陳從武，朱月凱，湯大海(鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212001)

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一種YNd系列變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償方案

陳從武，朱月凱，湯大海
(鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212001)

摘要：針對(duì)各變壓器保護(hù)制造廠只設(shè)計(jì)了YNd11，YNd1和YNy12這3種變壓器接線(xiàn)組別及其接線(xiàn)組合的變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償，沒(méi)有設(shè)計(jì)其他接線(xiàn)組別和接線(xiàn)組合方式變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償?shù)那闆r，通過(guò)分析YNd3，YNd7，YNd5、YNd9等接線(xiàn)變壓器d側(cè)各相電流相位與YNd11變壓器或YNd1變壓器d側(cè)各相電流相位規(guī)律，提出了改變變壓器保護(hù)外部電流回路接線(xiàn)，使YNd3，YNd7接線(xiàn)或YNd5，YNd9接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)閅Nd11接線(xiàn)或YNd1接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償問(wèn)題，再利用已有的變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了YNd3，YNd7，YNd5，YNd9等接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償。通過(guò)一個(gè)實(shí)例證明了該方案是可行的。

關(guān)鍵詞：YNd系列變壓器；差動(dòng)保護(hù)；電流相位；補(bǔ)償

已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?01210452816.9）

由于變壓器各側(cè)對(duì)應(yīng)的電流可能相位不一致，因此變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)變壓器差動(dòng)保護(hù)）要進(jìn)行電流相位補(bǔ)償。變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償?shù)姆桨赣?種：一是傳統(tǒng)的硬件移相[1-3]，比如YNd11變壓器Y側(cè)電流互感器（TA）二次繞組采用三角d-11接線(xiàn)、d側(cè)TA二次繞組采用星形Y-12接線(xiàn)；二是軟件移相[2-7]，變壓器各側(cè)的TA二次繞組采用星形接法，利用計(jì)算公式和軟件程序來(lái)完成電流相位補(bǔ)償。

目前，220 kV及以上變壓器保護(hù)一般為主保護(hù)后備保護(hù)一體化設(shè)計(jì)、雙重化配置[2-5]，主保護(hù)后備保護(hù)一體化設(shè)計(jì)即為主保護(hù)和所有的后備保護(hù)均在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)使用同一個(gè)硬件和軟件，變壓器主保護(hù)后備保護(hù)每側(cè)的電流、電壓均是采用TA、電壓互感器（TV）同一組二次繞組。由于主保護(hù)后備保護(hù)一體化變壓器保護(hù)電流回路是采用同一個(gè)電流回路，所以不能采用傳統(tǒng)的硬件移相進(jìn)行電流相位補(bǔ)償，因此變壓器各側(cè)的TA必須采用星型接法，采用電流軟件移相進(jìn)行相位補(bǔ)償。

110kV及以下微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)目前也不采用傳統(tǒng)的硬件移相進(jìn)行電流相位補(bǔ)償，各側(cè)的TA一般也采用星型接法，也采用差動(dòng)保護(hù)的電流軟件相位補(bǔ)償。但是目前各變壓器保護(hù)制造廠商差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償方案只設(shè)計(jì)了YNd11，YNd1和YNy12這幾種變壓器接線(xiàn)組別及其接線(xiàn)組合變壓器差動(dòng)保護(hù)軟件相位補(bǔ)償，沒(méi)有設(shè)計(jì)其他接線(xiàn)組別和接線(xiàn)組合方式變壓器差動(dòng)保護(hù)軟件相位補(bǔ)償，也沒(méi)有其他文獻(xiàn)給出解決方案，而這些接線(xiàn)組別的變壓器在電網(wǎng)有實(shí)際運(yùn)用，同時(shí)文獻(xiàn)[4]中列舉的定值單中也要求變壓器差動(dòng)保護(hù)軟件相位補(bǔ)償應(yīng)滿(mǎn)足12種接線(xiàn)組別，解決這些變壓器的差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償問(wèn)題很有必要。

1　YNd11系列變壓器接線(xiàn)組別分類(lèi)

YNd系列變壓器有YNd1，YNd3，YNd5，YNd7，YNd9，YNd11這6種接線(xiàn)組別。通過(guò)分析，可以將YNd系列變壓器分成YNd11系列變壓器和YNd1系列變壓器。YNd11系列變壓器接線(xiàn)組別有YNd11，YNd3，YNd7這3種接線(xiàn)，如圖1所示。YNd1系列變壓器接線(xiàn)組別有YNd1，YNd5，YNd9這3種接線(xiàn)，如圖2所示。

