CN105098754A - 保护能量公用事业计量器免于过电压事件的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明题为保护能量公用事业计量器免于过电压事件的系统和方法。一种装置可包含传感器。传感器可检测电功率的使用。另外，装置可包含与传感器串联耦合的可熔浪涌电阻器以及与传感器并联耦合的热金属氧化物变阻器（MOV）。

Description

保护能量公用事业计量器免于过电压事件的系统和方法

技术领域

本文所公开的主题一般涉及公用事业计量器，并且更具体地说，涉及用于在过电压事件期间保护能量公用事业计量器的系统和方法。

背景技术

诸如智能电网基础设施的能量基础设施可包含具有用来检测和存储与能量使用相关的数据的传感器和存储装置的各种系统和组件。在智能电网示例中，系统可包含功率生成系统、功率传输系统、智能计量器、数字通信系统、控制系统以及它们相关的组件。某些公用事业计量器可包含对于高电压和/或高电流条件敏感的各种组件用来检测和存储能量使用数据。这对于改进用来保护公用事业计量器内的敏感组件免于过电压事件的系统和方法可以是有用的。

发明内容

下面概括了与原始要求保护的本发明在范围上相称的某些实施例。这些实施例无意限制要求保护的本发明的范围，而是这些实施例只意于提供本发明的可能的形式的简短的概括。实际上，本发明可包含可类似或者不同于下面陈述的实施例的各种形式。

在第一实施例中，装置可包含传感器。传感器可检测电功率的使用。另外，装置可包含与传感器串联耦合的可熔浪涌电阻器，以及与传感器并联耦合的热金属氧化物变阻器（MOV：metaloxidevaristor）。

在第二实施例中，方法可包含将具有额定电阻和额定能量的可熔浪涌电阻器耦合到具有额定电压的热MOV。电阻器额定、额定能量、以及额定电压可基于用于可熔浪涌电阻器和热MOV的一个或多个保护参数来确定。方法还可包含将可熔浪涌电阻器和热MOV耦合到电计量器电路。以这种方式，可熔浪涌电阻器和热MOV可在过电压事件期间保护电计量器电路的组件。

在第三实施例中，系统可包括能量公用事业计量器。另外，能量公用事业计量器可包含配置成检测对来自多相电源的电功率的使用的传感器。此外，能量公用事业计量器还可包含耦合到传感器的一个或多个过电压事件保护系统用于多相电源的每一相。另外，一个或多个过电压保护系统可包含可熔浪涌电阻器和热MOV。

技术方案1：一种装置，包括：

传感器，配置成检测电功率的使用；

可熔浪涌电阻器，串联耦合到所述传感器；以及

热金属氧化物变阻器（MOV），并联耦合到所述传感器。

技术方案2：如技术方案1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器配置成在过电压事件期间将所述传感器从电源断开。

技术方案3：如技术方案1所述的装置，其中，所述传感器、所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV被布置在电计量器壳体内。

技术方案4：如技术方案1所述的装置，其中，所述传感器被布置在电计量器壳体内，并且所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV被布置在电计量器壳体的外面。

技术方案5：如技术方案1所述的装置，其中，所述传感器配置成检测与多相电源有关的电功率的所述使用。

技术方案6：如技术方案5所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV配置成接收与所述多相电源有关的电功率的第一相。

技术方案7：如技术方案6所述的装置，包括配置成接收与所述多相电源有关的电功率的第二相的第二可熔浪涌电阻器和第二热MOV。

技术方案8：如技术方案1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器配置成具有与所述热MOV的熔断时间相比较短的熔断时间。

技术方案9：如技术方案1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器的电阻配置成在过电压事件期间限制涌入电流。

技术方案10：一种方法，包括：

将具有电阻和时间电流曲线的可熔浪涌电阻器耦合到具有额定电压的热金属氧化物变阻器（MOV），其中基于所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV的保护参数的一个或多个来确定所述电阻、所述时间电流曲线和所述额定电压；以及

将所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV耦合到电计量器电路，其中所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV配置成在过电压事件期间保护所述电计量器的组件。

