本发明属于电力开关控制技术领域，特别是涉及一种户外真空断路器控制系统。
背景技术：
真空断路器在配电系统中用来关合电力系统中的负载电流、过载电流、短路电流，适用于变电站、城乡电网以及工矿企业配电系统中起保护和控制作用，是高压输配电线路中的主要电器元件，它由真空灭弧室、操动执行机构、控制机构、支架及其它部件组成，传统的户外高压真空断路器不具备智能控制功能，但目前配电网中使用的户外柱上高压交流真空断路器一般采用三相柱式真空断路器，结构也复杂，动作可靠性差，由于操作机构必须要拉动位于灭弧室中的开关，所以真空断路器设置于户外电杆上一定高度位置上，使得断路器分合闸控制操作麻烦；与此同时，当零件损坏时不能及时地发现零件出现故障，当需要进行真空断路器检修时，维修人员需要将极柱抬起来，将箱体拆开后进行维修，这样留给操作人员操作的空间就很小，手动操作不方便，操作时既费力又费时。随着社会的发展和技术的进步，尤其是国家电网公司提出了“智能电网”的目标，当前的设备已经满足不了使用的要求，主要表现为维修困难，需要维修人员爬到相应的位置进行检测维修，维修极为不方便，对于实现实时监控以及快速分合闸操作有一定的局限性不利于根据线路情况设置参数以及相应的功能设置，从而难以适应现代电网的智能化管理。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种户外真空断路器控制系统，根据本发明的控制系统能对空断路器进行在线状态检测，并供单片机控制器件进行智能化诊断、控制和保护，能对监测到的数据进行分析和处理；具备自动保护、自动调控、运行状态监视、智能化操作、通讯等功能；为柱上真空断路器的智能控制提供了较全面的解决方。为实现上述目的，本发明型采用以下技术效果：
根据本发明的一个方面，提供了一种户外真空断路器控制系统，包括安装在电线杆1上的真空断路器、电压互感器、控制终端和刀闸机构，所述电线杆的顶端架设有输电线，所述真空断路器和电压互感器通过用户接入电缆线与所述输电线连接，所述控制终端通过控制电缆线与所述控制终端电气连接，所述真空断路器包括三相支柱、操作控制箱和设置在所述操作控制箱内的操动机构，所述操动机构与所述刀闸机构传动连接，所述操动机构与所述控制终端电气连接，在所述三相支柱的底端固定安装在操作控制箱上，在三相支柱的顶端上设有接线端子，在所述三相支柱的中间引出一出线导电杆，在该出线导电杆上插接有电流互感器，所述电压互感器和电流互感器分别通过电缆线与所述控制终端电气连接，所述出线导电杆通过刀闸机构和电缆线与所述控制终端4连接。
优选的，在电线杆中上部且沿外部两侧水平伸出并固定安装的上支撑架，所述真空断路器和电压互感器分别安装在上支撑架的两端，在所述上支撑架下方且从上至下依次在电线杆上安装有扁形抱箍和下支撑架，在所述上支撑架的两端与扁形抱箍之间还安装有倾斜支撑杆，所述控制终端安装在所述下支撑架上。
优选的，所述控制终端内包括单片机控制器、电源控制器、电量采集单元、电量计量电路、数据传输接口、控制输出接口、gprs无线通信控制器和电量显示单元，所述电源控制器、数据传输接口、控制输出接口电路、gprs无线通信控制器和电量显示单元分别与所述单片机控制器连接，所述电量采集单元通过电量计量电路与所述单片机控制器连接，所述控制输出接口与所述操动机构电气连接。
优选的，所述操动机构包括设置在所述机操作控制箱左侧或右侧的隔离操作手柄、与所述隔离操作手柄水平垂直的隔离刀主轴以及在所述机操作控制箱内且沿长度方向设置的隔离传动轴和联锁传动轴，所述隔离操作手柄通过隔离刀主轴连接在操作控制箱，在靠近隔离操作手柄一端的操作控制箱的正面设置依次有分合闸手柄、储能手柄和合闸指示结构，所述分合闸手柄、储能手柄和合闸指示结构与隔离操作手柄传动连接，所述刀闸机构与所述隔离刀主轴传动连接；
