单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法及装置与流程

本发明属于电气设备状态监测领域，具体涉及单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法及装置。

背景技术：

高压隔离开关作为输变电系统的一个重要部件之一，是电网中使用量最大的一次设备，隔离开关合闸必须到位，保证触头触指接触良好，分闸必须有明确的空气绝缘距离，保证检修人员安全，因此，通过在隔离开关本体上加装智能部件，达到在检修运行中实时监测开关本体分合闸到位的目的，对于提高电网操作效率，减少人员巡查工作量，提高操作准确度，实现一键顺控、自动预警及智能决策有着重要作用。

现有的确定隔离开关分合闸到位检测的措施有：首先是采用图像识别技术，通过现场摄像机采用视频监控的形式，这种对于变电站布局有一定要求，摄像机有死角，为了保证各摄像机能够准确识别标志物，相与相之间必须有一定的空间，所以受天气、环境影响很大；其次是采用光学感应，利用光栅，如果开关导电臂到一定位置，光电耦合传感器发出信号，判断开关分合闸，没有直接判断触头触指接触，有可能造成漏判、误判；此外，采用低压端辅助触点形式的来判断开关分合闸，辅助开关必须通过有线与后台监控连接，而且不能准确判断触头触指接触情况。

上述方式容易出现出误差并不可靠，因此研究针对该型隔离开关分合位置判别方法将具有重要意义。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法，所述单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法的过程简单，解决了无法准确测量单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸到位的问题。本发明还出了一种单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置。

根据本发明第一方面实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法，包括以下步骤：

将姿态传感器通过快速连接装置设置于隔离开关的导电臂上,将超声波测距传感器设置于所述隔离开关的导电座中间位置并与上导电臂铰接点垂直；

合闸检测：所述姿态传感器采集所述隔离开关的导电臂在合闸过程中的三维角度信息，所述超声波测距传感器采集所述导电座与所述上导电臂的实时距离；同时满足该三维角度信息超过预设的合闸姿态门限值和该实时距离大于等于预设的合闸距离门限值即合闸到位；

分闸检测：所述姿态传感器采集所述隔离开关的导电臂在分闸过程中的三维角度信息，所述超声波测距传感器采集所述导电座与所述上导电臂的实时距离；同时满足该三维角度信息超过预设的分闸姿态门限值和该实时距离小于等于预设的分闸距离门限值即分闸到位。

根据本发明实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法，至少具有如下技术效果：通过快速连接装置提供了将姿态传感器快速设置于隔离开关的导电臂上的基础；通过姿态传感器可以实现对隔离开关的导电臂在合闸或分闸过程中导电臂的三维角度信息的采集，通过超声波测距传感器可以实现对隔离开关的与上导电臂之间的实时距离的采集；最后，结合隔离开关的运行状态，将三维角度信息和实时距离和预设的各个门限值进行比较，即可判断所述隔离开关是否分合闸到位。相较于传统测量的方式，抗干扰性更好、成本更低、准确性也越高。

根据本发明的一些实施例，所述快速连接装置包括第一夹紧部件、第二夹紧部件，所述第二夹紧部件上设置有用于安装姿态传感器的安装板，所述第一夹紧部件、第二夹紧部件用于将所述姿态传感器固定于所述隔离开关的导电臂上。

根据本发明的一些实施例，所述隔离开关的上导电臂和下导电臂上皆设置有所述姿态传感器。

根据本发明第二方面实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置，包括：姿态传感器，用于采集所述隔离开关的导电臂的三维角度信息；快速连接装置，用于将所述姿态传感器固定于所述隔离开关的导电臂上；超声波测距传感器，用于采集所述隔离开关的导电座与所述上导电臂的实时距离；本地检测装置，分别与所述姿态传感器、超声波测距传感器电性连接，用于接收所述姿态传感器发出的三维角度信息和所述超声波测距传感器发出的实时距离并根据预设的分闸姿态门限值、合闸姿态门限值、合闸距离门限值、分闸距离门限值判断所述隔离开关是否分合闸到位。

根据本发明实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置，至少具有如下技术效果：通过姿态传感器可实现对隔离开的导电臂的三维状态进行直接测量；通过快速连接装置可以实现将姿态传感器快速固定到隔离开关导电臂上；通过超声波测距传感器可实现对隔离开关的导电座与上导电臂之间实时距离的测量；通过本地检测装置，可实现对当前分合闸状态是否完成进行判断，确认是否真实分合闸到位。相较于传统的间接测量的设备成本更低，抗干扰性能会更强，且准确度会更高。

