隨著電力、通信、新能源、軌道交通等行業(yè)對供電與信號安全性要求的提升，避雷器（Lightning Arrester，簡稱 LA）已成為保護(hù)設(shè)備免受雷擊過電壓和操作過電壓的關(guān)鍵元件。但傳統(tǒng)避雷器運行狀態(tài)只能通過定期人工檢測判斷，其劣化、泄漏電流異常、雷擊次數(shù)等參數(shù)無法實時掌握，存在漏檢、滯后和誤判風(fēng)險。

避雷器數(shù)字化感應(yīng)檢測裝置（Digital Sensing Monitoring Device for Arresters，簡稱 DSMD-LA）應(yīng)運而生，它通過電流、電壓、溫度、雷擊計數(shù)等多參數(shù)實時采集與數(shù)字化傳輸，實現(xiàn)避雷器運行狀態(tài)在線、可視、可控監(jiān)測，為智能運維和防雷安全提供基礎(chǔ)。

二、避雷器數(shù)字化感應(yīng)檢測裝置的工作原理

2.1 總體原理

數(shù)字化感應(yīng)檢測裝置通過傳感器采集避雷器的關(guān)鍵電氣量與環(huán)境量，并經(jīng)內(nèi)置微處理器（MCU/ARM）數(shù)字化處理后，通過有線/無線通訊將數(shù)據(jù)上傳至后端監(jiān)控平臺。主要原理包括：

泄漏電流傳感：檢測避雷器在工頻下的泄漏電流及諧波分量，量程 0–20 mA，精度 ≤±2%FS

雷擊計數(shù)感應(yīng)：檢測雷電流沖擊次數(shù)及幅值，1–200 kA，計數(shù)誤差 ≤±1 次

電壓傳感：監(jiān)測避雷器兩端電壓（適用于并聯(lián)型），0–3 kV（低壓）、0–30 kV（高壓）

溫濕度傳感：監(jiān)測運行環(huán)境溫濕度以輔助狀態(tài)判斷，溫度 -40～+85 ℃，濕度 0–100%RH

數(shù)字處理通信：MCU 采集數(shù)據(jù)并上傳 SCADA/云平臺 RS485/Modbus、LoRa、4G/NB-IoT

2.2 關(guān)鍵測量指標(biāo)

全電流與阻性電流分量：避雷器劣化多表現(xiàn)為阻性電流增大，數(shù)字化檢測裝置可分離電容性、阻性分量，監(jiān)測到微小變化（≥5%）。

雷擊能量判定：通過取樣雷電流波形（8/20 μs、10/350 μs），計算能量與峰值。

溫升監(jiān)控：避免因內(nèi)部擊穿或密封失效導(dǎo)致溫度異常，裝置設(shè)有85℃高溫告警閾值。

2.3 原理優(yōu)勢

非侵入式感應(yīng)：無需破壞避雷器結(jié)構(gòu)即可套裝或串接安裝；

實時在線：監(jiān)控周期可達(dá) 1 s～1 min；

數(shù)字化傳輸：與智能變電站、綜合自動化系統(tǒng)無縫對接。

三、防雷智能數(shù)字化防雷系統(tǒng)組成與部署方案

3.1 系統(tǒng)組成

一個完整的避雷器數(shù)字化感應(yīng)檢測系統(tǒng)一般包括以下部分：

前端傳感單元

泄漏電流互感器（開口式零序互感器、霍爾電流傳感器）

雷擊計數(shù)器模塊

溫濕度傳感器

電源模塊（取電自避雷器接地線感應(yīng)或獨立 DC24 V/鋰電池）

數(shù)據(jù)采集與處理單元

MCU/ARM 處理器，內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)緩存

閾值比較、趨勢分析、告警判定

通信與供電單元

RS485/Modbus RTU、CAN、以太網(wǎng)、LoRa、4G/NB-IoT

供電：AC85–265 V/DC24 V 或自供電（太陽能+鋰電池）

后端監(jiān)控平臺

實時數(shù)據(jù)展示（泄漏電流趨勢、雷擊次數(shù)）

告警推送（短信/微信/SCADA）

歷史數(shù)據(jù)分析與報表導(dǎo)出

3.2 部署方案

（1）安裝位置

數(shù)字化感應(yīng)檢測裝置一般安裝在避雷器接地引下線或并聯(lián)母排處。對于 110 kV 及以上高壓避雷器，裝置通過專用電流互感器固定在接地引下線上，電壓取樣在并聯(lián)電壓分壓器上；對于配電及新能源場景，裝置可與避雷器集成于同一防雷箱或匯流箱內(nèi)。

