本发明涉及真空断路器控制，具体为一种真空断路器功耗智能控制系统及方法。
背景技术：
1、真空断路器是一种专门用于断开和连接电力系统中电流t2的高压开关设备，利用在真空状态下的绝缘特性来实现断开或闭合电路的功能。
2、其中，真空断路器内部的触头之间产生的电弧会根据外部数据的不同产生变化，每次触头分离所产生的电弧是会变化的。电弧的产生和维持主要是由以下几个过程决定的：
3、热电子发射：触头分离瞬间，接触电阻突然加大而产生的高温，使阴极表面出现强烈的炽热点，使阴极的金属材料内的大量电子不断逸出金属表面。
4、强电场电子发射：触头刚分开时，触头间距离很小，产生很强的电场强度(3×106v/m以上)，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。
5、碰撞游离：从阴极表面发射出的电子和触头间隙原有的少数电子在强电场作用下，加速向阳极移动，并积累动能。当具有足够大动能的电子与介质的中性质点相碰撞时，产生正离子与新的自由电子，这种现象不断发生的结果，使触头间隙中的电子与正离子大量增加，它们定向移动形成电流t2，介质强度急剧下降，间隙被击穿，电流t2急剧增大，出现光效应和热效应而形成电弧。
6、热游离：电弧形成之后，维持电弧燃烧所需的游离过程是热游离。由于在电弧燃烧的过程中，碰撞游离已不可能在弧隙中维持必要的离子和电子浓度。因为在弧光放电时，弧柱中的电导很大，电位梯度很小，通常只有10～20v/cm，电子的自由行程又只有10-3～10-4cm，所以电子不能获得所必需的游离位能，于是碰撞游离已不可能。然而电弧产生之后，弧隙的温度很高，具有足够动能的中性质点不规则热运动速度增加，互相碰撞游离出电子和正离子，这种现象称为热游离。
7、中国专利公告号cn116799965b公开了一种真空断路器功耗智能控制方法及系统，该申请通过对真空断路器中触头接触电阻功耗、操作机构功耗和控制电路功耗分别进行监测分析，判断真空断路器的功耗是否异常，获取真空断路器功耗异常。
8、触头在分离状态时的距离是固定的，而触头之间的间距长度意味着电弧能够被拉伸的长度，增加触头间的距离会影响电弧的长度，电弧的长度越长，电弧电压t1越高，电弧电流t2越小，电弧的能量越小，且触头之间所产生的尖峰q1和凹坑q2也会对电弧的形成产生影响，因此，根据电弧的状态来进行合适的触头分离距离控制，能够对真空断路器所产生的功耗进行更好控制，为此，本技术提出了一种真空断路器功耗智能控制系统。
技术实现思路
1、本发明的目的之一在于提供一种真空断路器功耗智能控制系统及方法，根据触头之间产生的电弧变化来进行触头分离距离的控制，且能够根据电弧所处环境对触头之间的分离距离进行控制，进而能够控制真空断路器的功耗。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种真空断路器功耗智能控制系统，包括：
3、断路器模型a，基于真空断路器触头状态以及真空灭弧室at进行断路器模型a的建立，断路器模型a根据真空断路器触头状态以及真空灭弧室at变化进行不断修正；
4、传感器网络t，对触头状态以及真空灭弧室at环境进行检测，并将触头状态数据以及真空灭弧室at环境数据同步至断路器模型a，改变断路器的参数；
5、电弧模拟模型，获取传感器网络t中触头状态数据进行触头分离所产生电弧的模拟；
6、触头接触面采集组件，获取灭弧室内部触头接触表面图像，并获取触头接触表面的电弧产生位置；
7、影响量计算模型，进行历史触头分离距离与电弧大小的统计，通过触头状态数据、真空灭弧室at环境数据以及触头分离过程中的触头灭弧距离l，进行影响值f的计算，通过影响值f、真空灭弧室at环境数据以及触头状态数据进行触头灭弧距离l的计算，基于触头灭弧距离l进行触头分离的控制。
8、触头灭弧距离l的计算公式如下：
9、l＝w*f*t；
10、其中，w为标准触头状态数据下的触头分离距离，影响值f为范围值，t为真空灭弧室at环境数据变化量，分别计算在影响值f范围内两极点值下触头灭弧距离l，根据触头灭弧距离l进行触头位置的控制。
