Philip F. Keebler,
EMC Group, Electric Power Research Institute
作为公共事业运行的核电站20多年来一直在处理电磁干扰问题。许多影响核电站内仪器和控制设备(I&C)运行的早期问题是由在系统机柜和电缆附近使用无线通信设备(WTDs)(如射频步谈机,移动电话等)引起的。减少无线通信设备电磁干扰最简单和有效的方法是在安装仪器和控制设备的机柜和区域附近划分禁区。在已有核电站使用禁区这种方法存在一定问题。例如,有的核电站不得不扩大某些区域的面积,如果在这些区域使用新的无线通信设备,禁区的效果将大打折扣,这最终会导致I&C设备运行和电磁防护的风险。有些扩大区域的面积能达到2000平方英尺。而且有的区域还侵占了人们日常活动的范围。
即使是设计新的核电站,禁区也会产生一些问题。有的核电站规划和设计者决定不采用禁区,他们认为,即使有的项目规划良好,有效限制了无线通信设备在这些区域内的使用,它们仍然具有产生电磁干扰问题的高风险。禁区策略的成功与否取决于是否限制在这些区域使用无线通信设备。然而,在系统维护和故障排除时,核电站工程师和技术人员在I&C设备区域附近必须要使用他们的无线通信设备,即使机柜门处于打开的状态。而且,控制无线通信设备的使用,特别是射频步谈机,也会为核电站工作人员带来一些问题。如果射频发射机按照功率等级分类,那么核电站员工可能需要使用并不存在的低频率射频发射机。此时,在发生紧急情况时,高功率射频发射机可能是唯一可选的选项。
这篇文献的第1部分介绍了已有核电站的禁区问题。过去的电力科学研究院提供了有用的电磁兼容设计指南,该指南用于避免发生在过去17年中核电站电磁环境状态下的电磁干扰问题。然而,随着已有核电站中数字I&C设备使用增多,而新核电站中计划大量使用这种设备,并且在核电站中使用无线通信设备的需求增加,电磁环境的改变要求产生控制在今天和将来的核电站中电磁兼容及EMI相关风险的更为有效的新方法。
背景介绍——电力科学研究院原有报告中禁区的来源
核电站对于电磁干扰需要很高的防护度。为了实现这个目的,电力科学研究院原来颁布了一系列指南,指南中采用了进行电磁测试的方法,并基于测试的数据建立了推荐的发射和抗扰度水平,测试和电磁管理策略。EPRI TR-102323版本1在它的摘要中描述:
核电站的数字升级需要进行昂贵的,具体地点的电磁测试以表明电磁干扰不会影响敏感电子设备的运行。有的团体需要更完整地理解电磁干扰问题并提供合理的技术方案,他们促进了这项研究。基于核电站内发射水平和预期的干扰类型及水平,制定了设备敏感度测试指南。基于分析数据得到的水平是比较保守的。工作组确定了获得额外发射数据以验证这些指南的规范,开发了设备发射测试的准则,限制了核电站的最高可测发射,并消除了现场测试的需求。这份报告包括最小电磁干扰限制实际方案和设备及核电站发射水平指南。
版本1 (Rev. 1)中对于已有报告的最大改变是“将核电站允许发射限值和抗扰度限值间的冗余从6dB增加到8dB”。然而,这个报告里并未给出做出此改变的技术基础。关于8dB冗余的讨论在第7章的报告中提到:
8dB的核电站发射限值低于推荐的设备抗扰度测试水平。当公共设施工程师确定他们核电站的发射值是否与推荐的敏感度测试水平存在足够界限,从而采用报告中给出的通用敏感度限值时,选择8dB限值只是为其提供了一个参考点。选择低于推荐敏感度水平的8dB核电站发射,是为了在确定报告中规范是否适用于特定设备时提供额外的保守考虑。
虽然该报告提供了利用策略研究核电站发射的方法,并由此及其他信息开发了一个电磁防护计划,甚至在报告版本1的结论部分给出了过度依赖核电站电磁测量数据的危害。
