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【摘要】配电网的智能化程度对电网企业实现统一智能电网具有重要影响，而配电自动化不仅会使供电更加可靠，而且能提高供电质量，进而促使配电网运行安全而且高效。基于此，本文主要对城市配网自动化系统技术特点及完善建议进行了探讨。
【关键词】配网自动化系统；技术特点；基本方案
目前供电范围在日益扩展，用电负荷在不断加大，与此同时城区电网布局也越来越复杂，电网故障频频出现，因此用户在供电安全，供电服务以及电能质量等方面的标准也在逐渐提升，以往的运行维护措施已经不能满足复杂电网要求，运行维护难度日益增加，所以一定要积极建立配网自动化系统。
1.配网自动化系统技术特点
1.1 SCADA/GIS的统一设计
在设计城市配网自动化系统的过程中要坚持SCADA/GIS统一设计的理念，配电自动化系统统一的底层数据建设，可以使GIS以及SCADA系统不仅可以实现数据共享，而且可以使用共同数据库，这就省略了多余的数据转换工作，使GIS以及SCADA系统可以使用统一的数据，此外用户不管在哪个平台上进行的编辑修改都能自动在别的平台中展示出来，这大大降低了用户开展维护工作的难度。
1.2 UNIX/NT跨平台系统
UNIX/WIN2K跨平台系统应该是城市配网自动化系统的最佳选择。电力系统不仅对安全可靠性有较高要求，而且要能在所有机构或者是科室进行推广。在全面考虑人员培训以及具体造价的基础上，我们建议最好使用UNIX+2K跨平台，服务器端可以通过UNIX系统对网络进行管理并实现实时数据库功能，2K系统是性价比较高，人机交界相对和谐的客户端，其能有效处理稳定以及安全等方面的一些问题。
2.实例分析
2.1 实例概况
关于某城市配网，其具有258台箱变，520座配电站，136条10kV线路，232台环网柜，26座中心开闭站，212台电缆分接箱，其公用配电容量达到了411120kVA，并具有273台柱上开关，其10kV配网线路存在以下问题：（1）存在部分线路长，线径小，分支多，老化严重，低值绝缘子较多，设备陈旧，档距弧垂过大易发生故障。（2）部分早期规划建设的电力线路远远落后电力负荷的增长，造成线路干线或支线长期重过载运行的“卡脖子”现象。（3）10kV线路环网率较低，线路互供能力较差，可转供电率较低。由于站与站之间、同一变电站内不同母段的联络线路不足，且个别线路因没有安装线路分段开关而影响转供电能力，部分10kV电缆线路，由于不能分段运行给供电方式转换带来极大局限性。（4）线路长、杆上变压器和分支线路多，线路迂回，路径偏僻难行，常常是一点故障导致全线路的停电，并且故障点难以快速发现，故障处理缓慢，降低了供电可靠性和事故处理效率。（5）一次设备缺乏相应的采集单元，和配电网络配套之间的通信系统还没有建立起来，开闭站之间及其与变电站之间的通信线路还没有敷设完成。所以，在改造城市配网的过程中要依次调整网架结构，联络开关，安装分段以及配电设备，促使配电架空线路逐步向电缆线路过渡。
配网自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理，集配电自动化与配电生产管理为一体的系统。配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制度（SCADA），配网管理技术支撑系统、负荷管理、地理信息系统（GIS）等。
2.2 建立配网自动化系统的基本思路
