集单元和第一判断单元。

其中，第一采集单元用于采集当前相电流。第一判断单元用于判断当前相电流和相电流状态观测器的观测相电流分离是否达到电流阈值且持续第一预设时间，并且在当前相电流和观测相电流分离达到电流阈值且持续第一预设时间时，判定发生器件开路故障。

进一步地，在本发明的一个实施例中，诊断模块300还包括：第二采集单元和第二判断单元。

其中，第二采集单元用于采集当前电容电压。第二判断单元用于判断当前电容电压与所有模块中最小电容电压偏离是否达到电压阈值且持续第二预设时间，并且在当前电容电压与最小电容电压偏离达到电压阈值且持续第二预设时间时，定位到故障模块。

可选地，在本发明的一个实施例中，相电流状态观测器可以为滑模观测器或龙贝格观测器。

需要说明的是，前述对链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断方法实施例的解释说明也适用于该实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例的链式静止同步串联补偿器的器件开路故障诊断装置，在分析链式SSSC发生器件开路的故障特征的基础上，通过构建相电流状态观测器，用于判定各相是否发生器件开路故障，通过故障相全桥模块电容电压的偏离情况来定位故障模块，从而有效的对链式SSSC的器件开路故障进行检测与定位，降低系统成本，节约能源，并且与硬件检测相结合起到双重保护，提高系统的可靠性，实现对链式静止同步串联补偿器的快速保护及容错运行，简单易实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。