[0001] 本发明涉及电力设备领域，具体地说是一种户外柱上智能保护开关。

[0002] 目前常见的电力线路保护开关包括跌落式熔断器、断路器、户外柱上开关等装置，比如CN201007970Y专利中公开了一种户外柱上真空负荷跌落熔断器，其利用熔断器内的熔丝熔断实现保护功能，但该装置需要更换熔丝，并且更换时需要用绝缘杆摘挂消弧管总成，操作不是很方便，CN2632834Y的专利中公开了一种户外柱上真空断路器，其利用底架内的操动机构控制真空灭弧室分合闸实现保护功能,但随着技术发展，现有技术中的真空灭弧室操动机构多为自动控制，一旦真空灭弧室操动机构失灵，整个装置便无法使用，CN216250531U专利中公开了一种防扭电磁斥力机构户外柱上开关，该装置的真空灭弧室分合闸驱动机构同样为自动控制装置，其中分闸线圈产生磁通时对驱动盘产生一个朝向开关本体移动的电磁力，进而使开关本体上导体与出线板分离完成真空灭弧室断开动作，合闸线圈产生磁通时对驱动盘产生一个远离开关本体移动的电磁力，进而使开关本体上导体与出线板接触完成真空灭弧室闭合动作，但该装置同样存在真空灭弧室操动机构失灵时整个装置无法使用的问题。

[0003] 另外现有技术中的跌落式熔断器、断路器、户外柱上开关等装置还普遍存在机构复杂、容易出现机械故障、体积大、造价高等缺点，同时操作也不够灵活，并且也不利于实现远程监控和操控。

[0037] 下面结合附图对本发明作进一步详述。

[0038] 如图1～15所示，本发明包括绝缘套管1以及由上到下依次设于所述绝缘套管1中的分合闸机构、真空灭弧室8和隔离刀闸3，其中所述绝缘套管1上端设有上接线端子和电流互感器7，所述分合闸机构包括分合闸驱动轴6和永磁机构9，所述真空灭弧室8上端设有动触头端杆、下端设有静触头端杆，所述上接线端子、电流互感器7、动触头端杆通过线路依次连接，并且永磁机构9下端通过所述分合闸驱动轴6与所述动触头端杆上端固连，所述永磁机构9即驱动所述分合闸驱动轴6升降，进而驱动所述动触头端杆升降，所述绝缘套管1下端设有通过线路连接的下接线端子和铰接座，并且所述隔离刀闸3下端铰接于所述铰接座上，所述隔离刀闸3上端与所述静触头端杆下端配合连接，所述绝缘套管1上端外侧设有控制模块4，并且如图14所示，所述电流互感器7和永磁机构9分别通过线路与所述控制模块4连接。本发明的电气连接顺序为：上接线端子‑电流互感器7‑真空灭弧室8‑隔离刀闸3‑铰接座‑下接线端子，其中当真空灭弧室8内的动触头和静触头为接触状态时，操作人员可以通过绝缘杆拉动所述隔离刀闸3向下翻转实现电气线路的手动断开，而当隔离刀闸3与真空灭弧室8的静触头端杆保持连接时，所述永磁机构9通过所述控制模块4控制驱动分合闸驱动轴6上升，进而驱动动触头端杆上升以使真空灭弧室8内的动触头和静触头分离，从而实现电气线路的自动断开，所述电流互感器7实时监测开关电流负荷状态。

[0039] 如图3～7所示，所述分合闸机构除了分合闸驱动轴6和永磁机构9外还包括分合闸手柄2，如图5～6所示，所述分合闸驱动轴6包括主轴体608以及由上到下依次套设于所述主轴体608上的上限位挡圈601、上储能弹簧602、限位台609、下储能弹簧604和下限位挡圈605，所述主轴体608上设有限位台609的位置设有限位长孔6081，所述分合闸手柄2一侧设有手柄连杆201，并且所述手柄连杆201上设有拨叉202，所述拨叉202上设有分合闸销轴
203，所述限位台609通过所述分合闸销轴203带动升降，并且所述分合闸销轴203穿过所述限位长孔6081，所述永磁机构9包括升降轴901，并且所述升降轴901上固设有衔铁902，所述衔铁902外侧由上到下依次设有分闸磁轭906、分闸线圈905、永磁铁903、合闸线圈904和合闸磁轭907，所述升降轴901下端与所述主轴体608上端固连，而如图1所示，所述主轴体608下端与真空灭弧室8的动触头端杆连接，当所述动触头端杆下降并驱动下端的动触头与静触头端杆上端的静触头接触时即实现电气连接，当所述动触头上升与静触头分离时实现电气断开，此为本领域公知技术，比如可参见CN219553512U专利中的真空灭弧室工作原理。