（1）配网自动化要以信息化为前提，针对配电系统的用户数据以及配电网数据，在线和离线数据，地理图形以及电网结构开展信息集成，以使自动化系统更加完整，进而实现对整个配网以及有关设备在正常和故障情况下的监管以及保护，并促使用配电管理实现自动化。（2）配电GIS系统作为基础数据平台是为配网调度自动化系统服务的，关于配网自动化系统，其全部的运作参数，站外馈线图形以及属性数据都由GIS负责一起录入并给予维护。配电GIS系统利用A动进行属性数据的调用进而构造总单线图，环网图以及接线图等，接着在配网调度自动化系统中导入站外馈线图模，以使模型实现统一维护。关于对网络协议，站中图形以及数据参数等进行的维护，一般都是图形数据库模块负责。（3）关于配网调度自动化系统，其支撑平台的模块以及分布分层结构不仅要清晰而且要合理，并要求较强的系统管理能力，以使数据以及通信接口更好的接入，能临时对接入规约进行调整。商用数据库必须要有开放的访问接口，最好是标准SQI语言，以和别的系统共享数据并进行互联。（4）配电网SCADA借助通信系统以及终端设备给主站发送配网的实际情况，并于主站处监管配网。按照一次网络的具体情况，配电网SCADA可以对1OkV线路柱上自动化开关、开闭站，环网柜以及配电变压器实施数据采集（因为其都具有采集条件），主要有：与保护动作有关的信息，运作过程数据以及配电开关的实际状态等。（5）系统容量，CPU负荷，规模以及处理速度等会出现一定的冗余，与未来5年配网规划的具体要求相符，且增设配电线路对系统性能没有显著的影响。
2.3 关于配网自动化系统的主要配置措施
2.3.1 配网调度自动化系统在软件功能方面的要求
（1）关于配网自动化系统，其支撑平台主要由CORBA中间件，数据流程，分布分层结构组成，平台具有统一应用管理以及系统模块，同时还提供这些服务，即采集，计算处理以及保存数据，检查，访问与发布，告警处理，权限控制以及报表工具等，支持配电网分析运用，SCADA，配网运行管理及相关作业，在实时数据处理方面具有很强的功能，符合项目设计要求。（2）配网自动化系统可以在Unix操作系统中运作，能跨越一些CISC硬件平台以及RISC。MS SQI Server，Sybase以及Oracle都可作为系统数据库，选择了Cluster技术，以使历史数据统一。报表系统一般能跨平台在Windows环境中运作，报表主要是Excel格式。（3）关于配网自动化系统，其图模库要进行统一设计，以使同1套数据库以及画面可以同时支持配电仿真，SCADA，调度操作票以及高级应用分析等各种系统。（4）该系统进行实时监控不仅可以采集，处理以及传送数据，而且可以调整，显示画面并进行调用，此外还具有事件报告，打印报表以及维修系统等功能；配调管理具体有告警，智能操作票，运作以及设备管理，此外还包括WEB浏览以及事故追忆；GIS也就是地理信息系统可以将地理图当做背景针对配电网络及其设备实施分层管理，并进行统计以及查询，此外还可以分析电网实际运作状况并管理接口。（5）按照生产以及管理方面的要求，该系统应该和别的应用系统进行数据交换，以获取检修计划，设备参数，计量数据，电网实际运行以及保护等方面的信息。 2.3.2 网络安全措施
配网调度自动化系统主要有这些系统，即调度操作票，需方管理，SCADA，配网仿真，生产管理信息，故障处理，地理信息，发布实时信息以及高级应用分析等。按照电力系统安全防护措施的有关要求，要把各个安全等级的系统安排在3个安全区域内，将高级应用分析，故障处理，SCADA系统，配电调度操作票等安排在Ⅰ区；将配网仿真系统安排在Ⅱ区；将实时信息发布，地理信息系统，需方管理以及生产管理信息系统安排在Ⅲ区。区域间要借助网络安全防护等相关设备进行隔离，在Ⅰ和Ⅱ区之间最好使用防火墙，以确保网络安全；在Ⅰ和Ⅲ区中间应该使用横向隔离装置，以确保正反向之间可以进行信息的互换。