团队成员的经验表明核电站工业的EMI/RFI问题主要来源于非频发的瞬态干扰和非稳态电磁干扰。各种工业标准对瞬态干扰进行了很好的研究和记载。这些工业标准不需要进行现场发射测试(勘测),作为替代的方法,它们基于预期的最大核电站EMI/RFI水平确定设备的敏感度测试水平。短时内记录的稳态发射不可能捕捉瞬态事件。移动发射机是唯一可能影响数字设备运行的EMI/RFI发射机。我们可以合理的得出稳态测试对于确定对数字系统产生的威胁不是很有用。
基于对核电站电磁干扰源的理解,进行了通用发射测试以确定稳态和瞬态电磁干扰,并开发了关键安全系统的最高观测环境的程序。
报告的以前版本主要关注于核电站电磁测试获得的数据,他们也认识到仅仅依赖于这些数据的危害。尤应指出,大多数干扰问题是由非频发的瞬态事件引起这个事实也得到了认识。指南仅仅关注于这个论述,“移动接收机是影响数字设备运行的唯一EMI/RFI发射机”。必须对这点进行修正,并强调在已有核电站和新建核电站中广泛使用智能无线通信设备带来的风险。虽然已经确定了某些移动发射机产生的风险,但在I&C设备周围使用现代蜂窝电话和其他无线通信设备产生的实际风险应在核电站管理计划中提出。
通过调查核电站电磁环境的已有数据,包括稳态和瞬态情况,推荐采用确定干扰防护所需水平这个策略,并推荐了设备的发射和抗扰度水平及相应测试。为了保证不超过抗扰度水平,EPRI TR-102323报告的以前版本推荐使用禁区以保证电磁和射频源远离I&C系统。根据版本1的第6章,以下的章节讨论了移动式发射机的防护方法。
控制发射源
移动发射机(步谈机)
1 正确管理控制移动发射机对于保护EMI/RFI敏感设备很有必要。为了在发射机发射限值(4伏每米)和推荐设备敏感度限值(10伏每米)间提供至少8dB的裕量,必须保持最小发射机间隔距离。在已知设备功率水平和假设最高天线增益因子情况下可根据以下等式计算发射机场强:
版本1的4.1式
其中P为发射机的有效发射功率,单位为瓦;d为至发射机的距离,单位为米,Vd为场强,单位为伏每米。
一个有效辐射功率为3瓦的移动发射机在1米处产生的场强为9.5 V/m,2米处场强为4.75 V/m, 10米处的场强为0.95 V/m。场强随着距离线性衰减。作为替代方法,可根据电子工业标准(EIA),EIA-329,移动射频(20)的第二部分测试1米处的发射场强。
为了确定最小发射机间隔距离:
1 根据式6.1计算1米处的发射场强
2 参考图1(EPRI TR-102323版本1中的图6-1),根据计算得到的1米处发射场强确定最小发射机间隔距离。
采用最小间隔距离以确保在发射机发射水平和敏感设备测试水平间具有8dB的裕量。增加最小发射机间隔距离甚至限制发射机在EMI/RFI敏感设备所处房间的使用都是可接受的方案。集团认识到使用这些设备的需求,因此制定了这个指南以支持当发射机和EMI/RFI敏感设备不得不共处一室时这些设备的使用。
本章标题指明,“移动发射机(步谈机)”,此时报告主要是根据步谈机的使用而编制。下个报告将会讨论电弧焊并给出控制这种源的指南。报告假设移动无线设备的种类是有限的,通常有基于硬件的射频发射机,并主要具有单功能服务,对于实用目的而言步谈机是唯一关心的类型。对于这些发射机,采用禁区是一种有效的策略。从那时起,无线通信以各种方式快速增长。
使用数字技术的设备日益增长,它们通过软件控制,而不是传统的基于硬件射频进行控制。趋势是采用更多的多功能设备,这些设备采用各种协议在多频带上进行发射。非常流行的电子书阅读器可以证明,它们经常采用手机界面,能够运行在众多频带的任意频带,采用各种射频协议并具有WiFi射频功能。
这些设备越来越多的采用功率控制以使电池寿命最大化。这意味着完全相同的设备能够运行在不同频率,只需采用不同协议和改变其发射功率。MIMO(多输入多输出)得到了广泛应用,这使有些设备能同时通过众多天线中的任意一个发射多个频率。一个非常成功的智能手机在它的边缘植入了三个天线。