技术方案11：如技术方案10所述的方法，其中，所述可熔浪涌电阻器被串联耦合到所述可熔浪涌电阻器的下游节点处的电计量器电路。

技术方案12：如技术方案11所述的方法，其中，所述热MOV被并联耦合到电计量器电路，并且所述热MOV在第一端上被耦合到所述可熔浪涌电阻器的所述下游节点并且在第二端上被耦合到所述电计量器的下游节点。

技术方案13：如技术方案12所述的方法，进一步包括基于在经受所述过电压事件时所述可熔浪涌电阻器开放的第一时间量和在延长的过电压事件期间所述热MOV形成开路的第二时间量来选择所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV。

技术方案14：如技术方案13所述的方法，其中所述第一时间量小于所述第二时间量。

技术方案15：如技术方案10所述的方法，其中，所述热MOV的所述额定电压配置成在正常电压条件期间维持所述热MOV在开放状态。

技术方案16：一种系统，包括：

能量公用事业计量器，包括：

传感器，配置成检测对来自多相电源的电功率的使用；以及

一个或多个过电压事件保护系统，耦合到所述传感器，用于所述多相电源的每一相，其中所述一个或多个过电压事件保护系统各包括可熔浪涌电阻器和热金属氧化物变阻器（MOV）。

技术方案17：如技术方案16所述的系统，其中，所述一个或多个过电压保护系统配置成在延长的过电压事件期间将所述能量公用事业计量器从所述多相电源断开。

技术方案18：如技术方案16所述的系统，其中，所述可熔浪涌电阻器配置成在过电压事件期间以与所述热MOV相比较短的时间量来熔断。

技术方案19：如技术方案16所述的系统，其中，所述可熔浪涌电阻器的电阻配置成在过电压事件期间限制涌入电流。

技术方案20：如技术方案16所述的系统，其中，所述一个或多个过电压事件保护系统配置成在延长的过电压事件期间以良性的方式将所述能量公用事业计量器从所述多相电源断开。

附图说明

在参考附图阅读以下详细的描述时，本发明的这些和其他的特征、方面、以及优点将变得更好理解，在附图中，贯穿各图，相似的符号表示相似部分，其中：

图1是根据实施例的能量生成、传输以及分配基础设施系统的方框图；

图2是根据实施例的可以是图1的能量生成、传输以及分配基础设施系统处的计量系统中的过电压事件保护系统的一部分的电路的示意图；以及

图3是根据实施例的图示用于确定组件额定以便保护图1的能量生成、传输以及分配基础设施系统的计量系统的组件的过程的实施例的流程图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。在致力于提供这些实施例的简明的描述中，实际实现的全部特征可能在说明书中不被描述。应理解的是，在任何此种实际实现的发展中，如在工程或设计项目中，必须作出许多特定实现的决定以实现开发者的诸如遵守相关系统和相关商业的限制的特定目标，该特定目的可从一个实现变化到另一个。而且，应理解的是，此种发展努力可能是复杂的和耗时的，但是对于具有本公开的益处的普通技术的人员而言，将仍然是设计、制作、以及制造的常规任务。

在引入本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”、以及“所述”旨在意味着存在元件的一个或多个。术语“包括”、“包含”以及“具有”旨在包含并且意味着可存在除了所列元件之外的附加元件。

本实施例涉及可包含过电压事件保护系统的能量公用事业计量器。能量公用事业计量器可包含可对高电压和/或电流敏感的组件。例如，能量公用事业计量器可合并具有与能量公用事业计量器可遭受到的瞬时浪涌电压相比实质上较低的击穿电压的开关元件。在某些环境下，瞬时浪涌电压可超过6000V。可损害能量公用事业计量器的组件的瞬时过电压事件可由雷击或任何其他短期间的能量浪涌来引起。此外，在某些情形下，公用事业功率网上的延长故障可创建还可损害能量公用事业计量器的组件的延长的过电压事件。同样地，过电压事件保护系统可提供保护给可对瞬时过电压和延长的过电压事件敏感的公用事业计量器的组件。过电压事件保护系统可包含可熔浪涌电阻器和热金属氧化物变阻器（MOV）。与仅使用可熔浪涌电阻器或仅使用热MOV相比，可熔浪涌电阻器和热金属氧化物变阻器（MOV）可串列的工作以提供保护的额外等级。另外，可熔浪涌电阻器和热MOV的组合可使过电压事件保护系统能够以良性的方式来作用。在一个实施例中，可熔浪涌电阻器可与公用事业计量器串联耦合，并且热MOV可与公用事业计量器的组件并联耦合。在另一个实施例中，多相功率源的每一相可注入耦合到公用事业计量器的组件的独立的过电压保护系统。