所述三相支柱向下伸入机操作控制箱内与所述隔离传动轴传动连接，所述联锁传动轴从机操作控制箱内伸出与所述联锁拐臂的一端连接，该联锁拐臂的另一端与所述隔离刀主轴连接，所述隔离传动轴的一端通过联锁传动轴转动连接在机操作控制箱的一侧，所述隔离传动轴的另一端转动连接在机操作控制箱的另一侧，所述隔离传动轴远离联锁传动轴一端的上下两侧连接有分合闸弹簧、u型连接座和分合闸弹簧主轴，该分合闸弹簧的一端通过轴销卡簧与所述u型连接座的开口端连接，该u型连接座的封闭端与操作控制箱固定连接，所述分合闸弹簧主轴的两端固定在所述操作控制箱内且与隔离传动轴呈垂直状态，所述分合闸手柄转动固定在操作控制箱上且通过分合闸手动轴与所述隔离传动轴传动连接，所述储能手柄转动固定在机操作控制箱上且通过储能手动轴与隔离传动轴传动连接，在所述联锁传动轴的上下两侧分别设置有跳闸线圈，所述跳闸线圈的跳闸连接端与所述分合闸手动轴电气连接，所述跳闸线圈的输出端与所述控制输出接口电气连接。
上述方案进一步优选的，所述控制输出接口包括隔离驱动模块、分合闸驱动模块和延时控制开关，所述单片机控制器的输出端依次通过隔离驱动模块、分合闸驱动模块和延时控制开关与所述跳闸线圈电气连接。
上述方案进一步优选的，所述联锁传动轴与操作控制箱转动连接处还设置有密封胶垫，所述隔离传动轴远离联锁传动轴的一端通过调节垫片与所述机操作控制箱转动连接。
上述方案进一步优选的，所述分合闸手动轴通过固定在操作控制箱的侧壁上的铜套卡合连接，所述铜套上设置有支撑耳，该支撑耳通过螺丝固定在所述操作控制箱的侧壁上，在所述分合闸手动轴上且由外向内依次设置有卡簧和多个密封胶圈，所述分合闸手动轴通过卡簧和密封胶圈与铜套的内部密封卡合连接。
上述方案进一步优选的，所述刀闸机构包括隔离刀片、隔离刀绝缘柱和绝缘子，所述绝缘子向上倾斜设置在机操作控制箱上，所述隔离刀片连接在出线导电杆与绝缘子的顶端之间，所述隔离刀片与所述绝缘子上的线端子连接，所述隔离刀绝缘柱的一端通过隔离刀片与所述出线导电杆连接，所述隔离刀绝缘柱的另一端与所述隔离刀主轴传动连接。
上述方案进一步优选的，所述控制终端离地面的高度为3m～3.5m。
上述方案进一步优选的，所述用户接入电缆线通过绝缘线夹与所述输电线固定连接。
综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)、本发明的真空断路器，结构简单，减少机械零部件，准确实现保护，可靠性强，同时方便维护，本发明将分合闸操作机构设置在传动箱体的一个侧面，机构箱里只安装有传动调节组件，结构紧凑，空间利用率较高，并且节省了材料，而且由于分合闸操作机构箱单独设置在机构箱的侧面，与支柱安装面属于上下对立的面，所以留给操作人员操作的空间就很大，手动操作极为方便，不需要拆卸支柱，只需打开机构箱的侧板就可以对传动调节组件进行维修，并且能在柱上自由方便地打开机构箱进行现场检修或者更换操作机构，维修非常方便。
(2)、本发明的断路器在箱体上采用三相柱式全封闭结构的支柱，其开断性能稳定，绝缘等级高，具有强而稳定的开断电流的能力，适用于各种配电系统中，本发明的真空断路器成本低廉，操作简单，通过拉钩操作，人站在地上就可完成转换操作，同时还可以避免损坏真空断路器。
(3)、本发明的对真空断路器进行在线状态检测，供单片机控制器件进行智能化诊断、控制和保护，能对监测到的数据进行分析和处理；具备自动保护、自动调控、运行状态监视、智能化操作、通讯等功能；为柱上真空断路器的智能化提供了较全面的解决方案。
(4)、本发明具有零序电流检测功能，提高了单相接地故障判断的准确度，占有空间小，不需要爬到电线杆上进行操作和维护，不仅可以进行自动分合闸，还可以可通过手动进行分合闸操作，使得检修使使更加方便，操作和控制根据简单。
附图说明
图1是本发明的一种户外真空断路器控制系统的结构示意图；
图2是本发明的真空断路器的正视结构示意图；
图3是本发明的真空断路器的侧视结构示意图；
图4是本发明的控制终端的控制原理图；
图5是本发明的真空断路器的俯视-剖视结构示意图；
图6是本发明的分合闸手动轴与操作控制箱的连接结构示意图。
图7是本发明的真空断路器的侧视-剖视结构示意图；