EPRI TR-102323报告的版本2中,在图上(如下面图2所示)将版本1中规定的5V/m修改成了4V/m的最大发射限值。而且,增加了1/3的绝对最小防护距离。绘制的总距离从10米减少到4米。而且,在纵轴添加了子刻度以显示有效辐射功率和场强。虽然指南和用语保持相对一致,差别在于要求提供附加的电磁兼容防护,这也是在大面积规定禁区的难度所在。
EPRI TR-102323 (2004)的版本3保持图表不变,但在等式中加入了增益因子:
来自EPRI TR-102323版本3的等式4.1
虽然EPRI TR-102323报告版本2和3的变化说明了移动发射机威胁的复杂性,以及有效修改和规定禁区策略的难度,但是它们对于移动发射机的观点相对比较一致,在所有三个版本中都在章节标题部分保留了步谈机。
然而,有些情况下禁区不能提供所需的防护,反而越来越成为建立和实施时的负担。这是2008年12月在华盛顿召开的EPRI核电站电磁干扰工作组会议得出的一致结论,该会议由美国南方某团体的I&C工程师主持,他目前正在设计先进的核电站(有个核电站正在建设中)。
已发生的干扰事件证明了禁区策略不能为已有核电站的I&C系统提供想要的电磁兼容防护水平。当标准系统机柜的柜门打开时,在它附近使用移动无线传输设备(不总是步谈机)造成了许多已有核电站中I&C设备误动作,这些事件已被记录在案。
经常在未采用禁区的区域,引起故障的电磁能量无法被认出。例如,当高功率放电(HID)照明系统(磁力施压)尝试点燃一盏熄灭的灯时,启辉器会发射一串电磁脉冲。由于灯处于熄灭状态,启辉器会重复尝试点燃它,因此会产生连续的电磁脉冲。这种发射会造成另一房间的辐射监测器探测结果错误。故障灯产生的辐射电磁脉冲转化成一系列传导发射,并耦合到辐射监测系统的信号回路中。这会引发控制室的频发故障警报。
禁区失败的另一原因在于随着无线技术使用的日益增加,禁区的实施也成为问题。由于无线技术被采用并成了各种个人工作设备的重要部分,如维修工人和安全人员,但当禁区不允许工人采用这些工具完成他们的工作时,矛盾就产生了。由于无线技术使用的各种功能日益增加,这种矛盾日趋严重。而且,随着核电站安全需求的增加和对于潜在威胁的快速响应需求,对于安全和核电站人员,任何对移动无线设备的使用限制只会影响这些人员保护员工和核电站人员免受可能发生的灾难情况的响应效率。安全人员必须关注于保护核电站和员工,而不用担心受限于与安全相关的I&C系统。
一个I&C工程师和其他核电站人员的工作经常与系统机柜开着时使用移动无线设备有关。他们在维护和排查I&C系统时,经常需要与不在核电站的人员进行通信。没有这些通信,为I&C系统提供在线支持所进行的标准程序则无法进行。
而且,先进核电站的设计者会考虑到,禁区策略的使用会产生关于核电站移动无线设备“可以使用”及“不能使用”的清单。如果基于无线设备是否会产生电磁干扰问题对它们进行隔离,当核电站人员管理这些分类清单时会产生其他的混淆。一个工程设计者就担心核电站人员如果使用同意使用的无线设备,有可能非同意使用的无线设备也会在核电站中使用,即使这是违背核电站规定的。
今天,核电站同意使用有些手机和无线电话,而不许使用其他无线设备。同意或不同意的决定有时基于错误的信息,不正确的测试结果,不完善的测试程序,或者无线设备数据,而这些数据会引起核电站人员怀疑设备是否会引起电磁干扰问题。
幸运的是,禁区只是防护设备免受电磁干扰(EMI)的三种方法之一。这三种方法是:
1 通过将发射设备与敏感设备隔离,使敏感设备远离不想要的电磁能量。这就是禁区策略。
2 在系统机柜级或外部连接到敏感设备的机柜内部采用附加的屏蔽或滤波以保护敏感设备。