圖1　YNd11系列變壓器接線(xiàn)圖

圖2　YNd1系列變壓器接線(xiàn)圖

2　YNd11系列變壓器的相位補(bǔ)償方案

2.1YNd11系列變壓器的接線(xiàn)樁頭標(biāo)號(hào)關(guān)系

對(duì)于YNd11接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)制造廠已經(jīng)在變壓器保護(hù)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)了變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償。圖1為YNd11系列變壓器接線(xiàn)圖，其中圖1（a）為YNd11系列接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖1（b）為YNd11接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖1（c）為YNd3接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖1（d）為YNd7接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖。對(duì)比圖1，則有YNd11變壓器d側(cè)繞組標(biāo)號(hào)“1，2，3”與YNd11系列變壓器接線(xiàn)組別YNd11，YNd3，YNd7的d側(cè)繞組標(biāo)號(hào)“a，b，c”對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示。

表1　YNd11系列變壓器d側(cè)繞組引出樁頭標(biāo)號(hào)對(duì)比表

2.2YNd3接線(xiàn)變壓器

為分析問(wèn)題方便起見(jiàn)，認(rèn)為YNd11與YNd3接線(xiàn)變壓器Y側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的各相電流同相，比較表1中YNd11接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組與YNd3接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組各相電流關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)YNd11接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別比YNd3接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流超前120°。換言之，YNd11接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別與YNd3接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的c相電流、a相電流、b相電流同相位。由此可以得出YNd3接線(xiàn)變壓器的差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償方案。

（1）該變壓器Y側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流不變，即Y側(cè)TA二次繞組電流A相電流、B相電流、C相電流分別接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的A相電流、B相電流、C相電流。

（2）該變壓器d側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流為：將YNd3接線(xiàn)變壓器d側(cè)的c相TA二次繞組電流、a相TA二次繞組電流、b相TA二次繞組電流分別接入YNd11接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)d側(cè)的a相電流回路、b相電流回路、c相電流回路。

（3）通過(guò)這一轉(zhuǎn)換，YNd3接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)閅Nd11接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題了，再利用YNd11接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的軟件相位補(bǔ)償，就可以最終實(shí)現(xiàn)YNd3接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償，具體原理接線(xiàn)如圖3所示。

2.3YNd7接線(xiàn)變壓器

同樣認(rèn)為YNd11與YNd7接線(xiàn)變壓器Y側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的各相電流同相，比較表1中YNd11接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組與YNd7接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組各相電流關(guān)系，也不難發(fā)現(xiàn)：YNd11接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別與YNd7接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的b相電流、c相電流、a相電流同相位，由此得出YNd7接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償方案。

圖3　YNd3接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償接線(xiàn)圖

（1）該變壓器Y側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流不變，即Y側(cè)TA二次繞組電流A相電流、B相電流、C相電流分別接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的A相電流、B相電流、C相電流。

（2）該變壓器d側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd11接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的各相電流為：將YNd7接線(xiàn)變壓器d側(cè)的b相TA二次繞組電流、c相TA二次繞組電流、a相TA二次繞組電流分別接入YNd11接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)d側(cè)的a相電流回路、b相電流回路、c相電流回路。

（3）通過(guò)這一轉(zhuǎn)換，YNd7接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)閅Nd11接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題了，再利用YNd11接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的軟件相位補(bǔ)償，就可以最終實(shí)現(xiàn)了YNd7接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償，具體原理接線(xiàn)如圖4所示。

3　YNd1系列變壓器的相位補(bǔ)償方案

3.1YNd1系列變壓器的接線(xiàn)樁頭標(biāo)號(hào)關(guān)系

對(duì)于YNd1接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)制造廠也已經(jīng)在變壓器保護(hù)裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)了變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件補(bǔ)償。YNd1系列變壓器接線(xiàn)組別有YNd1，YNd5，YNd9。圖2為YNd1系列變壓器接線(xiàn)圖，其中圖2（a）為YNd1系列接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖2（b）為YNd1接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖2（c）為YNd5接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖，圖2（d）為YNd9接線(xiàn)變壓器接線(xiàn)圖。對(duì)比圖2，則有YNd1系列變壓器d側(cè)繞組標(biāo)號(hào)“1，2，3”與變壓器接線(xiàn)組別YNd1，YNd5，YNd9的d側(cè)繞組標(biāo)號(hào)“a，b，c”對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表2所示。