根据本发明的一些实施例，所述快速连接装置包括第一夹紧部件、第二夹紧部件，所述第二夹紧部件上设置有用于安装姿态传感器的安装板，所述第一夹紧部件、第二夹紧部件用于将所述姿态传感器固定于所述隔离开关的导电臂上。

根据本发明的一些实施例，上述单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置还包括与所述本地检测装置电性连接的监控端；所述监控端用于接收所述本地检测装置发出的所述三维角度信息。

根据本发明的一些实施例，所述姿态传感器、超声波测距传感器分别与所述本地检测装置无线连接。

根据本发明的一些实施例，所述本地检测装置还设置有数据通讯接口，所述数据通讯接口用于与外部设备实现数据交互。

根据本发明的一些实施例，所述姿态传感器的外表面覆盖金属薄膜，用于减少电磁干扰。

根据本发明的一些实施例，所述姿态传感器采用高精度的陀螺加速度计mpu6050。

本发明的附加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

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明第一方面实施例的隔离开关的合闸状态图；

图2是本发明第一方面实施例的姿态传感器的结构简图；

图3是本发明第一方面实施例的快速连接装置的结构简图；

图4是本发明第一方面实施例的超声波传感器的结构简图；

图5是本发明第一方面实施例的上导电臂部分的结构简图；

图6是本发明第一方面实施例的下导电臂部分的结构简图；

图7是本发明第二方面实施例的系统图。

附图标记：

姿态传感器110、快速连接装置120、第一夹紧部件121、第二夹紧部件122、安装板123、超声波测距传感器130、

本地检测装置210、监控端220、

导电臂310、上导电臂311、下导电臂312。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图6描述根据本发明第一方面实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法。

根据本发明第一方面实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法，包括以下步骤：

将姿态传感器110通过快速连接装置120设置于隔离开关的导电臂310上，将超声波测距传感器130设置于隔离开关的导电座中间位置并与上导电臂铰接点垂直；

合闸检测：姿态传感器110采集隔离开关的导电臂310在合闸过程中的三维角度信息，超声波测距传感器130采集导电座与上导电臂的实时距离；同时满足该三维角度信息超过预设的合闸姿态门限值和该实时距离大于等于预设的合闸距离门限值即合闸到位；

分闸检测：姿态传感器110采集隔离开关的导电臂310在分闸过程中的三维角度信息，超声波测距传感器130采集导电座与上导电臂的实时距离；同时满足该三维角度信息超过预设的分闸姿态门限值和该实时距离小于等于预设的分闸距离门限值即分闸到位。

这里先简单叙述一下单柱双臂垂直伸缩式隔离开关的运动特点：合闸时由主刀闸电动操作机构驱动操作绝缘子顺时针转动，操作绝缘子通过传动箱中的主刀传动法兰带动传动轴和主动拐臂转动，主动拐臂通过空间操作杆传动主动侧的下导电臂312往合闸方向转动，同时传动箱中的主转动座通过逆向连杆带动从动侧的下导电臂312向反方向转动，下导电臂312带动两个上导电臂311绕铰接点做合拢钳夹运动，同理各个步骤逆向运动呈现为开关的分闸运动。

参考图1至图6，为了保证能够准确的检测到隔离开关的分合闸到位情况，那么首先要对姿态传感器110和超声波测距传感器130的安装位置进行选定，并进行合理的安装布置。

姿态传感器110被设置在隔离开关的导电臂310上，导电臂310通常包括上导电臂311和下导电臂312，姿态传感器110设置在上导电臂311或下导电臂312皆可以完成隔离开关分合闸是否到位的检测。姿态传感器110的安装需要通过快速连接装置120完成，通过快速连接装置120一方面可以提高姿态传感器110安装的准确度，另一方也可姿态传感器110的可替代性，例如：如果一个隔离开关上的姿态传感器110故障，则可以从另一个安装有两个姿态传感器110的隔离开关上拆解一个，满足紧急状态下使用。

超声波测距传感器130设置在隔离开关的导电座中间位置并与上导电臂铰接点垂直，超声波传感器可以直接焊接或者通过螺栓固定在导电座中间位置。

最后，在开始合闸检测后通过姿态传感器110采集导电臂310的三维角度信息，通过超声波测距传感器130采集导电座与上导电臂311的实时距离，如果同时满足该三维角度信息超过预设的合闸姿态门限值和该实时距离大于等于预设的合闸距离门限值即合闸到位；在开始分闸检测后通过姿态传感器110采集导电臂310的三维角度信息，通过超声波测距传感器130采集导电座与上导电臂311的实时距离，如果该三维角度信息超过预设的分闸姿态门限值和该实时距离小于等于预设的分闸距离门限值即分闸到位。

