本发明属于供配电电气设备领域，具体涉及一种真空断路器触头在线监测方法。
背景技术：
断路器是电力系统中的重要开关设备，在运行电网中，用于控制电力线路或设备的投入与退出，保护线路正常运行。在所有的电网运行事故中，高压断路器所造成的事故无论是在次数上，还是在事故所造成的停电时间上都占有相当大的比重。因此，对断路器进行在线监测，代替传统的定期检修方式，及时了解断路器的工作状态对提高供电可靠性有决定性的意义。
智能断路器综合了现代高电压零飞弧技术、电子技术、电气自动化技术、网络通信技术、计算机及其软件技术等。智能化断路器是集保护、测量、监控于一体的多功能脱扣器,它主要由微处理器单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、显示和键盘单元、执行输出单元、通信接口、电源等几个部分组成。由于断路器一次线路具有高电压、大电流以及强磁场环境的特点，实现断路器的在线监测比较困难。目前断路器机械参数的监测，通常是通过检测断路器的动触头来实现的，但是，这种检测方式对于断路器的触头磨损、触头压缩弹簧的疲劳变形没法测量，触头磨损以及弹簧变形都将导致断路器的触头的接触压力变小，增长触头合闸时的弹跳时间，同时，造成一次回路的电阻增大，直接影响断路器的长期工作温升。
对于真空断路器，一般采用对接式接触方式(对接触头)。动触头碰上静触头之后就不能再前进了，触头接触压力是由每极触头压缩弹簧(有时称作合闸缓冲弹簧)提供的。触头压缩弹簧的作用，一是令触头压缩弹簧受压而向对接触头提供接触压力；二是保证在触头磨损后仍然保持一定的接触压力，使之可靠接触，三是防止合闸弹跳。当触头压缩弹簧失效时，就会造成断路器失效或故障。因此，实现触头压缩弹簧的在线监测，对于断路器的监控有实际意义。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够在线监测断路器触头磨损情况以及触头弹簧疲劳状态的真空断路器触头在线监测方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种真空断路器触头在线监测方法，该方法包括触头磨损量在线监测方法，所述触头磨损量在线监测方法是通过测量触头弹簧的压缩量来间接获得触头磨损量，进而判断触头是否需要更换，其中触头弹簧安装于触头动导电杆和操作机构绝缘拉杆之间，具体包括以下步骤：
A、测量触头弹簧压缩量，真空断路器初次使用时，测量触头弹簧初次压缩量并设为压缩量初始值，真空断路器每次合闸后测量一次触头弹簧压缩量，记为压缩量当前值；
B、将触头弹簧压缩量换算成触头磨损量，触头磨损量＝压缩量初始值-压缩量当前值；
C、将触头磨损量与设定值比较，判断是否需要更换触头。
进一步的，所述步骤C中的设定值包括设定值A和设定值B，设定值A为2.5mm,设定值B为3mm，当触头磨损量大于设定值A且小于设定值B时，判断需要更换触头，发出提醒信息，提醒用户进行触头更换，当触头磨损量大于设定值B时，判断需要更换触头，发出警告信息，警告用于必须进行触头更换或者停用断路器。
优选的，所述触头弹簧压缩量的测量是通过位移传感器来测量的。
更进一步的，所述位移传感器为微型激光位移传感器，激光位移传感器通过固定于触头弹簧压缩端的反射片来检测触头弹簧的压缩量。
本发明触头在线监测方法还包括触头压力在线监测方法，所述触头压力在线监测方法是通过实时监测触头动导电杆温度，并结合触头弹簧压缩量数据，计算出触头弹簧的压力，从而得出触头压力。
进一步的所述触头压力的计算公式为：
F＝KX,其中F为触头压力，K为弹性系数，X为触头弹簧压缩量；
K＝(Gt×d4)/(8×Dm3×Nc),其中Gt为温度为t时的材料弹性模量，通过查表方式获取，表中数据是触头弹簧25℃到325℃范围内每间隔20℃的16组数据，d为弹簧线径，Dm为弹簧中径，Nc是弹簧有效圈数；
当F小于压力设定值时，发出提示信息，提示用于更换触头弹簧，所述压力设定值根据断路器触头接触压力的额定值来选择，压力设定值等于额定值的60％。