[0040] 如图5～6所示，所述主轴体608中部套设有两个弹簧挡圈603，并且两个弹簧挡圈603分设于所述限位台609上下两侧，所述上储能弹簧602上端与所述上限位挡圈601相抵、下端与对应侧的弹簧挡圈603相抵，所述下储能弹簧604上端与对应侧的弹簧挡圈603相抵、下端与所述下限位挡圈605相抵。所述上限位挡圈601通过上销轴6011固装于所述主轴体
608上，所述下限位挡圈605通过下销轴6051固装于所述主轴体608上。所述主轴体608上端设有螺纹段与所述升降轴901下端螺纹固连，所述主轴体608下端设有超程调节杆607和超程弹簧606，其中超程弹簧606设于所述下限位挡圈605与超程调节杆607上端之间，所述超程调节杆607下端设有螺纹段与所述真空灭弧室8内的动触头端杆螺纹固连。

[0041] 如图5～6所示，本实施例中，所述主轴体608下端设有安装长孔，所述超程调节杆607通过调节杆销轴6071安装于所述主轴体608上，且所述调节杆销轴6071穿过所述安装长孔。

[0042] 如图5所示，所述分和闸手柄2设于绝缘套管1上端外侧，并且所述手柄连杆201另一端穿过绝缘套管1上端后连接一指示针204以配合绝缘套管1上的开合标识指示装置的状态。

[0043] 如图8～9所示，本发明的绝缘套管1包括由上到下依次设置的分合闸机构腔体106、真空灭弧室腔体101和隔离刀闸腔体102，其中所述分合闸机构腔体106一侧设有可拆卸的外壳体104，另一侧设有电流互感器腔体1062，并且所述电流互感器腔体1062外侧设有上接线端子绝缘套1061，所述分合闸机构腔体106上端设有可拆卸的罩盖105，所述上接线端子设于所述上接线端子绝缘套1061中，所述电流互感器7设于所述电流互感器腔体1062中，所述分合闸机构设于所述分合闸机构腔体106中，所述外壳体104和罩盖105拆卸后可以进行分合闸机构的安装和维护，所述真空灭弧室8设于所述真空灭弧室腔体101中，而所述隔离刀闸腔体102为半弧形，其一侧形成供隔离刀闸3摆动出入的开口，并且所述隔离刀闸腔体102下端设有下接线端子绝缘套103，所述下接线端子设于所述下接线端子绝缘套103中。所述套管本体1除了所述外壳体104和罩盖105外，其余部分均为一体浇注成型。

[0044] 如图8～9所示，所述真空灭弧室腔体101外侧设有第一伞裙1011以增加爬电距离，所述隔离刀闸腔体102内侧和外侧均设有第二伞裙1021以增加爬电距离。另外如图9所示，所述分合闸机构腔体106开口侧上端设有带螺孔的凸起部1063、下端设有带螺孔的连接板1064，所述外壳体104上端通过螺栓与所述凸起部1063侧面固连、下端通过螺栓与所述连接板1064固连。

[0045] 而如图10所示，所述外壳体104外侧固设有一个固定架11，并且控制模块4可拆卸地安装于所述固定架11上，本发明的电流互感器7、分合闸机构等结构主要集中设于绝缘套管1上端，为了控制方便以及产品外形美观等考虑，所述控制模块4也设于绝缘套管1上端。

[0046] 如图10～14所示，所述固定架11安装于所述外壳体104上，并且所述固定架11呈凹型且内部两侧均设有滑槽，所述滑槽的滑槽侧面1102下端设有卡孔1103，所述控制模块4两侧均设有插接部402，并且所述插接部402下侧设有弹性臂4021，所述弹性臂4021下端设有卡块4022，所述控制模块4由固定架11的开口侧插入，并且插入后所述插接部402沿着对应侧滑槽滑动，直至所述卡块4022卡入对应侧的卡孔1103中实现控制模块4和固定架11的固连。

[0047] 如图11～12所示，所述滑槽包括相互垂直的滑槽底面1101和滑槽侧面1102，并且控制模块4插入固定架11时，所述插接部402的底面沿着所述滑槽底面1101移动，所述插接部402外侧的插接部侧壁4023沿着所述滑槽侧面1102移动，而所述控制模块4移动到位后除了利用下端的卡块4022与卡孔1103配合实现高度方向的限位外，所述插接部402底面与所述滑槽底面1101相抵，同时所述固定架11两侧设有安装孔1104并通过螺栓固定在所述外壳体104上，这样所述外壳体104外表面和所述滑槽底面1101配合便实现了所述插接部402沿着控制模块4中心轴线方向的限位。