11、在本发明一或多个实施方式中，传感器网络t获取的触头状态包括以下参数：经过触头的电压t1、电流t2、触头温度t3以及触头接触面尺寸t4，电压t1、电流t2以及触头温度t3均通过传感器远程获取，触头接触面尺寸t4为设定尺寸。
12、在本发明一或多个实施方式中，触头接触面采集组件在获取到灭弧室内部触头接触表面图像后，对触头接触面进行图像处理，并结合触头接触表面电弧产生位置图像中的尖峰q1和凹坑q2进行识别，识别过程如下：
13、步骤一，获取触头接触前的触头接触表面图像；
14、步骤二，获取一段时间内的触头分离电弧产生位置图像；
15、步骤三，将触头接触表面图像以及电弧产生位置图像进行重合，并根据时间变化排列，得到电弧变化图像；
16、步骤四，识别电弧变化图像中的尖峰q1与凹坑q2并计算尖峰q1与凹坑q2的占比。
17、在本发明一或多个实施方式中，对比电弧变化图像中电弧运动到不同尖峰q1和凹坑q2的时间来进行尖峰q1和凹坑q2的识别，并对尖峰q1和凹坑q2进行标记，计算触头接触表面图像中尖峰q1和凹坑q2的占比：q1＝qa/q、q2＝qb/q，其中，q1为尖峰占比，q2为凹坑占比，q为触头接触面图像中接触面所占像素点数量，qa为触头接触面图像中尖峰q1所占像素点数量，qb为触头接触面图像中凹坑q2所占像素点数量。
18、在本发明一或多个实施方式中，触头状态数据分为标准值和测定值，标准值即为触头的电压t1、电流t2以及触头温度t3在标准值状态时电弧的大小，而测定值为传感器网络所检测到现有值，其中，标准值取样为三个点，计算侧点与中间点的电压t1、电流t2以及触头温度t3对电弧产生大小的影响比例，即en＝ln-la/(na-nb)，其中，ln为侧点触头灭弧距离，la为中间点触头灭弧距离。
19、在本发明一或多个实施方式中，影响比例的计算为标准值下所获得的电压t1、电流t2以及触头温度t3变化电弧大小所受到的影响，测定值为实际触头灭弧距离l和电压t1测定值、电流t2测定值、触头温度t3测定值的实际比例，即etn＝lt-la/(nc-cb)，其中lt为实际触头灭弧距离，nc为电压t1测定值或电流t2测定值或触头温度t3测定值。
20、在本发明一或多个实施方式中，影响比例包括电压比例r1、电流比例r2以及出触头温度比例r3，将影响比例转化为影响值f，计算电压比例r1、电流比例r2以及触头温度比例r3的乘积，即：f＝r1*r2*r3，通过影响值f计算触头灭弧距离l。
21、在本发明一或多个实施方式中，真空灭弧室at包括真空灭弧室at温度以及真空灭弧室at内部真空度，阶段性对真空灭弧室at真空度进行测试，通过对真空灭弧室at施加交流42kv的耐压试验来检测真空灭弧室at内部真空度，在此实验电压t1下维持60秒及以上，标记真空灭弧室at灭弧最佳温度，并根据测定温度计算真空灭弧室at环境数据变化量。
22、本技术还提供一种真空断路器功耗智能控制方法，用于上述真空断路器功耗智能控制系统，包括以下步骤：
23、步骤一，建立断路器模型a，获取断路器的状态以及真空灭弧室at来进行断路器的模拟；
24、步骤二，传感器网络t检测触头状态及真空室环境，测试触头状态数据在标准值时触头灭弧距离l；
25、步骤三，检测真空灭弧室at真空状态，并计算标准触头状态数据下的触头分离距离、影响值f以及真空灭弧室at环境数据变化量；
26、步骤四，获取触头状态数据以及真空灭弧室at环境数据，计算触头灭弧距离l范围值，对触头位置进行调整。
27、在本发明一或多个实施方式中，获取触头状态数据后，根据触头状态数据对影响值f范围进行计算，并根据影响值f范围的两端数值获取到两个触头灭弧距离l。
28、通过上述技术方案，本发明具备以下有益效果：
29、1、本技术在进行能耗控制时，对电弧形成的外部环境以及数据进行检测，根据电弧形成时的外部环境和数据来预测电弧产生时的大小，从而根据电弧大小来对触头的位置进行控制，改变触头位置所产生的功耗，从而形成对触头位置的智能控制。
30、2、触头在分离过程中产生电弧时间距，分析产生电弧时触头的接触面积，根据产生电弧的位置进行分析，并采集触头接触位置的图像，根据图像中所显示信息的不同，来进行尖峰q1和凹坑q2的识别，基于尖峰q1和凹坑q2来对电流t2产生的影响进行判断。