（2）接線方式

高壓站用（110 kV 以上）：獨立 DC24 V 或感應(yīng)取電，RS485 至站內(nèi)自動化裝置

配電網(wǎng)（10 kV）：AC85–265 V 市電供電，LoRa/4G 無線傳輸至運維平臺

新能源匯流箱：光伏板供電+鋰電池，RS485/Modbus RTU

（3）通信組網(wǎng)

站內(nèi)場景推薦 RS485/CAN 總線；

遠(yuǎn)程或野外場景推薦 LoRa 或 NB-IoT，傳輸距離可達(dá) 5–10 km；

支持 MQTT/IEC104 等協(xié)議與 SCADA 系統(tǒng)對接。

（4）數(shù)據(jù)上云

后臺云平臺可對多個站點的避雷器狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測與分析，形成健康檔案并支持大數(shù)據(jù)預(yù)測性維護(hù)。

3.3 典型技術(shù)參數(shù)（示例）

泄漏電流測量范圍：0–20 mA（工頻分量），分辨率 0.01 mA

雷電流計數(shù)范圍：1–200 kA（8/20 μs 波形），誤差 ≤±1 次

溫度測量范圍：-40～+85 ℃，精度 ±1 ℃

濕度測量范圍：0–100%RH，精度 ±3%RH

電源：AC85–265 V / DC24 V / 自供電

通訊接口：RS485（Modbus RTU）、LoRa、NB-IoT、4G

防護(hù)等級：IP65（戶外型）、IP20（盤裝型）

工作溫度：-40～+85 ℃

平均無故障時間（MTBF）：≥50,000 小時

四、防雷智能避雷器系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 電力輸變電

超高壓/特高壓變電站：110 kV、220 kV、500 kV 避雷器數(shù)量多，分布廣，傳統(tǒng)人工檢測周期長。數(shù)字化感應(yīng)裝置可實時監(jiān)控每個避雷器的泄漏電流和雷擊次數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)阻性電流增大可提前更換，避免母線故障。

配電網(wǎng)線路：10 kV、35 kV 配電線路柱上避雷器加裝無線檢測模塊，實現(xiàn)不停電巡檢。

4.2 新能源電站

光伏匯流箱防雷器：在直流 1000 V 或 1500 V 匯流箱內(nèi)，數(shù)字化檢測可監(jiān)控 DC SPD 失效、雷擊計數(shù)和溫度。

風(fēng)電機(jī)艙/塔基：風(fēng)機(jī)葉片及機(jī)艙避雷器安裝數(shù)字感應(yīng)裝置，可遠(yuǎn)程監(jiān)控每臺機(jī)組防雷狀態(tài)。

4.3 通信與鐵路

基站通信機(jī)房：對信號線路和電源線路 SPD 狀態(tài)實時監(jiān)控，避免因 SPD 失效導(dǎo)致通信中斷。

軌道交通/高鐵信號系統(tǒng)：道岔控制箱、信號機(jī)箱內(nèi)的避雷器可加裝小型數(shù)字化檢測模塊，與車地通信系統(tǒng)聯(lián)動。

4.4 工業(yè)與石化

石油化工儲罐區(qū)：避雷器常處于爆炸危險區(qū)，數(shù)字化無線檢測可減少人工巡檢風(fēng)險。

大型工廠配電室：實時掌握防雷器件健康狀態(tài)，減少因雷擊引發(fā)的生產(chǎn)停機(jī)。

4.5 智能建筑與數(shù)據(jù)中心

樓宇綜合布線系統(tǒng)：弱電總配線架避雷器監(jiān)控；

IDC 機(jī)房：電源及信號 SPD 狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，結(jié)合動環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)一管理。