考虑到上述，这对于描述诸如图1中图示的示例智能电网系统10的基础设施的实施例可以是有用的。要注意的是，本文所描述的系统和方法可适用于各种基础设施，其包含，但不限于功率传输和分配基础设施。如所描绘的，智能电网系统10可包含一个或多个公用事业12。公用事业12可提供智能电网系统10的监督操作。例如，公用事业12可包含公用事业控制中心14，该公用事业控制中心可监测和指导由一个或多个功率生成站16和备选功率生成站18生产的功率。功率生成站16可包含常规功率生成站，诸如使用气体、煤、生物燃料和用于燃料的其他含碳产品的功率生成站。备选功率生成站18可包含使用太阳能、风能、水力发电、地热能以及生产电的其他备选功率源（例如可再生能量）。其他基础设施组件可包含水能生产厂20和地热能生产厂22。例如，水能生产厂20可提供水力发电生成，而地热能生产厂22可提供地热能生成。

由功率生成站16、18、20和22生成的功率可通过功率传输网24来传输。功率传输网24可覆盖宽阔的地理区域或多个区域，诸如一个或多个市区、州或国家。传输网24还可能是单相交流（AC）系统或两相AC系统，但是大多数一般可能是三相AC电流系统。如所描绘的，功率传输网24可包含一系列的塔用来支持一系列的各种配置的高架电导线。例如，特高压（EHV）导线可能被布置成三根导线束，特高压导线对于三相的每一个具有导线。功率传输网24可支持在110千伏特（kV）到765千伏特（kV）范围内的标称的系统电压。在所描绘的实施例中，功率传输网24可被电耦合到功率分配分站和网络26。功率分配分站和网络26可包含变压器以将引入的功率的电压从传输电压（例如765kV、500kV、345kV或138kV）转换到初级（例如13.8kV或4160V）和次级（例如480V、240V或120V）分配电压。例如，工业的电功率消费者（例如生产厂）可使用13.8kV的初级分配电压，而递送到商业和住宅消费者的功率可能是在120V到480V的分配电压范围内。

再如图1中描绘的，功率传输网24和功率分配分站和网络26可能是智能电网系统10的一部分。因此，功率传输网24和功率分配分站26可包含各种数字和自动的技术以控制功率电气设备（诸如发电机、开关、电路断路器、自动继电器等等）。功率传输网24和功率分配分站和网络26还可包含各种通信、监测和记录装置（诸如例如可编程序逻辑控制器(PLC)和电气故障感测保护继电器）。例如，在暴风雨期间的电气故障感测保护继电器的情况下，网络26上的保护继电器可检测分站的下游的电气故障，并且操作电路断路器以允许故障消除并恢复电功率。在某些实施例中，功率传输网24和功率分配分站和网络26还可向计量系统30递送功率和传递诸如电负载需求中的变化的数据。

