编者按避雷器是用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害的设备，但是避雷器在经历过雷击后，自身寿命就会受到影响，需要人员定期巡检避雷器的工作状态及寿命，以确保避雷器正常工作。本文中避雷器在线监控系统是避雷器所在区域呈现，通过电池供电的监测设备，对避雷器泄漏电流进行实时监测，并且通过4G将监测到的雷击次数进行统计发送到监控平台，减小运维人员巡检工作，实现避雷器全寿命监测，分析统计雷击事件。
0引言
避雷器是用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害的设备，但是避雷器在经历过雷击后，自身寿命就会受到影响，需要人员定期巡检避雷器的工作状态及寿命，以确保避雷器正常工作。
为实现对避雷器的实时监测，保证避雷器的可靠运行，本文设计了一款基于STM32L152的低功耗雷击监测终端设备，实时对避雷器漏电电流、雷击次数进行测量，并且通过4G-DTU将监测到的雷击次数、漏电流及漏电压等数据发送到云端服务器后台，后台进行整理分析，供用户随时查询相关数据，并且可以根据设定值对相关人员提供预警和报警功能，减小运维人员巡检工作；通过对雷击事件统计和分析，实现避雷器全寿命监测，确保电力设备免受雷击破坏，可靠稳定的运行。
1系统总体设计概述
1.1硬件组成电路框图
避雷器在线监控系统由避雷器监测终端、云服务器后台和智能终端三大部分构成，避雷器监测终端将采集的结果上传至云服务器后台，后台进行整理和分析，智能终端从云服务器拉取分析的数据，实现远程对避雷器的监控。本避雷器监测终端主要由电源模块、MCU控制单元、输入输出单元、4G通信模块、存储模块、实时时钟模块、避雷器漏电流及漏电压模块等几个部分组成（如图1）。
图1系统总体设计框图
1.2系统工作原理及主要功能介绍
MCU主控单元通过避雷器感应线圈侧的漏电流、漏电压，记录雷击次数和雷击的时间。此外还通过4G连接互联网，按照既定通信协议发送到云平台服务器后台中，方便用户通过智能终端实时查看雷击的相关数据、避雷器的剩余生命、监测终端剩余电量等，实时掌握避雷器当前的工作状态，为电气设备的可靠安全运行提供强有力的保障。
2系统硬件电路设计
2.1电源管理电路
本系统采用电池和互感器取电，使用跳线帽选择，二选一，选定输入电源后通过开关控制整个系统的电源，电源输入后经过DC-DC升压至DC5V，之后经过3路LDO分成3路3.3V电源，分别为主控单元及其外围设备供电，为运放供电，为4G-DTU供电。并且DTU的电源可以通过LDO的使能脚进行控制，方便对DTU的电源进行管理，以节约功耗。互感器取电如图2所示，电池取电及电源转换电路如图2所示。
图2电池取电及电源转换电路图
2.2MCU主控单元电路
STM32L152器件利用Cortex-M3内核和频率介于32kHz~32MHz的CPU时钟扩展了超低功耗理念，并且不会降低性能。除了动态运行模式以外，还有休眠、停机和待机这3种超低功耗模式，不仅带来极低的功耗，同时还能保持RTC、后备寄存器内容与低压检测器的工作。
STM32L152片上集成的快速12位ADC、硬件SPI、串口、超低功耗比较器等模块，同时还提供了1颗具有8×40段的集成式LCD驱动器，可以大大节约设计时间和应用成本。MCU主控系统就是STM32L152的最小系统，辅以调试接口和串口配置接口。DTU模块使用串口与主控芯片通信。
3系统软件设计
本次系统代码使用C语言编写，程序的编写遵循模块化和层次化的设计标准，以实现代码的高内聚和低耦合，方便开发人员的后续维护和升级。程序上电等待配置串口连接，无连接，3~5s后进入正常工作模式；有连接，进入配置模式，若串口连续1~2min无数据接收，退出配置模式，进入正常工作模式。读取避雷器互感线圈侧的漏电流和漏电压、读取电池电压，启动DTU，发送数据，如果发送失败，将需要发送的数据暂存，等待下次再发送，如果发送成功则关闭DTU，进入低功耗模式。系统主程序流程图如图4所示。
图3主程序流程图
4实现功能
避雷器监测终端主要实现以下功能
●对避雷器漏电电流、雷击次数进行测量，准确统计发生雷击的时间；
●通过4G网络将采集的结果上传至云服务器；
●DTU的电源管理，加上设备的低功耗，实现250μA左右的待机电流，使电池供电的监测终端能够有更长的工作时间。
5结语
该避雷器在线监控系统，经过重复的测试后，可实现既定的所有功能，实现了远程对避雷器的寿命进行监控，减少运维人员的巡检次数，且可以长期稳定运行，可靠地保障电力设备免受雷击破坏。
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