[0048] 如图11～12所示，所述插接部侧壁4023上端设有内倾斜面40231，所述滑槽底面1101下端为弧形1105，这样可以方便控制模块4向上插入。另外如图12所示，所述弹性臂
4021与控制模块4主体之间形成空隙403，这样控制模块4插入固定架11时，所述弹性臂4021会做适应性的内摆变形，直至卡块4022嵌入卡孔1103中。

[0049] 本发明的控制模块4前端设有弹性触点元件与所述外壳体104内的电气线路实现电气连接，并且本发明可以根据实际需要选择不同的弹性触点元件结构。

[0050] 本发明的一个实施例中，如图8所示，所述外壳体104外侧设有电气插孔，如图10～13所示，所述控制模块4前端的弹性触点元件为弹性触杆401，其与所述电气插孔配合以方便安装，其中如图13所示，本实施例中，所述弹性触杆401位于控制模块4壳体内的部分设有挡盘4011和弹簧4012，并且所述弹簧4012设于所述挡盘4011与相邻的模块组之间，所述模块组上设有插槽供所述弹性触杆401后端插入，并且所述弹性触杆401后端设有连接线路
4013与所述模块组上的对应触点电气连接，所述连接线路4013需具有足够长度以保证所述弹性触杆401的伸缩移动，本发明可以先将固定架11固定在外壳体104上，然后再将控制模块4插入固定架11中实现固定，而在控制模块4向上插入固定架11的过程中，所述弹性触杆
401先收缩后退，而当控制模块4插装到位后，所述弹性触杆401可以在所述弹簧4012作用下自动弹入外壳体104上的电气插孔301中。

[0051] 而本发明的另一个实施例中，如图14所示，所述外壳体104上设有触点螺栓12与其上的电气线路连接，并且所述触点螺栓12的螺帽上设有触点凹槽1201，所述控制模块4前端的弹性触点元件为弹片4041，其设于一个弹片模块404上并通过所述弹片模块404安装于所述控制模块4上，所述弹片4041为金属材质弹片，当控制模块4向上插入固定架11的过程中，所述弹片4041先被外壳体104的外表面压缩，而当所述弹片4041进入触点凹槽1201后其会自动弹起并与所述触点凹槽1201的槽底接触实现电气连接，同时所述弹片4041具有一定弹性也更便于其移入或移出所述触点凹槽1201。另外本实施例使用时，所述弹片4041也可以直接与触点螺栓12的螺帽接触实现电气连接，或者弹片4041与触点螺栓12的配合也可以根据具体情况选择其他合适的结构方式。

[0052] 如图3所示，所述真空灭弧室8的静触头端杆下端设有弹性夹板10，且两个弹性夹板10之间间距小于隔离刀闸3刀板厚度，这样隔离刀闸3抬起时其上端可以插入两个弹性夹板10之间并通过所述弹性夹板10夹持固定，另外所述隔离刀闸3上可根据需要设置相应的自锁结构，此为本领域公知技术，比如可采用授权专利CN205028833U中的可摘式线路隔离刀闸。

[0053] 如图2和图5所示，所述手柄连杆201另一端的指示针204配合外壳体104上的开合标识指示装置的状态。

[0054] 如图1所示，所述隔离刀闸3外侧设有隔离刀闸绝缘护罩5，并且隔离刀闸绝缘护罩5外侧设有拉环501，所述隔离刀闸3抬起时，所述绝缘套管1的隔离刀闸腔体102与所述隔离刀闸绝缘护罩5形成一个相对完整的绝缘保护腔体以实现对隔离刀闸3的绝缘保护，另外操作人员可以通过绝缘杆拉动所述拉环501，进而驱动隔离刀闸3抬起或落下。

[0055] 如图15所示，本实施例中，所述控制模块4设有太阳能电池板、电池、中央处理器和无线通讯电路，其中太阳能电池板将太阳能转换为电能并传输至电池中储存，电池为中央处理器、无线通讯电路等元件供电，永磁机构9中的分闸线圈904和合闸线圈905通过所述中央处理器控制通断电，电流互感器7的监测信号也上传至中央处理器中，如果配备有遥控器，所述遥控器也通过中央处理器控制相关机构动作，另外所述中央处理器的数据传输至无线通讯电路中，所述无线通讯电路与远程的收集端、电脑端等实现数据传输，进而实现远程控制。如果不采用太阳能电池板供电，本发明也可以采用电流互感器7与控制模块4连接实现供电。