在某些实施例中，计量系统30可能是高级计量基础设施（AMI）计量器，其可收集、测量和分析电功率使用和/或生成数据。计量系统30可能是经由电源侧和负载侧带电的和中性的导线36而电力地和通信地被耦合到智能电网10的组件的一个或多个，该智能电网包含功率传输网24、功率分配分站和网络26、商业场所32和住宅34。因此，计量系统30可使在商业场所32、住宅34和公用事业控制中心14之间能够双向通信，由此在消费者行为和电功率使用和/或生成数据之间提供链路。例如，计量系统30可以以与预付蜂窝电话使用类似的样式对预付电进行追踪和计账。同样地，公用事业消费者（例如商业场所32、住宅34）可通过对它们的公用事业使用进行优化以在低需求时间期间利用更低费率来受益于更低公用事业费用。洗衣机/干衣机、电车充电器和其他灵活的功率消耗器具可被编程以在低需求时间期间操作，从而导致更低公用事业账单和能量的较平衡利用。如上所述，电功率还可由消费者（例如商业场所32、住宅34）来生成。例如，消费者可将分布式发电（DG）资源（例如太阳电池板或风力涡轮机）互连用来生成和递送功率到智能电网10。

如将进一步理解，在某些实施例中，计量系统30可包含电气和电子组件（诸如例如显示器、一个或多个处理器、存储器和类似存储装置、传感器、篡改探测器以及诸如此类）的系统。还应理解，计量系统30可测量、计算、存储以及显示视在功率（kVA）、有效功率（即由给定负载32、34的电阻组件在时间间隔上消耗的总功率）（kW），以及无功功率（即由给定负载32、34的无功组件在时间间隔上消耗的功率）（kVar）作为功率和时间的乘积。例如，电气公用事业可向消费者报告它们的每千瓦小时（kWh）的使用和/或生成用于计费和借贷目的。计量系统30的此类组件可对可能在功率传输网24中发生的过电压事件敏感。同样地，保护计量系统30的电气和电子组件的系统和方法对在发生过电压事件时限制重置成本可以是有帮助的。

图2是在计量系统30内的过电压事件保护系统37的示意图35。计量系统30可通过带电线L来注入，并且计量系统30还可被耦合到中性线N。另外，商业场所32或住宅34可经由负载侧带电和中性导线36而被耦合到计量系统30。此外，在计量系统30内，过电压事件保护系统37可包含可与负载40串联耦合的可熔浪涌电阻器38，该保护系统可包含计量系统30的电气和电子组件。而且，过电压事件保护系统37还可包含可跨负载40和带电线L和中性线N之间被耦合的热金属氧化物变阻器（MOV）42。尽管图2图示热MOV42的使用，但可注意的是，贯穿下面的讨论，标准MOV还可代替热MOV42而被使用。一般来说，在期望在延长的过电压事件期间传导能量一段持续的时间量时，热MOV42可代替标准MOV被使用。在此种延长的过电压事件期间，标准MOV可一般以不可预测的方式熔断。换言之，热MOV42在经受延长的过电压事件时可预见地熔断以形成开路。

热MOV42可在以低于热MOV42额定电压的电压电平的正常操作期间作为开路来操作。另外，在热MOV42的电压超过额定电压（即箝位电压）时，热MOV42可作为跨负载40的非线性电阻路径以可保护负载免于过电压事件的方式来作用。此外，在延长过电压事件期间，对于特定过电流条件，由过电压事件导致的过量电流可引起热MOV42内的可熔链路在到达熔断时间之后开放。同样地，热MOV42可对于延长的过电压事件具有可预测的反应。注意的是，尽管图2表示单相配置中的过电压事件保护系统37，但是计量系统30可被耦合到多相功率源。在计量系统30正测量多相源的功率使用的情况下，不同的过电压保护系统可用于被测量的各相中的每一个。也就是说，多相功率源的每一相可具有保护计量系统30的独立的可熔浪涌电阻器38和热MOV42组合。

可熔浪涌电阻器38可在涌入电流流向负载40和热MOV42时限制它。可熔浪涌电阻器38的电阻可基于跨可熔浪涌电阻器38的期待的电压降从允许热MOV42的电压保持在标准的电压电平的线性电压来选择。在一些实施例中，标准的电压电平可能是低于热MOV42的额定电压并且在计量系统30处被供给的热MOV42处的电压的任何电平。此外，在维持低于热MOV42的最大额定电流的电平处的电流时，可选择电阻以实现期待的电压降。一旦经受过量功率条件，可熔浪涌电阻器38可进入安全保护模式，该保护模式引起可熔浪涌电阻器38熔断并在可熔浪涌电阻器38处创建开路，由此防止过量电流损害负载40。可熔浪涌电阻器38可包含可熔金属薄膜电阻器、可熔绕线电阻器或在经受高电流时可熔的电阻器的任何其他类型。

