电力和公用事业公司现在必须考虑其站点内的电磁干扰和电磁脉冲威胁

作者：Paul Currie，总监，MPE Ltd

 

近年来，特别是美国和欧盟都加强了立法，电力和公用事业公司不得不考虑其场所内的电磁干扰（EMI）和电磁脉冲（EMP）威胁。现在的立法规定，必须考虑电力系统对EMI或EMP造成的中断或损坏的恢复能力，因此这经常出现在最终用户风险登记簿上。

电力和公用事业应用（包括发电、配电和控制设施）以及最新的商业环境（如电动汽车测试用消声室）的技术需求各不相同，而且不断增加。在这些市场领域中，位于利物浦的高性能EMC和EMP保护滤波器和电容器制造商MPE Ltd见证了其业务需求和增长方面的一些最重大变化。

 

在设备密集的环境中，始终需要确保位于同一位置的不同系统之间的有效电磁兼容性（EMC），但最近对弹性的担忧已上升到议事日程的首位。在大多数应用中，系统现在必须每周7天、每天24小时可用，并且安全可靠地运行，不会因干扰而中断服务。MPE的滤波解决方案解决了这些对弹性和法规遵从性的需求。

 

MPE有向欧洲和美国电力行业提供EMC和EMP滤波器解决方案的历史，之前曾为英国国家基础设施保护中心（CPNI）、美国东北工程委员会（ECNE）和挪威Stattnet等组织做过演讲，该公司在该领域的业务继续显著增长。

 

图1：1200A MPE HEMP滤波器

 

例如，在过去20年中，MPE被要求为斯堪的纳维亚地区的众多定制电磁屏蔽保护应用提供建议、指定和制造。它们包括EMP和TEMPEST保护，虽然大多数应用都在关键基础设施上，因此无法命名，但最常见的应用是电力和公用事业客户。

 

在这些客户中，共同的主题是对高性能的要求——要么满足苛刻的军事标准，要么在整个频谱中实现高插入损耗。

 

此类应用的一个显著例子是一个项目，其中滤波器需要在EMP和TEMPEST范围内具有高水平的衰减，同时机械上处在最小空间包络内，并满足项目特定的其他要求。

 

为此，MPE开发了源自其成熟的CleanPower滤波器系列的定制滤波器。在电气方面，滤波器经过定制，可提供更高的衰减水平，而在机械方面，滤波器的设计可容纳额外的电气部件，以在与MPE标准滤波器类似的占地面积内实现这种高衰减。

 

作为迭代设计过程和与客户对话的一部分，然后使用定制接螺柱对滤波器进行进一步定制，从而大大节省现场安装时间，并根据具体应用要求进行涂漆。

 

在美国，其他值得注意的应用是，MPE为美国各地的许多商业发电厂以及美国东海岸的一家美国海军发电厂制造和供应大量高性能HEMP保护滤波器。

 

MPE提供的HEMP滤波器为符合Mil-Std-188-125脉冲电流注入（PCI）要求的美国海军发电厂提供保护级别，最小衰减级别为100dB。制造的滤波器包括一些高达4800A的三相480V交流设计。新型设计元素包括定制的机械外壳和独特的母线配置，以满足现场的特定要求。

 

近年来，MPE在导弹防御方面为美国空军提供了Mil-Std-188-125 HEMP防护滤波器，其中包括美国空军最北端的弹道导弹预警系统基地——格陵兰岛西北海岸的图勒空军基地和阿拉斯加州德纳利区的Clear空军基地。

 

图2：阿拉斯加州德纳利区美国空军Clear空军基地（AFB）

 

在阿拉斯加州，HEMP解决方案被用于加固现场的发电厂，称为“特殊保护措施”。进入发电厂的一次电源从屏蔽区引出，为冷水机组、加热系统和现场电力需求供电。提供的MPE滤波器为模块化结构，包括两线和四线两种类型，电流额定值从32A到400A不等。

 

图3：格陵兰美国空军图勒空军基地的BMEWS雷达

 

在其所有应用中，MPE滤波器解决方案都被指定为确保不间断的电气操作和抵抗EMI和EMP影响的弹性，这是自然现象或更具针对性和针对性的活动的结果。后一种威胁通常被称为故意电磁干扰（IEMI）。

 

自20世纪90年代以来，电子界一直在讨论和报告此类EMI和EMP事件的潜在大规模影响。关于高空核爆（HEMP）或太阳风暴产生的地磁感应电流（GIC）等自然现象产生的脉冲效应的论文和演讲几乎已司空见惯。

 

最近，讨论逐渐集中在更有针对性、局部性或战术性的EMP事件上，并扩展到国防领域之外，包括商业和工业组织、公共当局及其基础设施。

 

虽然局部战术EMP攻击的影响可能不如战略EMP攻击那么显著，但很明显，局部攻击的威胁和可能性要大得多。人们普遍认为，由动机和目标不同的不良行为者策划此类环境管理计划的可能性也显著增加。公司总部、银行、金融机构、大宗商品和证券交易所可能很容易受到攻击。

 

结果可能仅限于对服务或运营的轻微干扰，或控制室监测器冻结几分钟。但是，如果有足够的功率和与目标的合理距离，影响很容易导致整个系统停机，并需要重置和重新启动服务器。在最坏的情况下，结果将是计算机芯片和电子设备遭到破坏，无法从系统中恢复数据。

 

令人不安的是，在组织层面，S＆C Electric的2018年商业和工业电力可靠性状况报告发现，18%的受访公司因其最严重的停电而遭受了超过100000美元的损失，而一半受访客户在过去一年中经历了超过一小时的停电。同样的调查显示，25%的公司报告每月至少有一次停电。同样，人们普遍认为，此类系统停机的百分比是由于EMI或EMP活动造成的。

 

除了停机造成的损失外，根据2018年5月发布的网络和信息安全（NIS）欧盟法等最新立法，现在可以对组织征收惩罚性赔偿金，这意味着不能再忽视电磁干扰的有害影响。

 

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