该市区首期配网自动化系统需要的硬件设备按照安全防护标准可以这样进行划分，即安全区Ⅰ以及安全区Ⅲ，其中安全区Ⅰ中设置了主系统，而安全区Ⅲ中主要有配电WEB，GIS以及MIS等子系统，不管是Ⅰ区还是Ⅲ区都可以实现胃光电转换，与此同时EMS交换机的正反方向之间设置了物理隔离装置。配网自动化系统属于双交换式而且有一定冗余的局域网结构，选择了有三层交换作用的企业级或者是机构级交换机，其服务器选择100M速率进行接入，形成了一个开放系统，该系统功能分布。因此，不管是单网出现故障，亦或是网上节点中的单点发生网络故障都对配网自动化功能没有任何影响。网络由于扩容空间很大，这样就有利于在需要时扩展系统，也可以建立新型应用系统。系统的MIS以及GIS服务器都选择了Internet模式将配电网信息发送给企业的公MIS网。不管是调度自动化系统还是配网调度自动化系统都在安全Ⅰ区中，数据交互主要依靠调度数据网以及通信专线进行，在调度数据网使用的过程中，两端必须要设置纵向而且经过加密的认证装置。此外还要严格管理拨号认证网关以及拨号诊断配置的相关权限，以使系统更加安全可靠。
2.4 配网自动化规划与建设的主要措施
（1）配网改造应进行总体规划，并具有前瞻性、可靠性和可操作性。配网建设和改造的规划设计，应将配网自动化系统的规划设计纳入其中，设备的选择也应考虑到今后配网自动化的发展，避免今后为实施配网自动化又进行大规模设备更换，造成严重浪费。（2）配网站点分布随着城市现代化发展，架空线、柱上开关、杆上变压器将逐渐被地下电缆、开关站和箱式变压器所取代，相关的规划建设应提前与政府规划部门沟通合作，拟定方案，及早预留电缆沟道以及开关站、箱式变压器和电缆分接箱位置，并留有足够的裕度。（3）优化环网线路的网络结构，充分利用城区配网变电站布点多的优势，结合开关站的建设，重点提高配网“两供一备”、“三供一备”、“主干配”等典型接线水平。对负荷密集的供电区域应以主干配环网为主，环网线路应进行适当合理的分段设置负荷开关或开关站，保证在事故情况下，110kV变电容量、10kV主干线有足够的转移负荷的能力。（4）对供电可靠性较为敏感的区域可优先实施自动化，但在实施前必须经过电网改造，使供电半径趋于合理，网架和设备得到加强，线路间的相互连接具备条件。对负荷密度小，网架结构薄弱，线路间不具备互连但具有发展潜力的区域，应按自动化目标规划，视条件分步实施。（5）可加快对配电房进行改造，主要将残旧高压柜改为具有自动化功能高压柜，增加PT柜及FTU终端。（6）通过加装线路负荷开关和断路器，加装环网柜等措施，增强配网的联络能力，特别是通过电缆化改造和环网化改造，实行分区，分片供电，可有效隔离故障区，限制停电范围，为配网自动化的实施打下基础。（7）要求配电自动化系统对各分段的故障能够自动进行故障定位，实施故障隔离和对非故障段线路及早恢复供电，以提高供电可靠性。现阶段尚不具备条件实现故障自动隔离及恢复供电，但可实现故障告警和定位功能。具有自动化功能的设备可在发生故障时通过GPRS（或其他）方式将故障信号发送到设备维护单位处，以实现对故障点的快速定位。（8）配电网自动化的一次设备在选型方面应充分考虑到自动化的需求。对于柱上开关不仅仅看是否配备TV，TA和电动操作，还要看是否真正满足配电网自动化的要求，是否免维护，可频繁操作，控制接口是否傻瓜型，户外型。对于环网柜最好一步到位，不仅有TA，TV，电动操作，最好DTU也集成在柜子里。（9）配电网自动化远方终端设备（RTU）除了满足基本功能技术要求外，还应考虑户外工作的适应性。因户外运行环境较为恶劣，对其可靠性的要求就非常高，应具有良好的防风沙、防雨、防潮、防腐蚀措施及强抗干扰能力。另外，配电网自动化远方终端设备应从原理上杜绝使用蓄电池，否则以后维护和管理的成本巨大。
3.结语
经过严格的分析以及论证，并在结合本地区配网自动化实际水平进行考虑的基础上，制定合理的配网馈线自动化规划及原则，能够实现配网线路故障的快速排除，缩短配电线路故障停电时间，为配网运行提供现代化的管理手段，提高配网运行管理水平和工作效率，提高配电网供电可靠性，提升用户满意度和客户服务水平，最终实现配电网的自动化，是配电网发展的必然趋势。
参考文献
[1]何飞跃.网络化控制系统在电力系统中的应用研究[D].湖北：华中科技大学，2006.
[2]李明，王斌.配电网中性点电阻接地方式和消弧线圈接地方式比较[J].天津电力技术，2011（01）.