除了对负载40的电气与电子组件提供保护的可熔浪涌电阻器38之外，热MOV42还可对负载40的组件提供过电压保护。热MOV42可作为电压控制开关来作用。例如，在低于热MOV42的额定电压的电压处，热MOV42可用作开放开关。在热MOV42用作开放开关时，进入计量系统30的电流的全部可流向负载40。在跨热MOV42的电压超过热MOV42的额定电压时，热MOV42可用作闭合的、低电阻开关。在此种情况下，电流的大部分可流过热MOV42而不是负载40和32或34。当热MOV42经受过量电流一段延长期间时，热MOV42内的可熔链路可开放，从而导致热MOV42作为开路来作用。过量电流可包含与热MOV42的最大额定电流相比较大的任何电流。另外，热MOV42可降级到一点，其中可熔链路可以以通过热MOV42传导的电流也增加时增加的速度来开放。例如，热MOV42内的可熔链路在热MOV42可传导的电流继续增加超越热MOV42的额定电流时可更快地熔断。

因为热MOV42在热MOV42经受高于热MOV42的额定电流的电流时可开放，所以可熔浪涌电阻器38在经受升高的电流时可保护热MOV42免于开放。此外，可熔浪涌电阻器38可被设计成在热MOV42内的可熔链路之前熔断以更好地保护计量系统30的组件。在热MOV42内的可熔链路在没有可熔浪涌电阻器38的系统中熔断时，过电压事件可发送高电压和/或电流进入计量系统30的负载40，由此引起对负载40的组件的损害。由于在热MOV42之前熔断的可熔浪涌电阻器38在延长的过电压事件期间熔断，可熔浪涌电阻器38在热MOV42创建开路之前可在带电线L上创建开路。同样地，因为开路可在延长的过电压事件期间在可熔浪涌电阻器处被创建，所以可熔浪涌电阻器38可防止热MOV42的击穿影响负载40的组件。

图3图示用于设计过电压事件保护系统37的方法43。如图3中图示的，框44处，可确定向计量系统30提供最大正常操作线电压。线电压可经由计量系统30处的功率分配分站和网络26直接向消费者递送的电压电平。线电压可能是两相、三相或多相功率系统中的线到线电压，或者它可能是单相、两相、三相或多相功率系统中的线到中性电压。作为示例，120VAC功率系统可向单相、两相或三相功率系统中的消费者供给功率。在单相功率系统中，120VAC线到中性电压大约是120V。在两相功率系统中，由于相位偏移180度，线到中性电压可保持大约120V，但是由于180度的相位偏移，线到线电压可能是线到中性电压的两倍，或大约240V。另外，在三相系统中，相位可偏移120度。因此，线到中性电压可保持在大约120V，但是线到线电压可变成大约120V乘以3的平方根以给出大约208V的线到线电压。此外，通过将功率线的均方根（RMS）电压的20％添加到RMS电压可计算最大正常操作线电压的近似值。例如，如果功率系统具有240Vrms操作电压，则最大正常操作线电压可能是大约290Vrms。同样地，在框44处，计量系统30的线电压可基于提供功率的功率系统的相的数量和电压而被确定。

其次，在框46处，热MOV42的额定电压可被选择。热MOV42的额定电压可以是热MOV42从引起导致开路的元件转变成用作低电阻负载的元件的电压值。激活时，热MOV42的电阻可忽略到此种程度以致热MOV42可实质地用作跨负载40的短路路径。另外，在热MOV42接收低于热MOV42的额定电压的电压时，热MOV42可用作开路并且直接将进入计量系统30的电压的全部耦合到负载32、34和40。更简明的，热MOV42可用作在进入计量系统30的电压低于热MOV42的额定电压时开放的开关并且在电压高于热MOV42的额定电压时闭合的开关。为此，热MOV42的额定电压可被选择为仅高于可由计量系统30接收的最大正常操作线电压。然而，额定电压可被限制到一个值，使得由计量系统30接收的电压不可能在激活热MOV42的过电压事件之前导致损害负载40的组件。例如如果负载40的组件具有700V的击穿电压，则热MOV42的额定电压可在负载40的组件的最大正常操作线电压和700V击穿电压之间被选择。