圖4　YNd7接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償接線(xiàn)圖

表2　YNd1系列變壓器d側(cè)繞組引出樁頭標(biāo)號(hào)對(duì)比表

3.2YNd5接線(xiàn)變壓器

為分析問(wèn)題方便起見(jiàn)，認(rèn)為YNd1與YNd5接線(xiàn)變壓器Y側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的各相電流同相，比較表2中YNd1接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組與YNd5接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組各相電流關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)YNd1接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別比YNd5接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流超前120°。

換言之，YNd1接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別與YNd5接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的c相電流、a相電流、b相電流同相位，因此得出YNd5接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償方案。

（1）該變壓器Y側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd1變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流不變，即Y側(cè)TA二次繞組電流A相電流、B相電流、C相電流分別接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的A相電流、B相電流、C相電流。

（2）該變壓器d側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd11變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流為：將YNd5接線(xiàn)變壓器d側(cè)的c相TA二次繞組電流、a相TA二次繞組電流、b相TA二次繞組電流分別接入YNd1接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)d側(cè)的a相電流回路、b相電流、c相電流回路。

（3）通過(guò)這一轉(zhuǎn)換，YNd5接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)閅Nd1接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題了；再利用YNd1接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的電流軟件相位補(bǔ)償，從而最終實(shí)現(xiàn)了YNd5接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償，具體原理接線(xiàn)如圖5所示。

圖5　YNd5接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償接線(xiàn)圖

3.3YNd9接線(xiàn)變壓器

同樣認(rèn)為YNd1與YNd9接線(xiàn)變壓器Y側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的各相電流同相，比較表2中YNd1接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組與YNd9接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組各相電流關(guān)系，也不難發(fā)現(xiàn)，YNd1接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的a相電流、b相電流、c相電流分別與YNd9接線(xiàn)變壓器d側(cè)繞組的b相電流、c相電流、a相電流同相位，由此得出YNd9接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償方案。

（1）該變壓器Y側(cè)TA二次繞組各相電流不變，即Y側(cè)TA二次繞組電流A相電流、B相電流、C相電流分別接入YNd1變壓器差動(dòng)保護(hù)的A相電流、B相電流、C相電流。

（2）該變壓器d側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd1變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流為：將YNd9接線(xiàn)變壓器d側(cè)的b相TA二次繞組電流、c相TA二次繞組電流、a相TA二次繞組電流分別接入YNd1接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)d側(cè)的a相電流回路、b相電流回路、c相電流回路；

（3）通過(guò)這一轉(zhuǎn)換，YNd9接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)閅Nd1接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)電流相位補(bǔ)償問(wèn)題了；再利用YNd1接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的軟件電流相補(bǔ)償，從而最終實(shí)現(xiàn)了YNd9接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流相位補(bǔ)償，具體原理接線(xiàn)如圖6所示。

圖6　YNd9接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)的相位補(bǔ)償接線(xiàn)圖

4　對(duì)后備保護(hù)的影響分析

由于接入YNd系列變壓器保護(hù)裝置d側(cè)各相電流回路是星型接法，所以能夠滿(mǎn)足后備保護(hù)對(duì)電流回路星型接法的要求，對(duì)變壓器d側(cè)后備保護(hù)電流測(cè)量沒(méi)有影響。但YNd系列變壓器保護(hù)裝置d側(cè)各相電流回路是變換相位接入YNd11接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置或YNd1微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，即對(duì)YNd系列接線(xiàn)變壓器保護(hù)裝置d側(cè)來(lái)說(shuō)，a，b，c各相電流回路不是原來(lái)的a，b，c各相電流回路了，雖然不影響方向元件的正確測(cè)量方向，但會(huì)影響故障錄波各相電流的標(biāo)注，即需要根據(jù)電流相位轉(zhuǎn)換的電流還原到原來(lái)的各相電流。