下面简单叙述一下合闸检测和分闸检测的过程。

合闸检测：当隔离开关合闸时，隔离开关的导电臂310向上折叠运动，此时姿态传感器110和超声波测距传感器130会开始工作。导电臂310继续向上折叠运动，两臂之间的夹角逐渐变小，直到夹紧动作完成。在夹紧动作完成的过程中，姿态传感器110持续采集导电臂310的三维角度信息并将三维角度信息传输到本地检测装置210，超声波测距传感器130持续采集导电座与上导电臂311的实时距离，通过本地检测装置210进行判断，同时满足采集的导电臂310的三维角度信息大于等于预设的合闸姿态门限值和实时距离超过预设的合闸距离门限值时，即判断为完成合闸。

分闸检测：当隔离开关分闸时，隔离开关的导电臂310向下折叠运动，此时姿态传感器110和超声波测距传感器130会开始工作。导电臂310继续向下折叠运动，两臂之间的夹角逐渐扩大。在分闸过程中，姿态传感器110持续采集导电臂310的三维角度信息并将三维角度信息传输到本地检测装置210，超声波测距传感器130持续采集导电座与上导电臂311的实时距离，通过本地检测装置210进行判断，同时满足采集的导电臂310的三维角度信息超过预设的分闸姿态门限值和实时距离大于等于预设的分闸距离门限值时，即判断为完成分闸。

根据本发明实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测方法，通过快速连接装置120提供了将姿态传感器110快速设置于隔离开关的导电臂310上的基础；通过设置在隔离开关的导电臂310上姿态传感器110，可以实现对隔离开关的导电臂310在合闸或分闸过程中三维角度信息的采集，通过超声波测距传感器130可以实现对对隔离开关的与上导电臂之间的实时距离的采集；最后，结合隔离开关的运行状态，将三维角度信息和实时距离和预设的各个门限值进行比较，即可判断隔离开关是否分合闸到位。相较于传统测量的方式，抗干扰性更好、成本更低、准确性也越高。

在本发明的一些实施例中，参考图2、图3，快速连接装置120包括第一夹紧部件121、第二夹紧部件122，第二夹紧部件122上设置有用于安装姿态传感器110的安装板123，第一夹紧部件121、第二夹紧部件122用于将姿态传感器110固定于隔离开关的导电臂310上。参考图3，第一夹紧部件121、第二夹紧部件122的主体为对称的半圆弧结构，两者的圆弧凹面相对设置形成以一个类圆形的紧固空间。第二夹紧部件122上该设置有安装板123，安装板123用于安装姿态传感器110。安装板123通常会与第二夹紧部件122相切设置，这样可以简化姿态传感器110采集的三维角度信息的复杂程度，进而降低后续的计算难度。姿态传感器110固定在安装板123上后，便通过第一夹紧部件121、第二夹紧部件122设置在隔离开关的导电臂310上。第一夹紧部件121、第二夹紧部件122的两侧皆设置有通孔，可以便于通过螺栓等紧固器件进行锁紧，也可以直接通过焊接方式完成对快速连接装置120的安装。在本发明的一些实施例中，参考图2，姿态传感器110两边会突出片状结构，片状结构上开有通孔，以便于固定于上下导电臂312。姿态传感器110和快速连接装置120实际组装时，快速连接装置120的安装板123上面开有与姿态传感器110对应的通孔，通过螺栓与姿态传感器110，且内侧设置有绝缘垫层。在一些实施例中，姿态传感器110和快速连接装置120的通孔皆设置为6mm。

在本发明的一些实施例中，参考图1，隔离开关的上导电臂311和下导电臂312上皆设置有姿态传感器110。在实际检测中，可能会存在隔离开关合闸时，上导电臂311或下导电臂312有形变问题，此时如果姿态传感器110正好设置在形变的导电臂310上，则可能会导致采集的三维角度信息不准确，然后误判合闸成功，进而可能会造成实际合闸不充分的情况，最终可能会导致整个电网供电故障。因此，在上导电臂311和下导电臂312可以有效的避免这个问题，只有当两个姿态传感器110采集的三维角度信息都满足要求时才会判断为合闸或分闸。而且通过这种方式，可以对一部分有故障的隔离开关进行告警，例如：有的隔离开关的导电臂310本身出现形变，则通过比较现在隔离开关的三维角度信息与原本的三维角度信息的区别，即可完成查看是否出现故障。此外通过采用在同一位置设置多个姿态传感器110的方式也可以实现对姿态传感器110的自检，做到有问题早发现，避免在后续使用中才发现姿态传感器110本身存在故障。