其后，在框48处，可选择可熔浪涌电阻器38的电阻。为了确定可熔浪涌电阻器38的电阻，跨可熔浪涌电阻器38的期待电压降可首先用最小工作线电压条件（即用于可熔浪涌电阻器38的最坏情况功率条件）来计算。其次，计量系统30的最小工作直流（DC）电压可被确定用来维持计量系统30内负载40的组件在活动状态。在功率传输网24在最小线电压条件操作时，计量系统30的最小工作DC电压可以是在功率故障条件期间能够支持计量系统30的DC电压的电平。除了确定计量系统30的最小工作DC电压之外，期待在以最小工作线电压操作时跨可熔浪涌电阻器38传导的平均电流可通过用计量系统30的最小工作DC电压除以负载40的电阻而被近似。

在接近计量系统30的最小工作DC电压和在最小工作线电压处提供的平均电流之后，在框50处，可熔浪涌电阻器38的最大电阻值可被计算用来确定可熔浪涌电阻器38的可接受电阻值。这种计算可用欧姆定律来实现，该计算使用从计量系统30的最小线电压到最小工作DC电压的电压降以及在最小工作线电压处提供的平均电流来支持计量系统30的次级电流。仅作为示例，如果在最小工作线电压处提供的平均电流是0.02A并且从计量系统30的最小线电压条件到最小工作DC电压的电压降是3V，那么可熔浪涌电阻器38的最大电阻值可能是大约150欧姆。

在计算可熔浪涌电阻器38的最大电阻之后，基于从线电压到小于热MOV42的额定电压的电压的电压降以及在正常操作线电压期间提供的平均电流来计算的可熔浪涌电阻器38的期望额定功率，可选择可熔浪涌电阻器38的电阻。使用W＝V*A的功率计算来计算额定功率，其中W表示以瓦特为单位的功率，V表示以伏特为单位的跨可熔浪涌电阻器38的电压降，而A表示以安培为单位的在正常操作线电压处提供的平均电流。如果由可熔浪涌电阻器38消耗的功率超过由期望额定功率建立的可接受限制，那么可熔浪涌电阻器38的电阻可从最大电阻值被减少直到可熔浪涌电阻器38的功率消耗达到期望电平。

在上述示例中，可选择100欧姆的可熔浪涌电阻器38用来连续地耗散最大值3W的功率。在一个示例中，线电压可在标准操作期间向计量系统30供给大约6W。在计量系统30在低线条件（例如用于通常以120Vrms运转的计量器的96Vrms）操作时，可熔浪涌电阻器38可传导大约0.125A的平均电流。在传导大约0.125A的平均电流时，可熔浪涌电阻器38可耗散大约1.5W的平均功率。在仍耗散供给计量系统30的大约6W的合理部分时，由可熔浪涌电阻器38耗散的大约1.5W的平均功率完全属于可熔浪涌电阻器38的3W最大连续功率耗散。在另一个示例中，线电压可在标准操作期间向计量系统30供给大约10W。如果100欧姆可熔浪涌电阻器38以如上述的类似方式被使用，那么可熔浪涌电阻器38可在超过可熔浪涌电阻器38的3W连续耗散最大值的范围中耗散功率。在此种情况下，可熔浪涌电阻器38可用具有更大连续耗散最大值的另一种可熔浪涌电阻器来替代，或者可熔浪涌电阻器38的电阻可被减少以将可熔浪涌电阻器38的功率耗散减少到低于可熔浪涌电阻器38的连续耗散最大值的可接受范围。一般来说，可熔浪涌电阻器38的较低电阻可导致功率耗散的减少，而较高的电阻可导致由可熔浪涌电阻器38的功率耗散的增加。