附图中，电线杆1，真空断路器2，电压互感器3，控制终端4，输电线5，用户接入电缆线6，控制电缆线7，上支撑架8，扁形抱箍9，下支撑架10，倾斜支撑杆11，挂耳12，套管13，三相支柱20，操作控制箱21，接线端子22，出线导电杆23，电流互感器24，隔离操作手柄25，分合闸手柄26、储能手柄27，合闸指示结构28，辅助开关29，隔离刀主轴30，联锁拐臂31，联锁传动轴32，密封胶垫33，跳闸线圈34，合闸手动轴40，铜套41，支撑耳42，该支撑耳42，螺丝43，卡簧44，密封胶圈45，偏心传动轴46，分合闸主轴47，储能手动轴50，绝缘线夹65，隔离传动轴100，分合闸弹簧101，u型连接座102，分合闸弹簧主轴103，轴销卡簧101a，调节垫片101b，隔离刀片120，隔离刀绝缘柱121，绝缘子122，环氧树脂上支柱200，环氧树脂下支柱201，真空灭弧室202，连接夹203，u型软铜连接件204，绝缘拉杆205，超程弹簧206，驱动杆207，u型导向槽208，导向杆209，传动杆210，真空灭弧室套211，单片机控制器400，电源控制器401，电量采集单元402，电量计量电路403，数据传输接口404，控制输出接口405，gprs无线通信控制器406，电量显示单元407。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1、图2和图3所示，根据本发明的一个方面，提供了一种户外真空断路器控制系统，包括安装在电线杆1上的真空断路器2、电压互感器3、控制终端4和刀闸机构，所述电线杆1的顶端架设有输电线5，所述真空断路器2和电压互感器3通过用户接入电缆线6与所述输电线5连接，所述用户接入电缆线6通过绝缘线夹65与所述输电线5固定连接，所述控制终端4通过控制电缆线7与所述控制终端4电气连接，所述真空断路器2包括三相支柱20、操作控制箱21和设置在所述操作控制箱21内的操动机构，所述操动机构与所述刀闸机构传动连接，所述操动机构与所述控制终端4电气连接，在所述三相支柱20的底端固定安装在操作控制箱21上，在三相支柱20的顶端设有接线端子22，在所述三相支柱20的中间引出一出线导电杆23，在该出线导电杆23上插接有电流互感器24，所述电压互感器3和电流互感器24分别通过电缆线与所述控制终端4电气连接，所述出线导电杆23通过刀闸机构和电缆线与所述控制终端4连接，在电线杆1中上部且沿外部两侧水平伸出并固定安装的上支撑架8，所述真空断路器2和电压互感器3分别安装在上支撑架8的两端，在所述上支撑架8下方且从上至下依次在电线杆1上安装有扁形抱箍9和下支撑架10，在所述上支撑架8的两端与扁形抱箍9之间还安装有倾斜支撑杆11，所述控制终端4安装在所述下支撑架10上，所述控制终端4离地面的高度为3m～3.5m。在所述操作控制箱21上方的四个角上分别设置有挂耳12，以方便将整个操作控制箱21安装在上支撑架8上，所述控制电缆线7穿入固定在电线杆1上的套管13进行支撑固定，控制电缆线7穿入套管13(金属套管或塑料套管进行)引入控制终端4内，防止控制电缆线7晃动和受到损害。
如图4所示，所述控制终端4内包括单片机控制器400、电源控制器401、电量采集单元402、电量计量电路403、数据传输接口404、控制输出接口405、gprs无线通信控制器406和电量显示单元407，所述电源控制器401、数据传输接口404、控制输出接口电路405、gprs无线通信控制器406和电量显示单元407分别与所述单片机控制器400连接，所述电量采集单元402通过电量计量电路403与所述单片机控制器400连接，所述控制输出接口405与所述操动机构电气连接；数据传输接口404为网络传输接口或rs485数据传输接口，用于连接电能表从而实现用电线路的用电监控和监测，本发明还具有gprs无线通信功能，用户可以通过手机短信或计算机后台方式操作执行控制指令，使单片机控制器执行分闸或合闸指令，用户在使用查询、设置参数，分合闸等功能时，无需爬到电线杆上操作，在地面可完成操作控制；电压互感器3采集输出的电压送入电源控制器401，为单片机控制器400提供电源操作