根据本发明第二方面实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置，包括：姿态传感器110、快速连接装置120、本地检测装置210。姿态传感器110，用于采集隔离开关的导电臂310的三维角度信息；快速连接装置120，用于将姿态传感器110固定于隔离开关的导电臂310上；超声波测距传感器130，用于采集隔离开关的导电座与上导电臂311的实时距离；本地检测装置210，分别与姿态传感器110、超声波测距传感器130电性连接，用于接收姿态传感器110发出的三维角度信息和和超声波测距传感器130发出的实时距离并根据预设的分闸姿态门限值、合闸姿态门限值、分闸距离门限值判断隔离开关是否分合闸到位。

参考图1至图6。当隔离开关需要合闸时，此时本地检测装置210会发出合闸检测信号，姿态传感器110和超声波测距传感器130开始工作，姿态传感器110开始持续采集导电臂310的三维角度信息，并将该三维角度信息传输到本地检测装置210，超声波测距传感器130开始持续采集隔离开关的导电座与上导电臂311的实时距离，并将该实时距离传输到本地检测装置210，本地检测装置210开始判断隔离开关是否合闸到位判断，当同时满足该三维角度信息大于等于合闸姿态门限值和实时距离大于合闸距离门限值时判定隔离开关合闸到位。当隔离开关需要分闸时，此时本地检测装置210会发出分闸检测信号，姿态传感器110和超声波测距传感器130开始工作，姿态传感器110开始持续采集导电臂310的三维角度信息，并将该三维角度信息传输到本地检测装置210，超声波测距传感器130开始持续采集隔离开关的导电座与上导电臂311的实时距离，并将该实时距离传输到本地检测装置210，本地检测装置210开始判断隔离开关是否分闸到位判断，同时满足该三维角度信息大于等于分闸姿态门限值和实时距离小于等于合闸距离门限值时判定隔离开关分闸到位。

根据本发明实施例的单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置，通过姿态传感器110可实现对隔离开的导电臂310的三维状态进行直接测量；通过快速连接装置120可以实现将姿态传感器110快速固定到隔离开关导电臂310上；通过超声波测距传感器130可实现对隔离开关的导电座与上导电臂311之间实时距离的测量；通过本地检测装置210，可实现对当前分合闸状态是否完成进行判断，确认是否真实分合闸到位。相较于传统的间接测量的设备成本更低，抗干扰性能会更强，且准确度会更高。

在本发明的一些实施例中，参考图2、图3，快速连接装置120包括第一夹紧部件121、第二夹紧部件122，第二夹紧部件122上设置有用于安装姿态传感器110的安装板123，第一夹紧部件121、第二夹紧部件122用于将姿态传感器110固定于隔离开关的导电臂310上。参考图3，第一夹紧部件121、第二夹紧部件122的主体为对称的半圆弧结构，两者的圆弧凹面相对设置形成以一个类圆形的紧固空间。第二夹紧部件122上该设置有安装板123，安装板123用于安装姿态传感器110。安装板123通常会与第二夹紧部件122相切设置，这样可以简化姿态传感器110采集的三维角度信息的复杂程度，进而降低后续的计算难度。姿态传感器110固定在安装板123上后，便通过第一夹紧部件121、第二夹紧部件122设置在隔离开关的导电臂310上。第一夹紧部件121、第二夹紧部件122的两侧皆设置有通孔，可以便于通过螺栓等紧固器件进行锁紧，也可以直接通过焊接方式完成对快速连接装置120的安装。在本发明的一些实施例中，参考图2，姿态传感器110两边会突出片状结构，片状结构上开有通孔，以便于固定于上下导电臂312。姿态传感器110和快速连接装置120实际组装时，快速连接装置120的安装板123上面开有与姿态传感器110对应的通孔，通过螺栓与姿态传感器110，且内侧设置有绝缘垫层。在一些实施例中，姿态传感器110和快速连接装置120的通孔皆设置为6mm。