3 对敏感设备进行设计以具有对抗不想要能量的自身抗扰性。
EPRI TR-102323的版本3和以前的版本,即发电站设备的电磁干扰测试指南中,由简单逻辑指导的应对移动发射机的禁区策略是这些策略中的首选。
采用禁区策略的优点和限制
在核电站前期,移动无线设备很少时,禁区有很明显的优点。然而,需要在已有核电站中进行数字I&C设备升级和继续设计更先进的核电站时,除非采用不同的策略否则它们就具有很多限制。禁区的优点有:
l 它们是通过各个分离的核电站直接控制。
l 它们能为各个核电站或区域的特定需求及条件进行定制。
l 禁区不需要专门的培训或设备。
l 它们不依赖于设备提供商,外部实验室或其他外部团体。
l 它们关注于具有问题的特定设备种类。
l 禁区不会增加设备成本或需要专门的设备安装经验。
禁区最真实的优点之一在于它们直接在每个单独的核电站控制之下。核电站不依赖于外部团体,如设备供应商或测试实验室。如果禁区策略失效,那是因为发生故障的核电站没有充分实施禁区策略。如果禁区的边界区域太小或它的尺寸不足以为某核电站使用已知厂商生产的移动无线设备提供电磁兼容防护,禁区策略也会在某种程度上失效。因此,如果有故障发生时,保持控制质量和在核电站实施禁区的责任应承担此后果。
禁区的另一优点在于它能为单独的核电站和核电站特定区域进行定制。例如,如果核电站某一区域对于干扰具有很高的抗扰性,那在此区域就不需要采用禁区。然而,对于另一核电站,如果采用了对于干扰更为敏感的不同设备,则需要对相应区域采用一定程度的防护。而且,核电站可能会不时调整它的禁区,例如在维护阶段,该区域处于下线状态,或当I&C设备升级到对于电磁能量更有抗扰性时,对禁区的要求会放松。能根据本地条件灵活调节禁区。
禁区还不需要专门的培训或设备。射频测试价格昂贵并且需要专业知识才能做好。这些因素增加了测试成本,也增加了达不到所需测试效果的几率。采用不足的设备,在非认证测试实验室或通过未经过适当培训和具有一定经验的人员进行测试并不普遍。而采用禁区则避免了这些问题。
禁区的另一个好处同时也是它的重要缺陷。如果只是移动发射机,特别是步谈机会产生问题,那么禁区能使这些设备远离I&C设备。这避免了需要I&C系统花费成本和提高复杂性以提供很高的抗扰度。如果是步谈机产生的问题,那么将它们隔离是一种有效的解决方案。后面将在缺点那部分讨论这如何成为缺点的。
禁区还具有另一优点,就是它不会增加设备或安装成本。要求具有厂商习惯的射频抗扰度水平将不可避免的增加设备价格。典型的模式是当厂商要求满足新的要求时,他们很快实现了该要求但并没有提供有效的解决方案,如仅仅是添加了滤波和屏蔽,而这些方案都没有为该设备进行专门的设计。通常他们会依赖昂贵的屏蔽和滤波。原因在于他们很少设置专门的人员开发替代的解决方案。这也是他们想要避免重新设计设备带来的成本,而只是想找到保护他们已有电路或设备的简单方法。
随着时间的推移,厂商开始学习设计自身具有射频抗扰度的设备。这种解决方案通常只会增加一点甚至不增加设备的成本,但需要更丰富的专门知识。当厂商具有这方面专业知识的员工并迫于市场压力不得不提高抗扰度和降低成本时,他们通常采用这种方法。在厂商意识到电磁干扰问题,特别是由于这个问题使他们不得不以赔偿用户金钱而了结时,他们也会重新设计以提高产品的电磁兼容防护水平。结果是,设计更高的射频抗扰度水平在长期的运行过程中不会太大程度增加设备的成本,只是在短期内会增加成本。
禁区的这些优点是很明显的,它解释了为什么在EPRI TR-102323的早期版本中采用这个策略的原因。很有必要注意到在采用一种混合策略时,禁区是很经得起考验的。实际上,EPRI TR-102323报告并不过多依赖于禁区,而只是推荐它们作为包含发射和抗扰度测试的电磁干扰控制策略的一部分。根据这个观点,问题不在于是否使用禁区,而在于核电站在现有和将来的电磁环境中运行时,如何优化和协调使用禁区及其他控制策略。