命令所需要的电压；电量采集单元402输出端与用户供配电网络的负荷侧连接，电量采集单元402除了电流互感器之外，还包括零序电流互感器和单相电流互感器，电量采集单元402输出的电流经过滤波电路、平衡放大电路后送入，并通过电量显示单元407进行显示报警操作，电流互感器输出电流及零序电流各自对应的模拟量及零序模拟量，然后分别对所述电流模拟量及所述零序模拟量进行计量检测，实现输电线输出给用户用电设备的电流及零序电流的检测和判断，然后单片机控制器根据检测和分析结果输出控制指令执行相应的分合闸动作，单片机控制器400通过执行控制断路器对线路进行合闸涌流、过流、短路、欠压、过压保护，这样就保证了线路的安全运行，以及可通过单片机控制器设置防跳和闭锁功能，并对真空断路器进行设置为手动分合闸，当变电站无辅助电源时可使用手动分合闸，当在电源控制器401中设置蓄电池后可以进行自动分合闸。
在本发明中，如图1、图2、图3和图5所示，所述操动机构包括设置在所述机操作控制箱21左侧或右侧的隔离操作手柄25、与所述隔离操作手柄25水平垂直的隔离刀主轴30以及在所述机操作控制箱21内且沿长度方向设置的隔离传动轴100和联锁传动轴32，所述隔离操作手柄25通过隔离刀主轴30连接在操作控制箱21，在靠近隔离操作手柄25一端的操作控制箱21的正面设置依次有分合闸手柄26、储能手柄27和合闸指示结构28，所述分合闸手柄26、储能手柄27和合闸指示结构28与隔离操作手柄25传动连接，所述刀闸机构与所述隔离刀主轴30传动连接，所述刀闸机构包括隔离刀片120、隔离刀绝缘柱121和绝缘子122，所述绝缘子122向上倾斜设置在机操作控制箱21上，所述隔离刀片120连接在出线导电杆23与绝缘子122的顶端之间，所述隔离刀片120与所述绝缘子122上的线端子连接，所述隔离刀绝缘柱121的一端通过隔离刀片120与所述出线导电杆23连接，所述隔离刀绝缘柱121的另一端与所述隔离刀主轴30传动连接；所述三相支柱20向下伸入机操作控制箱21内与所述隔离传动轴100传动连接，所述联锁传动轴32从机操作控制箱21内伸出与所述联锁拐臂31的一端连接，该联锁拐臂31的另一端与所述隔离刀主轴30连接，所述隔离传动轴100的一端通过联锁传动轴32转动连接在机操作控制箱21的一侧，所述隔离传动轴100的另一端转动连接在机操作控制箱21的另一侧，所述隔离传动轴100远离联锁传动轴32一端的上下两侧连接有分合闸弹簧101、u型连接座102和分合闸弹簧主轴103，该分合闸弹簧101的一端通过轴销卡簧101a与所述u型连接座102的开口端连接，该u型连接座102的封闭端与操作控制箱21固定连接，所述联锁传动轴32与操作控制箱21转动连接处还设置有密封胶垫33，所述隔离传动轴100远离联锁传动轴32的一端通过调节垫片101b与所述机操作控制箱21转动连接，所述分合闸弹簧主轴103的两端固定在所述操作控制箱21内且与隔离传动轴100呈垂直状态，所述分合闸手柄26转动固定在操作控制箱21上且通过分合闸手动轴40与所述隔离传动轴100传动连接，所述储能手柄27转动固定在机操作控制箱21上且通过储能手动轴50与隔离传动轴100传动连接，在所述联锁传动轴32的上下两侧分别设置有跳闸线圈34，所述跳闸线圈34的跳闸连接端与所述分合闸手动轴40电气连接，所述分合闸手动轴40通过固定在操作控制箱21的侧壁上的铜套41卡合连接，所述铜套41上设置有支撑耳42，该支撑耳42通过螺丝43固定在所述操作控制箱21的侧壁上，在所述分合闸手动轴40上且由外向内依次设置有卡簧44和多个密封胶圈45，所述分合闸手动轴40通过卡簧44和密封胶圈45与铜套41的内部密封卡合连接，所述跳闸线圈34的输出端与所述控制输出接口405电气连接；所述控制输出接口405包括隔离驱动模块、分合闸驱动模块和延时控制开关，所述单片机控制器400的输出端依次通过隔离驱动模块、分合闸驱动模块和延时控制开关与所述跳闸线圈34电气连接，实现合闸浪涌延时，以便消除合闸或分闸误判，提高了可靠性和抗干扰性，所述隔离驱动模块为光电耦合器，分合闸驱动模块为达林顿驱动电路，减少合闸涌流对触头表面的烧损，在跳闸线圈的触头表面不会产生尖端放电，消除了开断容性电流和感性电流时重击穿现象的出现；以及同时具有开断和承载大电流的能力，所述电压互感器3根据采集检测的电压大小对操作控制箱21内的辅助开关29(且靠近分合闸弹簧主轴103右侧)进行通断控制，使电源控制器为整个真空断路器提供工作电源保护。