[3]唐爱红.程时杰.配电网自动化通信系统的分析与研究[J].高电压技术，2005（05）.
【关键词】配网自动化系统；技术特点；基本方案
目前供电范围在日益扩展，用电负荷在不断加大，与此同时城区电网布局也越来越复杂，电网故障频频出现，因此用户在供电安全，供电服务以及电能质量等方面的标准也在逐渐提升，以往的运行维护措施已经不能满足复杂电网要求，运行维护难度日益增加，所以一定要积极建立配网自动化系统。
1.配网自动化系统技术特点
1.1 SCADA/GIS的统一设计
在设计城市配网自动化系统的过程中要坚持SCADA/GIS统一设计的理念，配电自动化系统统一的底层数据建设，可以使GIS以及SCADA系统不仅可以实现数据共享，而且可以使用共同数据库，这就省略了多余的数据转换工作，使GIS以及SCADA系统可以使用统一的数据，此外用户不管在哪个平台上进行的编辑修改都能自动在别的平台中展示出来，这大大降低了用户开展维护工作的难度。
1.2 UNIX/NT跨平台系统
UNIX/WIN2K跨平台系统应该是城市配网自动化系统的最佳选择。电力系统不仅对安全可靠性有较高要求，而且要能在所有机构或者是科室进行推广。在全面考虑人员培训以及具体造价的基础上，我们建议最好使用UNIX+2K跨平台，服务器端可以通过UNIX系统对网络进行管理并实现实时数据库功能，2K系统是性价比较高，人机交界相对和谐的客户端，其能有效处理稳定以及安全等方面的一些问题。
2.实例分析
2.1 实例概况
关于某城市配网，其具有258台箱变，520座配电站，136条10kV线路，232台环网柜，26座中心开闭站，212台电缆分接箱，其公用配电容量达到了411120kVA，并具有273台柱上开关，其10kV配网线路存在以下问题：（1）存在部分线路长，线径小，分支多，老化严重，低值绝缘子较多，设备陈旧，档距弧垂过大易发生故障。（2）部分早期规划建设的电力线路远远落后电力负荷的增长，造成线路干线或支线长期重过载运行的“卡脖子”现象。（3）10kV线路环网率较低，线路互供能力较差，可转供电率较低。由于站与站之间、同一变电站内不同母段的联络线路不足，且个别线路因没有安装线路分段开关而影响转供电能力，部分10kV电缆线路，由于不能分段运行给供电方式转换带来极大局限性。（4）线路长、杆上变压器和分支线路多，线路迂回，路径偏僻难行，常常是一点故障导致全线路的停电，并且故障点难以快速发现，故障处理缓慢，降低了供电可靠性和事故处理效率。（5）一次设备缺乏相应的采集单元，和配电网络配套之间的通信系统还没有建立起来，开闭站之间及其与变电站之间的通信线路还没有敷设完成。所以，在改造城市配网的过程中要依次调整网架结构，联络开关，安装分段以及配电设备，促使配电架空线路逐步向电缆线路过渡。
配网自动化是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理，集配电自动化与配电生产管理为一体的系统。配网自动化的功能应包括配电网络的数据采集与控制度（SCADA），配网管理技术支撑系统、负荷管理、地理信息系统（GIS）等。
2.2 建立配网自动化系统的基本思路
（1）配网自动化要以信息化为前提，针对配电系统的用户数据以及配电网数据，在线和离线数据，地理图形以及电网结构开展信息集成，以使自动化系统更加完整，进而实现对整个配网以及有关设备在正常和故障情况下的监管以及保护，并促使用配电管理实现自动化。（2）配电GIS系统作为基础数据平台是为配网调度自动化系统服务的，关于配网自动化系统，其全部的运作参数，站外馈线图形以及属性数据都由GIS负责一起录入并给予维护。配电GIS系统利用A动进行属性数据的调用进而构造总单线图，环网图以及接线图等，接着在配网调度自动化系统中导入站外馈线图模，以使模型实现统一维护。关于对网络协议，站中图形以及数据参数等进行的维护，一般都是图形数据库模块负责。