禁区的缺点也很明显,并且修改和制定它禁区的人员也很好认识到了这些缺点。它们包括:
l 禁区的执行很难甚至是不可能的。
l 禁区的实施越发困难甚至是不可能的。
l 它们会花费每个核电站的时间和资源。
l 即使核电站使用相同的设计,它们禁区的形状和面积也会不同;这些核电站的禁区差别足以使系统级策略的设计和实施差别很大,而这些策略用于限制无线传输设备的使用。
l 实际中经常需要采用无线技术执行必要的工作功能,而禁区的使用常与此矛盾。
l 禁区是用于简化问题的产物,它也是一种具有一定缺陷的解决方案。
l 禁区经常采用过于保守的通用规则。
l 由于物理障碍(如铁路,阶梯,其它设备)的限制,不能在I&C系统附近完全实现禁区。
l 禁区可能会延伸进需要保留的区域及核电站人员频繁走动的过道。
l 设计禁区用于保护I&C设备免受无线传输设备(典型的如步谈机)发出的电磁能量影响。核电站努力控制无线传输设备的使用,特别是承包商和参观者使用的手机。如果核电站允许使用这些设备,那么某些禁区则无法为I&C设备提供足够的防护。
很难甚至是不可能实施禁区。因为它们需要控制敏感设备周围的大量区域。然而,经常很难甚至是不可能控制需要防护的区域。例如一个安装在墙边的I&C系统,墙的另一边允许使用无线传输设备,或者墙是临近停车场的外墙。如果要以某种确定的方式才可能对其进行控制的话,则很难控制驶入停车场的车辆上无线电的使用。特别当防护距离从3米增加到10米时,它超出了典型的房间尺寸并占用了一定的面积。有的禁区耗费了核电站的大量面积。
无线技术的突增使禁区的实施越来越成问题。无线设备目前引入了智能判决技术和编码以更为有效的利用未使用的频谱。图3展示的手机就是一个例子。越来越多种类的产品和应用使用了无线技术,这导致甚至确定哪些是无线设备都很困难。虽然医疗设备也引入了无线发射机,但它们的发射功率较低。如果在核电站工人体内植入了发射机,又如何实施禁区?
当使用禁区时,每个核电站必须安排人员并花费时间和精力制定和实施它们。当核电站选择使用一种能达到比以前技术高的功率水平的新无线技术时,必须要重新计算并确定新禁区的布局。需要修改的禁区不只一个而是很多(当有其他更为有效的策略可以采用时核电站人员为什么还要努力保持禁区的升级)。这是一个不间断的成本,它占用的资源其他地方通常也需要用到。而且,如果发生了故障,禁区的实施可能引发潜在的严重后果。必须有警惕的实施禁区以确保不会发生故障。然而这种持续的警惕通常需要过度保守和大量的监测,以确保连续和有效的兼容性。
禁区的另一问题在于他们通常会在需要保护敏感I&C设备和需要采用无线服务间产生矛盾。各种用途的无线技术的使用增长使这种问题更为普遍。一个工人使用并开始依赖无线工具以完成他们的工作,但随后他们被告知在禁区里进行维修,维护安全或其他工作时不能使用这些工作必需的工具。这种类型的矛盾时有发生,就像没有原因的规则一样。
由于人们经常按照通用规则制定禁区而不考虑无线设备的差异,这种类型的矛盾越演越烈。例如,如果发现在核电站使用手机会产生电磁干扰问题,那么就会禁止使用所有频带和所有功率等级的手机。然而,人们经常发现他们的手机不会产生干扰,此时禁区的划分看起来就比较武断和没有必要。这使有的核电站对所有的手机签发“完全同意”——这种策略对于I&C设备的运行是一种未知的风险。