其后，在框50处，可接受的瞬时额定能量可用可熔浪涌电阻器38和热MOV42两者来确定。起先，可熔浪涌电阻器38和热MOV42在短期间浪涌瞬时（例如雷击）期间的最大操作电压和电流可被确定。可熔浪涌电阻器38和热MOV42的数据表可提供适用于选择的可熔浪涌电阻器38和选择的热MOV42的值。例如，可熔浪涌电阻器38的数据表可公开可熔浪涌电阻器38可承受的最大电压是大约6kV，并且最大电流可能是大约3kA。此外，数据表可指示可熔浪涌电阻器38能够抵抗瞬时电压和电流电平的时间量。另外，热MOV42在短期间浪涌瞬时的可熔浪涌电阻器的最大值电压（例如6kV）期间将保持操作在箝位电压范围内的验证可确保过电压事件保护系统37以期望方式作用。

在确定短期间瞬时期间的可熔浪涌电阻器38和热MOV42的最大操作电压和电流之后，可熔浪涌电阻器38的可接受瞬时额定能量可使用短期间浪涌瞬时期间经受的电流、电压降和瞬时期间来确定。例如等式J=W*s和W=VI可用来确定可接受额定能量，其中J表示以焦耳为单位的能量，W表示以瓦特为单位的功率，s表示以秒为单位的时间，V表示以伏特为单位的跨可熔浪涌电阻器38的电压降，并且I表示以安培为单位的电流。此外，热MOV42的可接受瞬时额定能量可使用其中V表示以伏特为单位的跨热MOV42的电压降的相同等式来计算。

其次，在框52处，在确定延长过电压事件的期待幅度（其中计量系统30可保持操作（例如典型的分配电压的两倍））之后，可确定在延长过电压事件期间的可熔浪涌电阻器38的电压降。可熔浪涌电阻器38的电压降可通过从延长的过电压事件的期待幅度减去热MOV42的额定电压来计算。使用这个值，流经可熔浪涌电阻器38的电流还可经由欧姆定律来计算，并且电流值可与可熔浪涌电阻器38的时间电流曲线相比较。可熔浪涌电阻器38的时间电流曲线可实现在延长过电压事件期间的可熔浪涌电阻器38的熔断时间的确定。此外，可熔浪涌电阻器38的熔断时间可用在可熔浪涌电阻器38在延长过电压事件期间经受的变化电流处的时间电流曲线来计算。通常，随着由于可熔浪涌电阻器38处接收的增加的能量而电流上升，可熔浪涌电阻器38的熔断时间可降低。

另外，可理解的是，在过电压事件期间将可熔浪涌电阻器38和热MOV42组合的附加益处可以是可熔浪涌电阻器38可被选择使得可熔浪涌电阻器38在延长过电压事件期间具有与热MOV42相比较短的熔断时间。在可熔浪涌电阻器38达到对于流进可熔浪涌电阻器38的电流的等级的期待的熔断时间，可熔浪涌电阻器38可创建开路。因为可熔浪涌电阻器38可与负载40和热MOV42串联耦合，所以在可熔浪涌电阻器38处创建的开路可防止过量电流和电压耦合到负载40的组件。同样地，可保护负载40的敏感组件免于延长过电压事件。另外，可选择可熔浪涌电阻器38使得可熔浪涌电阻器38不管可熔浪涌电阻器38引起的和由热MOV经受的电流电平而具有与热MOV42相比较短的熔断时间。此种选择可在持续一段延长的时间期间的过电压事件期间形成负载40的过电压保护的额外层。此外，注意的是，在商业负载32和住宅负载34一般被耦合到熔丝或电路断路器以在延长的过电压事件期间限制负载32、34上的不期望的影响，标准的计量系统一般缺少等同的熔丝或电路断路器来限制在延长的过电压事件期间标准计量系统上的不期望的影响。通过使用所描述的现有技术和系统，计量系统30可在延长的过电压事件期间向计量系统30的敏感组件提供改进的保护。