在本发明的一些实施例中，参考图7，上述单柱双臂垂直伸缩式隔离开关分合闸检测装置还包括与本地检测装置210电性连接的监控端220；监控端220用于接收本地检测装置210发出的三维角度信息。在实际应用中，为了进一步节约成本，可以将对隔离开关分合闸到位检测判断的过程转移到监控端220进行，本地检测装置210只进行简单数据采集和传输，这样可以实现将一个范围内的所有本地检测装置210采集的隔离开关的三维角度信息汇聚到一个监控端220进行运算，这样可以节约大量的成本。在实际汇聚多个本地检测装置210采集的三维角度信息时只需要加入编码地址进行区分，即可有效避免将不同的隔离开关的三维角度信息混淆。此外，在所需要汇集的本地检测装置210的数量仍然过大或传输距离较远时，可以进一步增加交换机作为中间转接，这样可有效减少布线的数量和难度，最终可以实现在监控端220完成对该区域内的所有隔离开关分合闸的三维角度信息汇聚，并判断是否到位的监控。此外，在一些大型工程中，还会根据实际需求增加汇控柜，已满足更大的通信需求。

在本发明的一些实施例中，姿态传感器110、超声波测距传感器130分别与本地检测装置210无线连接。参考图7，在实际工程中，很多时候因为隔离开关较多，不便于进行大规模的进行有线连接，此时可以通过增加无线模块的方式，来帮助姿态传感器110、超声波测距传感器130与本地检测装置210进行无线连接。通信的频段也使用免申请的无线通讯频段，这样可以更有效的提高检测装置的应用范围，在本发明的一实施例中，具体采用433mhz频段进行无线通讯。本地检测装置210的天线可以分体设计，也可以一体化设计。本地检测装置210可以直接设置在隔离开关的操作机构控制箱中，可以利用操作机构控制箱内的dc/ac220v取电。在本发明的一些实施例中，本地检测装置210与监控端220可以通过光纤进行数据传输，数据规约支撑modbus_rtu或者iec60870-5-103、iec61850规约。本地检测装置210也可以通过无线与智能手机互联，从智能手机上可以读取采集的相关参数。

在本发明的一些实施例中，本地检测装置210内设置有存储器，用于数据存储。本地检测装置210通过存储器可以具备数据保存、传输功能，用于保存数据按照时间、日期、被测电位置保存数据。

在本发明的一些实施例中，本地检测装置210还设置有数据通讯接口，数据通讯接口用于与外部设备实现数据交互。数据通讯接口可以用于直接连接外部显示设备。通过数据通讯接口可以外接显示器，甚至可以与智能手机互联读取数据。数据通讯接口还可以用于接收角度信号、扭矩信号、电机功率信号。这样可以将本检测装置提升为一个检测平台，极大的极大地提高了利用率，解决了成本。数据通讯接口根据需求可以直接设置多个，则可以同时满足多种需求。

在本发明的一些实施例中，姿态传感器110的外表面覆盖金属薄膜，用于减少电磁干扰。增加金属薄膜减少电磁干扰可以有效的提高姿态传感器110检测的准确性和数据传输的准确性。

在本发明的一些实施例中，超声波测距传感器130的外表面覆盖金属薄膜，用于减少电磁干扰。增加金属薄膜减少电磁干扰可以有效的提高超声波测距传感器130数据传输的准确性。

在本发明的一些实施例中，姿态传感器110通常主要包括陀螺加速度计、信号处理模块、电池系统、无线发射系统。在本发明的一些实施例中姿态传感器110采用高精度的陀螺加速度计mpu6050。通过信号处理模块读取mpu6050测量的原始数据，原始数据经信号处理模块内部集成姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法后，能够在动态环境下准确输出当前姿态，即三维角度信息，姿态测量精度和稳定性高，可以通过无线方式能同时输出x、y、z轴角度

在本发明的一些实施例中，姿态传感器110、超声波测距传感器130皆采用无源供电。无源供电具体可以采用两节高能锂电池进行无源供电，高能锂电池可以选用以色列tadirantlh4902。

在本发明的一些实施例中，姿态传感器110、超声波测距传感器130皆连接有电源电子开关，电源电子开关用于改变姿态传感器110、超声波测距传感器130的运行状态。姿态传感器110、超声波测距传感器130在隔离开关分合闸到位后不需要一直处于工作状态,通过电源电子开关可以使处于姿态传感器110、超声波测距传感器130在运行和休眠两种状态下进行切换。当接收到本地检测装置210发送的工作信号后,电源电子开关才接通姿态传感器110、超声波测距传感器130进行工作,实际耗电量会降到非常低。采用高能锂电池的前提下能够保证3到6年的寿命要求,可靠稳定。通过无源供电、电源电子开关、无线通讯结合方式，可以有效的降低布线的难度，进而极大的降低后期的维护成本。

在本发明的一些实施例中，检测装置工作的环境温度-20℃～+105℃跨度比较大,检测装置要能耐受一定的温度，对于姿态传感器110220、姿态传感器110110模块的温度要求为：-20℃～+85℃的环境温度，并且传感器壳体有一定的绝缘性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。