原来的手机一般工作在800MHz频段,射频功率最大到2瓦。今天,大多数手机仍然工作在800MHz,同时还可以工作在1900MHz,此时最大功率为1瓦。而且,700MHz频段已经被拍卖,尽管目前还没有开发工作在此频段的设备。还计划拍卖先进无线服务频段(AWS),增加了高达2100MHz的频率。其他移动服务频段移至2300MHz和3500MHz。将来可以见到采用不同频率和功率等级的各种移动服务。对于这些服务禁区应该是相同的,因为大多数用户不能将一种服务与另一种服务区分开来,而且越来越多的设备能够工作在多频段,它们占用的频段由网络动态分配。
进一步的问题是手机和许多其他无线服务采用过度的功率控制。它们只使用需要的射频功率来维持它们的通信连接。手机能够将它们的射频功率变化到15dB,采用高达30的因子。当一个手机处于网络信号良好的地点时,它使用的功率是相同手机处于网络信号不好的地点时的1/30。禁区必须假设处于最坏情况下,假定设备运行在最大功率时进行控制。实际上,核电站无法控制设备使用了多少RF功率,而且功率是动态变化的。因此,如果手机供应商改变了网络的运行情况,核电站又如何得知呢?这会导致射频功率水平管理方式的改变。那时为了确保达到要求的防护水平,禁区策略的唯一选择就是保守化。
在已有核电站采用禁区来源于一种分析,即找出唯一产生电磁威胁的移动发射机,特别是步谈机,然后简单的将它们与I&C系统进行隔离,此时这种方法是有效的解决方案。但是难道只有移动发射机才是唯一的问题吗?移动发射机产生的电磁场影响比其他发射源的影响更糟糕吗?实际上,禁区只是防护的一种谬见。
实际上,存在虽然很少发生但是风险很大的低频,高影响事件。产生高水平电磁能量的两个低频事件例子是电磁脉冲(EMP)和使用电磁场进行恐怖主义。虽然这些事件很少发生,但他们是真正的风险。如果它们真的发生,核电站该如何应对?使I&C系统具有足够的抗扰度来应对移动发射机,也会增加它们承受其他发射源产生的电磁场的能力。
一般的核电站环境
禁区已成为在各种核电站环境中进行电磁兼容控制的一种方法,它还适用于核电站以外的其他产业。它是控制电磁干扰的一种有效方法。禁区使用的关键要素在于禁区控制的程度。环境控制越可靠,禁区策略就越有效。如果控制环境的能力下降,那么禁区策略的有效性也会下降。因此,保证禁区策略有效性的基本要求是能够控制敏感设备周围的环境。当敏感设备周围的环境不能控制时,不推荐采用禁区策略。
当核电站处于非例行停工和例行停工这两个特殊时期时,禁区不再适用。非例行停工时,每个核电站人员的目标是解决问题,从而使核电站重新开工。当核电站不能发电时,会损失大量的金钱。核电站工人无中断和障碍地工作只为了使核电站重新运行。在这段时期内,会大量使用射频设备。然而,不是所有的系统都完全下线。这对于核电站是绝对的。因为许多I&C系统需要保持在线以具有某种安全功能。这些系统的部分可能会采用禁区。
当非例行停工时,核电站和它的人员具有一定的时间来完成预定的工作(通常是加燃料)。核电站人员如果能早日开工并使核电站早日上线,他们会得到一定的奖励。此时,某种I&C系统必须具有多功能以正确并及时的工作。这些系统的部分可能会使用禁区。
当合理的效益存在矛盾时,禁区策略也具有一定的压力。为了实现电磁兼容,禁区可能是可取的方案。然而,对于为什么在禁区内设备附近仍然要使用无线设备,也可能有合理的原因。如果维修人员可以使用他们的手机或步谈机来确定设备功能或从其他核电站工程师处获得技术支持,那他们的效率会更高。许多禁区面积很大,他们给I&C系统的三种人员带来了麻烦,这三种人员分别是:在系统机柜处观察指示器和测试的人员,在禁区中央作为“中继器”发送消息到禁区外的人员,他们使信息能够传送到控制室或核电站其他区域。当空间有限且不同设备由于其功能性必须相邻放置时,这是产生的另一个例子。有各种原因会对禁区的使用造成压力。
禁区存在问题的一个简单原因在于其对核电站土地的需求量很大,且土地一般都比较昂贵。在环境中使大量空间闲置通常导致效率低小。展开设备需要更多的空间,从而造成金钱的浪费。而通常可用的空间是有限的。然而,即使有可用空间,它也会造成高成本的耗费。为特定I&C系统制定禁区可能永久标志着这些区域不能再用于其他功能。