[0056] 本发明的工作原理为：

[0057] 本发明的电气连接顺序为：上接线端子‑电流互感器7‑真空灭弧室8‑隔离刀闸3‑铰接座‑下接线端子。

[0058] 本发明可以仅依靠永磁机构9实现自动操动，其中如图7所示，所述衔铁902通过所述永磁铁903的磁力吸附保持高度，并且此时隔离刀闸3需抬起处于闭合状态，当真空灭弧室8合闸时，所述合闸线圈404通电，且该电流产生的电磁场方向与合闸磁轭407相反，此时驱动衔铁402带动升降轴401下移，所述合闸线圈904只通电设定的很短时间，只要能保证升降轴901下降到位即可，然后即断电，断电后所述衔铁902依然通过永磁铁903磁力保持位置，而升降轴901下移则通过所述主轴体608驱动真空灭弧室8上侧的动触头下移并与静触头接触实现电气连通，当真空灭弧室8分闸时，所述分闸线圈405通电产生磁力，且该电流产生的电磁场方向与分闸磁轭406相反，此时驱动衔铁402带动升降轴401上移，同样所述分闸线圈905只通电设定的很短时间后即断电，这样升降轴901上升到位后所述衔铁902依然通过永磁铁903磁力保持位置，而升降轴901上移同时通过所述主轴体608驱动真空灭弧室8上侧的动触头与下侧的静触头分离断开电气连接。所述永磁机构4为本领域公知技术，比如可采用CN 117650026B专利中的双稳态永磁机构。

[0059] 本发明也可以实现手动操动，此时真空灭弧室8需保持动触头与静触头接触的合闸状态，然后操作人员通过绝缘拉杆拉动隔离刀闸3向下摆动即实现电气断开，推动隔离刀闸3向上移动即重新实现电气连接。

[0060] 本发明还可以在永磁机构9失效的情况实现手动操动，此时隔离刀闸3需抬起处于闭合状态，当永磁机构9内的合闸线圈904和分闸线圈905由于断电或其他原因导致无法驱动分合闸驱动轴6的主轴体608升降移动时，或者其他需要手动操作的的情况下：

[0061] 一、当永磁机构9中的升降轴901处于分闸位置时，此时操作人员利用绝缘杆下拉分合闸手柄2，所述分合闸手柄2通过所述手柄连杆201和拨叉202带动分合闸销轴203下移，分合闸销轴203下移会驱动限位台609下移压缩下储能弹簧604储能，而当所述分合闸销轴203与所述限位长孔6081最下端相抵时，下储能弹簧604储能结束，然后继续下拉分合闸手柄2即驱动主轴体608下移实现真空灭弧室8合闸，其中主轴体608下端驱动真空灭弧室8内动触头下移并与静触头接触，而主轴体608上端则带动永磁机构9中的升降轴901和衔铁902下移到合闸位置，这样当操作人员松开所述分合闸手柄2后，所述升降轴901连同下侧的主轴体608在所述永磁铁903磁力作用(吸附衔铁902)下依然可以保持在合闸位置，同时限位台609在下储能弹簧604驱动下带动分合闸销轴203上升恢复至原位，进而带动分合闸手柄2恢复原位。

[0062] 二、当永磁机构9中的升降轴901处于合闸位置时，操作人员利用绝缘杆上推分合闸手柄2，进而使分合闸销轴203上移驱动限位台609压缩上储能弹簧902，当分合闸销轴203与所述限位长孔6081最上端相抵时，继续上推分合闸手柄2会驱动主轴体608上移，此时主轴体608带动下端真空灭弧室8内的动触头上移并与静触头分离实现分闸，同时主轴体608驱动上端的升降轴901带动衔铁902上升至分闸位置，这样松开分合闸手柄2后，升降轴901连同下侧的主轴体608能够通过永磁铁903磁力保持在分闸位置，而分合闸手柄2通过所述上储能弹簧902驱动恢复原位。

[0063] 另外所述主轴体608下端设有可浮动的超程调节杆607以及超程弹簧606，所述超程调节杆607以及超程弹簧606用于保证所述主轴体608的升降范围，以使其既能保证下端的动触头与静触头接触或分离，又能保证上端的升降轴901连同衔铁902能够移动至分闸或合闸位置，进而不会影响永磁机构9后续的自动控制，其中所述超程调节杆607上端的调节杆销轴6071可以沿着所述主轴体608下端的安装长孔实现一定范围内的浮动，同时所述下限位挡圈105配合压缩超程弹簧606以保证主轴体608能够复位至设定位置。