（3）关于配网调度自动化系统，其支撑平台的模块以及分布分层结构不仅要清晰而且要合理，并要求较强的系统管理能力，以使数据以及通信接口更好的接入，能临时对接入规约进行调整。商用数据库必须要有开放的访问接口，最好是标准SQI语言，以和别的系统共享数据并进行互联。（4）配电网SCADA借助通信系统以及终端设备给主站发送配网的实际情况，并于主站处监管配网。按照一次网络的具体情况，配电网SCADA可以对1OkV线路柱上自动化开关、开闭站，环网柜以及配电变压器实施数据采集（因为其都具有采集条件），主要有：与保护动作有关的信息，运作过程数据以及配电开关的实际状态等。（5）系统容量，CPU负荷，规模以及处理速度等会出现一定的冗余，与未来5年配网规划的具体要求相符，且增设配电线路对系统性能没有显著的影响。
2.3 关于配网自动化系统的主要配置措施
2.3.1 配网调度自动化系统在软件功能方面的要求
（1）关于配网自动化系统，其支撑平台主要由CORBA中间件，数据流程，分布分层结构组成，平台具有统一应用管理以及系统模块，同时还提供这些服务，即采集，计算处理以及保存数据，检查，访问与发布，告警处理，权限控制以及报表工具等，支持配电网分析运用，SCADA，配网运行管理及相关作业，在实时数据处理方面具有很强的功能，符合项目设计要求。（2）配网自动化系统可以在Unix操作系统中运作，能跨越一些CISC硬件平台以及RISC。MS SQI Server，Sybase以及Oracle都可作为系统数据库，选择了Cluster技术，以使历史数据统一。报表系统一般能跨平台在Windows环境中运作，报表主要是Excel格式。（3）关于配网自动化系统，其图模库要进行统一设计，以使同1套数据库以及画面可以同时支持配电仿真，SCADA，调度操作票以及高级应用分析等各种系统。（4）该系统进行实时监控不仅可以采集，处理以及传送数据，而且可以调整，显示画面并进行调用，此外还具有事件报告，打印报表以及维修系统等功能；配调管理具体有告警，智能操作票，运作以及设备管理，此外还包括WEB浏览以及事故追忆；GIS也就是地理信息系统可以将地理图当做背景针对配电网络及其设备实施分层管理，并进行统计以及查询，此外还可以分析电网实际运作状况并管理接口。（5）按照生产以及管理方面的要求，该系统应该和别的应用系统进行数据交换，以获取检修计划，设备参数，计量数据，电网实际运行以及保护等方面的信息。 2.3.2 网络安全措施
配网调度自动化系统主要有这些系统，即调度操作票，需方管理，SCADA，配网仿真，生产管理信息，故障处理，地理信息，发布实时信息以及高级应用分析等。按照电力系统安全防护措施的有关要求，要把各个安全等级的系统安排在3个安全区域内，将高级应用分析，故障处理，SCADA系统，配电调度操作票等安排在Ⅰ区；将配网仿真系统安排在Ⅱ区；将实时信息发布，地理信息系统，需方管理以及生产管理信息系统安排在Ⅲ区。区域间要借助网络安全防护等相关设备进行隔离，在Ⅰ和Ⅱ区之间最好使用防火墙，以确保网络安全；在Ⅰ和Ⅲ区中间应该使用横向隔离装置，以确保正反向之间可以进行信息的互换。
该市区首期配网自动化系统需要的硬件设备按照安全防护标准可以这样进行划分，即安全区Ⅰ以及安全区Ⅲ，其中安全区Ⅰ中设置了主系统，而安全区Ⅲ中主要有配电WEB，GIS以及MIS等子系统，不管是Ⅰ区还是Ⅲ区都可以实现胃光电转换，与此同时EMS交换机的正反方向之间设置了物理隔离装置。配网自动化系统属于双交换式而且有一定冗余的局域网结构，选择了有三层交换作用的企业级或者是机构级交换机，其服务器选择100M速率进行接入，形成了一个开放系统，该系统功能分布。因此，不管是单网出现故障，亦或是网上节点中的单点发生网络故障都对配网自动化功能没有任何影响。网络由于扩容空间很大，这样就有利于在需要时扩展系统，也可以建立新型应用系统。系统的MIS以及GIS服务器都选择了Internet模式将配电网信息发送给企业的公MIS网。不管是调度自动化系统还是配网调度自动化系统都在安全Ⅰ区中，数据交互主要依靠调度数据网以及通信专线进行，在调度数据网使用的过程中，两端必须要设置纵向而且经过加密的认证装置。此外还要严格管理拨号认证网关以及拨号诊断配置的相关权限，以使系统更加安全可靠。