由于这些原因,人们越来越多的拒绝使用禁区。负责在已有核电站进行数字升级和为先进核电站确定数字设备的设计者不希望在他们的核电站中看见禁区。电磁兼容控制的其他方法看起来更为有效。正确的进行屏蔽,滤波或提高抗扰度越来越成为进行电磁兼容控制喜欢采用的手段。
先进的核电站环境
考虑先进核电站环境时,禁区的缺点变得越来越中肯。看看将来,无线通信,数据传输和传感器网络的使用成为现实。使这些服务远离I&C系统运行的区域不仅越来越成问题,而且也是不方便的。实际上,有的I&C系统能从无线连接中受益很多,例如,对于分布式传感器网络。当把无线技术应用到各种设备类型后,实施禁区越来越成问题。因此,需要采用不同的方法提供需要的防护水平。
结论
这篇文章的1部分围绕禁区这个问题展开,它们描述了核电站的禁区策略,展示了EPRI研究核电站电磁兼容时定义的禁区的发展和使用历史。当无线服务还很少时,早期的禁区策略能够实现它们的目的。随着时间的发展,要制定保护数字I&C设备免受辐射威胁的更为有效的策略需要了解禁区的优点和缺点,正如文中所述。数字I&C设备对于辐射威胁的有效和动态防护必须是I&C系统的本身固有部分,从而使核电站工程师能够专注于核电站安全,运行,维护和升级,而不用受限于禁区使用带来的挑战。核电站面临的挑战更多,如果能提供高度的安全,这些挑战就能解决,并且减少的风险有助于团体保证核电站安全。这篇文献的第2部分将强调禁区策略的组成,主要关注I&C系统各层的抗扰度以建立整个系统的抗扰度。
参考文献
Philip F. Keebler管理着EPRI雷电和电磁兼容小组,该小组进行着电磁兼容现场测试,终端用户服务的电磁兼容测试,确定电磁兼容审计和电磁干扰解决方案。Keebler进行了个人电脑,雷电,医疗设备和网络数据中心设备的系统兼容性研究。雷电任务与确定电子荧光灯和高强度气体放电灯整流,电子荧光灯和高强度气体放电灯整流干扰,电子荧光灯和高强度气体放电灯整流故障,以及电子荧光灯和高强度气体放电灯故障等有一定联系。Keebler起草了测试协议并制定了与电源质量和电磁兼容相关SCRP任务的标准。他还作为编辑为电力线滤波制定新的电磁兼容标准,即IEEE1560。
翻译:石丹
校对:高攸纲
图1 推荐的最小隔离距离(单位为米),它是1米处接收机场强的函数(伏每米)。(EPRI TR-102323 (1997)版本1)
对应5伏每米的辐射限值的最大隔离距离
1米处的发射机场强(伏每米)
Figure 2. (Figure 6-1 in EPRI TR-102323 Rev. 2) Recommended minimum exclusion distance (in meters) as a function of transceiver field strength (V/m) at 1 meter. (EPRI TR-102323 (2000) Revision 2).
图2 (EPRI TR-102323版本2的图6-1)推荐的最小隔离距离(单位为米),它是1米处接收机场强(伏每米)的函数。(EPRI TR-102323 (2000)版本2)
对于4伏每米发射限值的最小隔离距离(米)
最小绝对值
1米处的发射机场强(伏每米)
1米处的有效功率(瓦)
Figure 3. An example of an innovative product (electronic book reader) that has an integrated cell phone transmitter.
图3 一个创新型产品的例子(电子图书阅读器),它具有一个集成的手机发射机