31、3、在触头工作的过程中，对触头的状态以及周围环境进行检测，获取到触头以及周围环境对电弧的影响值f，根据影响值f的变化来进行触头分离距离进行调整，从而能够在合适的距离来对电弧进行灭弧，在电弧较小时，触头分离的距离较短，在电弧较长时，触头分离的距离较长。
32、4、通过设置断路器模型a模拟控制触头开合的控制组件以及真空灭弧室at，模拟真空断路器的控制，并根据对触头状态以及周围环境所检测的数据，根据数据的变化来进行电弧状态的模拟，从而能够对动触头的位置变化进行调整，进而能够对动触头的变化位置进行控制。
1.一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，传感器网络t获取的触头状态包括以下参数：经过触头的电压t1、电流t2、触头温度t3以及触头接触面尺寸t4，电压t1、电流t2以及触头温度t3均通过传感器远程获取，触头接触面尺寸t4为设定尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，触头接触面采集组件在获取到灭弧室内部触头接触表面图像后，对触头接触面进行图像处理，并结合触头接触表面电弧产生位置图像中的尖峰q1和凹坑q2进行识别，识别过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，对比电弧变化图像中电弧运动到不同尖峰q1和凹坑q2的时间来进行尖峰q1和凹坑q2的识别，并对尖峰q1和凹坑q2进行标记，计算触头接触表面图像中尖峰q1和凹坑q2的占比：q1＝qa/q、q2＝qb/q，其中，q1为尖峰占比，q2为凹坑占比，q为触头接触面图像中接触面所占像素点数量，qa为触头接触面图像中尖峰q1所占像素点数量，qb为触头接触面图像中凹坑q2所占像素点数量。
5.根据权利要求3所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，触头状态数据分为标准值和测定值，标准值即为触头的电压t1、电流t2以及触头温度t3在标准值状态时电弧的大小，而测定值为传感器网络所检测到现有值，其中，标准值取样为三个点，计算侧点与中间点的电压t1、电流t2以及触头温度t3对电弧产生大小的影响比例，即en＝ln-la/(na-nb)，ln为侧点触头灭弧距离，la为中间点触头灭弧距离。
6.根据权利要求3所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，影响比例的计算为标准值下所获得的电压t1、电流t2以及触头温度t3变化电弧大小所受到的影响，测定值为实际触头灭弧距离l和电压t1测定值、电流t2测定值、触头温度t3测定值的实际比例，即etn＝lt-la/(nc-cb)，其中lt为实际触头灭弧距离，nc为电压t1测定值或电流t2测定值或触头温度t3测定值。
7.根据权利要求4所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，影响比例包括电压比例r1、电流比例r2以及出触头温度比例r3，将影响比例转化为影响值f，计算电压比例r1、电流比例r2以及触头温度比例r3的乘积，即：f＝r1*r2*r3，通过影响值f计算触头灭弧距离l。
8.根据权利要求3所述的一种真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，真空灭弧室at包括真空灭弧室at温度以及真空灭弧室at内部真空度，阶段性对真空灭弧室at真空度进行测试，通过对真空灭弧室at施加交流42kv的耐压试验来检测真空灭弧室at内部真空度，在此实验电压t1下维持60秒及以上，标记真空灭弧室at灭弧最佳温度，并根据测定温度计算真空灭弧室at环境数据变化量。
9.一种真空断路器功耗智能控制方法，用于如权利要求1-8任一项所述的真空断路器功耗智能控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种真空断路器功耗智能控制方法，其特征在于，获取触头状态数据后，根据触头状态数据对影响值f范围进行计算，并根据影响值f范围的两端数值获取到两个触头灭弧距离l。