2.4 配网自动化规划与建设的主要措施
（1）配网改造应进行总体规划，并具有前瞻性、可靠性和可操作性。配网建设和改造的规划设计，应将配网自动化系统的规划设计纳入其中，设备的选择也应考虑到今后配网自动化的发展，避免今后为实施配网自动化又进行大规模设备更换，造成严重浪费。（2）配网站点分布随着城市现代化发展，架空线、柱上开关、杆上变压器将逐渐被地下电缆、开关站和箱式变压器所取代，相关的规划建设应提前与政府规划部门沟通合作，拟定方案，及早预留电缆沟道以及开关站、箱式变压器和电缆分接箱位置，并留有足够的裕度。（3）优化环网线路的网络结构，充分利用城区配网变电站布点多的优势，结合开关站的建设，重点提高配网“两供一备”、“三供一备”、“主干配”等典型接线水平。对负荷密集的供电区域应以主干配环网为主，环网线路应进行适当合理的分段设置负荷开关或开关站，保证在事故情况下，110kV变电容量、10kV主干线有足够的转移负荷的能力。（4）对供电可靠性较为敏感的区域可优先实施自动化，但在实施前必须经过电网改造，使供电半径趋于合理，网架和设备得到加强，线路间的相互连接具备条件。对负荷密度小，网架结构薄弱，线路间不具备互连但具有发展潜力的区域，应按自动化目标规划，视条件分步实施。（5）可加快对配电房进行改造，主要将残旧高压柜改为具有自动化功能高压柜，增加PT柜及FTU终端。（6）通过加装线路负荷开关和断路器，加装环网柜等措施，增强配网的联络能力，特别是通过电缆化改造和环网化改造，实行分区，分片供电，可有效隔离故障区，限制停电范围，为配网自动化的实施打下基础。（7）要求配电自动化系统对各分段的故障能够自动进行故障定位，实施故障隔离和对非故障段线路及早恢复供电，以提高供电可靠性。现阶段尚不具备条件实现故障自动隔离及恢复供电，但可实现故障告警和定位功能。具有自动化功能的设备可在发生故障时通过GPRS（或其他）方式将故障信号发送到设备维护单位处，以实现对故障点的快速定位。（8）配电网自动化的一次设备在选型方面应充分考虑到自动化的需求。对于柱上开关不仅仅看是否配备TV，TA和电动操作，还要看是否真正满足配电网自动化的要求，是否免维护，可频繁操作，控制接口是否傻瓜型，户外型。对于环网柜最好一步到位，不仅有TA，TV，电动操作，最好DTU也集成在柜子里。（9）配电网自动化远方终端设备（RTU）除了满足基本功能技术要求外，还应考虑户外工作的适应性。因户外运行环境较为恶劣，对其可靠性的要求就非常高，应具有良好的防风沙、防雨、防潮、防腐蚀措施及强抗干扰能力。另外，配电网自动化远方终端设备应从原理上杜绝使用蓄电池，否则以后维护和管理的成本巨大。
3.结语
经过严格的分析以及论证，并在结合本地区配网自动化实际水平进行考虑的基础上，制定合理的配网馈线自动化规划及原则，能够实现配网线路故障的快速排除，缩短配电线路故障停电时间，为配网运行提供现代化的管理手段，提高配网运行管理水平和工作效率，提高配电网供电可靠性，提升用户满意度和客户服务水平，最终实现配电网的自动化，是配电网发展的必然趋势。
参考文献
[1]何飞跃.网络化控制系统在电力系统中的应用研究[D].湖北：华中科技大学，2006.
[2]李明，王斌.配电网中性点电阻接地方式和消弧线圈接地方式比较[J].天津电力技术，2011（01）.
[3]唐爱红.程时杰.配电网自动化通信系统的分析与研究[J].高电压技术，2005（05）.