5　現(xiàn)場(chǎng)具體應(yīng)用

某220 kV客戶(hù)變電所220 kV變壓器接線(xiàn)組別為YNd5接線(xiàn)方式，220 kV變壓器保護(hù)采用了主保護(hù)后備保護(hù)一體化設(shè)計(jì)的微機(jī)變壓器保護(hù)，變壓器差動(dòng)保護(hù)電流軟件相位補(bǔ)償方案只設(shè)計(jì)了YNd11，YNd1和YNy12這幾種變壓器接線(xiàn)組別。由于裝置廠家需要重新針對(duì)YNd5接線(xiàn)變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)變壓器差動(dòng)保護(hù)相位補(bǔ)償軟件，軟件需要測(cè)試等一系列工作則需要時(shí)間，所以采用了本文介紹的方案進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施，即該變壓器Y側(cè)TA二次繞組各相電流接入YNd1變壓器差動(dòng)保護(hù)的各相電流不變，而YNd5接線(xiàn)變壓器d側(cè)的c相、a相、b相TA二次繞組電流分別接入YNd1接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)d側(cè)的a相電流回路、b相電流、c相電流回路。

2013年該220 kV客戶(hù)變YNd5接線(xiàn)的變壓器經(jīng)過(guò)5次沖擊考驗(yàn)，并通過(guò)了實(shí)際帶負(fù)荷試驗(yàn)，驗(yàn)證變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置高壓側(cè)、低壓側(cè)各相電流相位關(guān)系，符合YNd5變壓器差動(dòng)保護(hù)關(guān)系后投入電網(wǎng)運(yùn)行。近3年接入電網(wǎng)的運(yùn)行，經(jīng)歷30多次220 kV電網(wǎng)故障（區(qū)外故障）考驗(yàn)，證明了該YNd5接線(xiàn)的變壓器相位補(bǔ)償方案是可行和正確的。YNd3接線(xiàn)、YNd7接線(xiàn)、YNd9接線(xiàn)等接線(xiàn)組別的變壓器在系統(tǒng)中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，故還沒(méi)有該接線(xiàn)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的使用實(shí)例。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)接入變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置各相電流的轉(zhuǎn)換，將YNd系列接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置電流相位補(bǔ)償問(wèn)題轉(zhuǎn)換為YNd11接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置電流相位補(bǔ)償問(wèn)題或YNd1接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置電流相位補(bǔ)償問(wèn)題，再利用現(xiàn)有YNd11或YNd1微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的電流相位補(bǔ)償方案，實(shí)現(xiàn)了所有YNd系列接線(xiàn)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置的電流相位補(bǔ)償方案（即“硬件補(bǔ)償+常用變壓器差動(dòng)軟件補(bǔ)償”的方案），簡(jiǎn)單實(shí)用，二次回路改動(dòng)小，容易實(shí)現(xiàn)；同時(shí)該電流相位補(bǔ)償方案不需要改動(dòng)現(xiàn)有微機(jī)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)部的電流相位補(bǔ)償方案。這些方案，同樣可類(lèi)推到Y(jié)Ny系列接線(xiàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的電流相位補(bǔ)償。

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陳從武（1966），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，從事電網(wǎng)生產(chǎn)安全管理工作；

朱月凱（1976），女，江蘇南京人，工程師，從事電網(wǎng)生產(chǎn)安全管理工作；

湯大海（1963），男，江蘇鎮(zhèn)江人，研究員級(jí)高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行管理工作。

A Differential Protection Current Phase Compensation Scheme for YNd Series Transformer

CHEN Congwu, ZHU Yuekai, TANG Dahai
(Zhenjiang Electric Power Supply Company, Zhenjiang 212001, China)

Abstract：Transformer factories only design differential protection current software phase compensation for three kinds of transformer wiring groups, namely YNd11, YNd1 and YNy12, and their combinations, Currently, There isn't differential protection current software phase compensation for other transformer wiring groups and combinations. Through analyzing the changing law between the d side current phase of YNd3, YNd7, YNd5, YNd9, YNd11 and YNd1 transformers, this paper proposes to change transformer protection's external current circuit wiring to transfer the differential protection current phase compensation of YNd3, YNd7, YNd5, YNd9 wiring transformers to YNd11 or YNd1 wiring transformers. Then through reusing the existing transformer differential protection current software phase compensation, YNd3 , YNd7, YNd5, YNd9 and other wiring transformers differential protection current phase compensation can be achieved. Reality application shows that the scheme is correct.

Key words：YNd series transformer; differential protection; current phase; compensation

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-10-18；修回日期：2015-12-02

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1009-0665（2016）02-0034-05