在选择热MOV42和可熔浪涌电阻器38之后（框46、框48、框50和框52），在框54处，可在计量系统30内安装热MOV42和可熔浪涌电阻器38。在一些实施例中，热MOV42和可熔浪涌电阻器38可被安置在计量系统30的壳体内的电路板上。同样地，热MOV42和可熔浪涌电阻器38可极接近于计量系统30的负载40的电路元件。在其他实施例中，热MOV42和可熔浪涌电阻器38可被安置在不临近计量系统30的壳体或之内的区域中的电路板上。在不极接近于计量系统30时，过电压保护元件的此种安置可允许计量系统30的保护。然而注意到在选择（框46、框50和框52）热MOV42和可熔浪涌电阻器38的参数之后，热MOV42和可熔浪涌电阻器38的使用可允许计量系统30在经受延长过电压事件时以良性的方式断开电网可以是有用的。同样地，在涉及空间限制的情况中，将热MOV42和可熔浪涌电阻器38安置在与计量系统30隔一段距离可以是有用的，但是它可以仅添加计量系统30的组件的额外保护的最小量。

在计量系统30处的热MOV42和可熔浪涌电阻器38的安装（框54）之后，计量系统30可以保护状态对电网执行的任务。保护状态可经由热MOV42和可熔浪涌电阻器38的组合来实现。在计量系统30处于保护状态时，计量系统可从电网接收过电压事件。在接收过电压事件时，热MOV42可用作闭合的、非线性电阻开关。在过电压事件期间，热MOV42可保护来自过电压事件的过量电压的主要部分免于被耦合到负载40的敏感组件。另外，可熔浪涌电阻器38可直接限制进入计量系统30的电流。一旦接收通过可熔浪涌电阻器38的过量电流，热MOV42在热MOV42经受过量电流一段延长的时间期间时可开放。因为热MOV42可在延长的过电压事件期间形成开路，所以可熔浪涌电阻器38可被设计成在延长的过电压事件期间具有与热MOV42的熔断时间相比较短的熔断时间。通过在延长的过电压事件期间可熔浪涌电阻器38处形成开路，在热MOV42具有开放的机会之前，负载40内的敏感组件可以良性的方式被保护。例如，代替热MOV42开放而导致由过电压事件形成的电流的全部流经负载40，可熔浪涌电阻器38可首先开放，先于到达负载40的电流有效地开放电路。如此，负载40的敏感组件可在延长的过电压事件期间被保护。

本书面描述使用示例来公开本发明，包含最佳模式，并且还能够使本领域技术人员能够实施本发明，包含制作和使用任何装置或系统以及实现任何合并的方法。本发明的可取得专利范围由权利要求来限定，并且可包含本领域技术人员想起的其他示例。如果此类其他示例具有不同于权利要求的文字语言，或如果他们包含具有与权利要求的文字语言无实质不同的等同结构元件，他们旨在于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种装置，包括：

传感器，配置成检测电功率的使用；

可熔浪涌电阻器，串联耦合到所述传感器；以及

热金属氧化物变阻器（MOV），并联耦合到所述传感器。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器配置成在过电压事件期间将所述传感器从电源断开。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器、所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV被布置在电计量器壳体内。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器被布置在电计量器壳体内，并且所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV被布置在电计量器壳体的外面。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述传感器配置成检测与多相电源有关的电功率的所述使用。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV配置成接收与所述多相电源有关的电功率的第一相。

7.如权利要求6所述的装置，包括配置成接收与所述多相电源有关的电功率的第二相的第二可熔浪涌电阻器和第二热MOV。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器配置成具有与所述热MOV的熔断时间相比较短的熔断时间。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述可熔浪涌电阻器的电阻配置成在过电压事件期间限制涌入电流。

10.一种方法，包括：

将具有电阻和时间电流曲线的可熔浪涌电阻器耦合到具有额定电压的热金属氧化物变阻器（MOV），其中基于所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV的保护参数的一个或多个来确定所述电阻、所述时间电流曲线和所述额定电压；以及

将所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV耦合到电计量器电路，其中所述可熔浪涌电阻器和所述热MOV配置成在过电压事件期间保护所述电计量器的组件。