在本发明中，如图1、图2、图3和图7所示，所述三相支柱20包括呈封闭式结构一体设置的环氧树脂上支柱200和环氧树脂下支柱201，采用环氧树脂固体绝缘支柱筒，具有耐高低温、耐紫外线、耐老化的特点；在所述环氧树脂上支柱200和环氧树脂下支柱201的过度处设置有出线座212，出线导电杆23从三相支柱20内部伸进行出后穿过出线座212固定，所述上接线端子22设置在所述环氧树脂上支柱200的顶端，在环氧树脂上支柱200内设置有真空灭弧室202，在环氧树脂上支柱200和环氧树脂下支柱201的内部连接处分别设置有连接夹203和一对u型软铜连接件204，在环氧树脂下支柱201内设置有绝缘拉杆205、超程弹簧206和驱动杆207，该真空灭弧室202通过一真空灭弧室套211设置在环氧树脂上支柱200的密封腔室内，为了保证良好的气密性，所述空灭弧室套211可以采用整体成型套管，所述真空灭弧室202的下端依次通过连接夹203和u型软铜连接件204与所述绝缘拉杆205的上端连接，所述绝缘拉杆204的下端通过超程弹簧206与驱动杆207的上端连接，所述驱动杆207的下端与所述操作控制箱21连接，更具体的是，在驱动杆207的下端开设有开口向下的u型导向槽208，在u型导向槽208内设置有向下延伸的导向杆209，该导向杆209通过传动杆210与活动安装在操作控制箱21内设置的隔离传动轴100连接，本发明通过真空灭弧室202实现开闸操作；当顺时针或逆时针转动分合闸手柄26时，隔离刀主轴30带动隔离刀绝缘柱121和隔离刀片120上下往返动作，从而使隔离刀片120与绝缘子122的接线端子进行铰接实现合闸或开闸动作后，同时隔离刀主轴30通过驱动联锁拐臂31带动隔离传动轴100转动，导向杆209在u型导向槽208上下往返滑动，使导向杆209推动超程弹簧206与驱动杆207进行挤压进行闭合后实现合闸，或在超程弹簧206的作用下使导向杆209往下滑动，离开u型导向槽208实现了开闸。当需要临时手动分合闸时，转动分合闸手柄26通过合闸手动轴40、偏心传动轴46、分合闸主轴47和驱动储能手动轴50上的储能弹簧51收缩或伸长进行储能，合闸手动轴40通过拐杆臂与所述跳闸线圈34接触或分开，单片机控制器400通过隔离驱动模块、分合闸驱动模块和延时控制开关与所述跳闸线圈34进行电气连接，使跳闸线圈34的接触开关吸合或断开，从而使分合闸手柄26复位进行合闸，与此同时还使隔离传动轴100驱动u型导向槽208与导向杆209相互动作，实现合闸或分合闸操作。所述出线导电杆23伸入环氧树脂下支柱201内与所述绝缘拉杆205的连接端子连接，所述电流互感器24由电流互感器和零序电流互感器组成，同时采集流过出线导电杆23的电流和零序电流，所述一对u型软铜连接件204的开口呈相对而设置，所述绝缘拉杆205的连接端子穿行于u型软铜连接件204的开口之间后与所述连接夹203连接，本发明中以真空作为灭弧和绝缘介质的真空灭弧室套202，具有极高的真空度。当真空断路器在带电分闸时，在触头间将会产生真空电弧，同时，由于触头的间隙中也会产生适当的纵向磁场，促使真空电弧保持为扩散型，并使电弧均匀地分布在触头表面燃烧，维持低的电弧电压，在电流自然过零时，残留的离子、电子和金属蒸汽在微秒数量级的时间内就可复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，真空灭弧室套202断口的介质绝缘强度很快被恢复，从而电弧被熄灭达到分断的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。