当测量的动导电杆温度大于325℃时，发出警告信息，警告用于必须更换触头弹簧。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：本发明通过测量触头弹簧的压缩量来间接获得触头磨损量，进而判断触头是否需要更换，通过监测触头动导电杆温度，计算出触头的实时压力，判断触头弹簧是否需要更换，与传统的检测方式相比，可以实时监控触头的状态，避免了断路器因触头问题发生故障，大大降低了断路器故障率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明涉及一种真空断路器触头在线监测方法，所述监测方法包括触头磨损量在线监测方法以及触头压力在线监测方法。触头磨损量在线监测方法通过测量触头弹簧的压缩量来间接获得触头磨损量，进而判断触头是否需要更换，触头压力在线监测方法通过监测触头动导电杆温度，计算出触头的实时压力，判断触头弹簧是否需要更换，该方法可以实时在线监测触头磨损情况以及触头压力情况(即弹簧受热后压力的变化的情况)，及时提醒用户更换触头和触头弹簧，避免断路器触头问题引起断路器故障，降低断路器事故率。
对于触头的磨损情况监测，目前，还没有关于触头磨损情况监测的文献和技术。通常情况下，真空断路器采用电动储能弹簧操作机构，绝缘拉杆的行程(位移)不是很稳定，同时真空开关管动触头的行程(位移)由于触头的磨损也不稳定，因此，业内对于触头磨损的在线监测还是空白。本发明在线监测方法是通过测量触头的压缩量来间接测量触头的磨损量，测量数据稳定准确，提供了可靠的触头磨损量判断依据。
真空断路器除了触头磨损之外，还会因为触头弹簧压力不够，延长触头合闸时的弹跳时间，同时造成一次回路电阻增大，影响真空断路器的长期工作温升，使断路器触头加速磨损，并且温度过高还会影响触头弹簧的弹性，使触头弹簧在压缩状态下受热退火，产生永久变形，进一步影响触头接触压力。因此对触头的监测还应该包括对触头压力的监测，本发明在线监测方法是通过对触头动导电杆温度的监测，间接来实现触头压力的监测。为便于监测需要安装温度传感器，温度传感器安装于触头动导电杆上，更确切的是嵌装于触头动导电杆外表面。
本发明真空断路器触头在线监测方法，包括触头磨损量在线监测方法，所述触头磨损量在线监测方法是通过测量触头弹簧的压缩量来间接获得触头磨损量，进而判断触头是否需要更换，其中触头弹簧安装于触头动导电杆和操作机构绝缘拉杆之间，具体包括以下步骤：
A、测量触头弹簧压缩量，真空断路器初次使用时，测量触头弹簧初次压缩量并设为压缩量初始值，真空断路器每次合闸后测量一次触头弹簧压缩量，记为压缩量当前值；
B、将触头弹簧压缩量换算成触头磨损量，触头磨损量＝压缩量初始值-压缩量当前值；
C、将触头磨损量与设定值比较，判断是否需要更换触头。
其中所述步骤C中的设定值包括设定值A和设定值B，设定值A为2.5mm,设定值B为3mm，当触头磨损量大于设定值A且小于设定值B时，判断需要更换触头，发出提醒信息，提醒用户进行触头更换，当触头磨损量大于设定值B时，判断需要更换触头，发出警告信息，警告用于必须进行触头更换或者停用断路器。
为了保证测量的准确性，同时考虑到安装空间不是很大，触头弹簧压缩量的测量通过微型激光位移传感器来实现，由于激光位移传感器测量时，利用的是反射光，为了提高测量精度和准确性，需要设置反射片(反光片)，本发明中激光位移传感器是通过固定于触头弹簧压缩端的反射片来检测触头弹簧的压缩量，由于弹簧在工作过程中，可能会发生转动，因此将发射片制成圆片。上述将反射片固定于弹簧压缩端的做法只是其中一种，还可以固定于可以检测弹簧压缩量的其它位置，以适应安装空间。
本发明触头在线监测方法还包括触头压力在线监测方法，所述触头压力在线监测方法是通过实时监测触头动导电杆温度，并结合触头弹簧压缩量数据，计算出触头弹簧的压力，从而得出触头压力。
所述触头压力的计算公式为：
F＝KX,其中F为触头压力，K为弹性系数，X为触头弹簧压缩量；
K＝(Gt×d4)/(8×Dm3×Nc),其中Gt为温度为t时的材料弹性模量，由于受温度的影响，触头弹簧的弹性模量会随时间发生不规律的变化，没有可以应用的理论计算公式，只能通过实验做出曲线图以及对应数据表，并通过查表方式获取，本发明表中数据是触头弹簧25℃到325℃范围内每间隔20℃的16组数据，d为弹簧线径，Dm为弹簧中径，Nc是弹簧有效圈数；
当F小于压力设定值时，发出提示信息，提示用于更换触头弹簧，所述压力设定值根据断路器触头接触压力的额定值来选择，压力设定值等于额定值的60％。
当测量的动导电杆温度大于325℃时(因为当温度大于350摄氏度时，弹簧会出线退火，产生不可逆永久变形)，判断弹簧失效，发出警告信息，警告用于必须更换触头弹簧。