地磁感应电流

摘要： 因太阳活动而引起的地磁扰动,会在地球表面感生出地电场,从而在地表附近的导体系统中产生地磁感应电流(GICs).太阳表面的异常活动而引起的磁暴会导致强烈的GICs,严重威胁电信设备、电网、油气管道和铁路运输网络等基础设施系统的安全运行,已经成为最严重的空间天气灾害之一.因此,对GICs进行深入研究以建立对其做出迅速预测的能力,在科学和应用方面都有重要意义.本文综述了GICs的研究进展,从引入空间天气的概念开始,将GICs作为从太阳活动到太阳风再到地球扰动的空间天气链的最终环节;重点阐述了GICs的计算中所涉及的三个步骤:地球表面地磁场重建、感应地电场的计算,以及地面导体系统中GICs计算;对每一步骤中主要方法的相关原理和应用做了简要介绍与评估;最后总结了当前GICs的研究现状,并对未来GICs的研究方向与挑战进行了展望.

摘要： 为准确分析电力变压器在地磁感应电流(GIC)作用下的温升特性,该文通过建立某500kV三相共体油浸式电力变压器的电磁-流热场耦合三维仿真模型,计算变压器满负载运行及不同GIC作用下其内部构件的损耗密度和温度场分布,并依据IEEEC57.163标准,计算GIC作用下变压器内部构件的动态温升曲线。仿真计算结果与设计值的良好吻合说明了该文计算结果的正确性。同时发现,受GIC影响后,电力变压器的夹件、拉板、油箱等的涡流损耗分布极不均匀,且随GIC电流的增加而增大。GIC脉冲作用下的变压器金属构件局部温度会急剧上升,在100A直流脉冲下,变压器主柱拉板的局部温升达到允许限值。研究结果可为GIC作用下大型变压器的耐受性能分析提供重要参考依据。

摘要： 地质勘测资料表明,地下存在电性各向异性介质,因此在研究地磁扰动(GMD)地电场时需要考虑各向异性介质的影响。建立包含各向异性介质的大地电导率模型,研究电性结构不均匀及各向异性介质对地电场分布的影响。结合新疆地区部分数据构建各向异性大地电导率模型计算GMD地电场。通过各向同性大地电导率模型对比,发现各向异性区域内主轴电导率的变化将会对该区域内相应方向上的地电场及周边的地电场产生影响,其变化规律与各向异性区域周边存在的高导或高阻体相关。结合电网结构参数得到地磁感应电流(GIC),证明虽然地下各项异性介质对地表感应地电场的大小影响较小,但由于计算GIC时通过地电场沿输电线路积分得到等效电压源,存在误差的累积,将使GIC的计算误差增大。

摘要： 为研究地磁暴产生的地磁感应电流(GIC)对变压器励磁特性的影响,以中国安徽地区的蒙城观测台所测得地磁波动数据和皖南地区大地土壤电阻率参数为基础,建立该地区交流网架模型,基于平面波法计算得到地磁暴期间地磁场和地磁感应电流(GIC)分布,并通过变压器UMEC模型,分析GIC对所分析地区变压器励磁特性的影响,利用CDEGS实现地磁场、电力系统网架与GIC侵害变压器的联合仿真,进一步确定地磁暴期间GIC计算与风险评估.结果表明:受强太阳风暴的影响,地磁暴对所分析地区交流电网造成强烈冲击影响,其电网中所感应到的GIC要比直流输电的影响大得多,同时造成变压器励磁电流的峰值增大.文中所提方法能够为电力系统中GIC的计算与其对变压器偏磁特性的影响提供参考.

摘要： 利用两段线性直线表示变压器铁心i-?曲线,推导得到了地磁感应电流(GIC)与变压器无功功率之间的静态数学关系.在此基础上,考虑GIC准直流特性以及变压器三角形联结绕组对零序磁通的影响,搭建了磁暴期间变压器铁心准直流零序等效电路模型,用于计算实际作用于变压器铁心的直流大小和无功损耗.运用经过插值处理的实测GIC秒数据,对一台1000kV交流变压器和一台800kV换流变压器进行了仿真计算.结果表明当考虑GIC准直流特性时,三角形联结绕组的存在会影响变压器无功损耗且这种影响在GIC流向发生转变所对应的波形过零点阶段尤为显著,相同GIC下换流变压器受到的影响更大.通过灵敏度分析,找到了决定变压器无功损耗受GIC准直流特性影响大小的主要参数.

摘要： 快速准确地计算地磁感应电流是利用电网调度预防地磁扰动(GMD)灾害的基础.基于大地电性结构模型利用有限元计算GMD地电场的方法,具有工作量大、耗时长的缺点,不能满足调度防灾的需求.提出对输电线路进行微元化处理,利用变异函数和滑动加权平均进行视电阻率估计,结合地磁台地磁场实测数据直接计算微元GMD地电场.仿真实验结果表明,与建立大范围大地电导率模型并采用有限元计算的方法相比,利用视电阻率计算GMD地电场的方法省略了复杂的大地建模过程,提高了计算精度,缩短了运算时间,可为电网调度防治GMD灾害提供基础算法.

摘要： 针对传统电容隔直措施抑制地磁感应电流(GIC)存在风险转移以及目前优化目标的单一性,提出了基于多目标离散粒子群算法的电阻抑制措施优化方法以及考虑暂态量变化的评价指标.以地磁感应电流的Benchmark标准算例为例,将各电压等级变压器中性点GIC低于限值作为约束条件,电阻装置数最少和中性点GIC总和最少作为优化目标,获得了抑制措施的优化方案.基于标准算例在Powerworld中的动态模型,研究了不同时变感应地电场作用下电网暂态量的变化规律.利用发电机无功剩余量、母线电压偏移量和电压暂降时间作为评价指标,分析了优化方案的效果.结果表明:对于相同的3台装置,相比于电容隔直措施导致的风险转移,电阻优化方案可使抑制装置的数量和电网GIC达到全局最优,各变电站节点的GIC均在各自限值以下,全网GIC降至限值384 A以下;动态模型下,系统受地磁扰动影响时,电阻方案能够减小发电机无功出力,在1 V/km的电场下,未治理的无功剩余量从原来超出最大出力的3倍降至剩余量为限值的20％,电阻方案能够维持节点电压稳定,节点电压最大偏移量从39.73％ 降低至13.68％,电压暂降最大持续时间从1.2 s降至0.8 s,系统抵抗扰动的能力提高,暂态响应评价指标说明了电阻方案的有效性.

摘要： 直流输电工程建设中大量采用电容隔离装置治理偏磁电流,这种治理方法会导致电网GIC(地磁感应电流)的重新分布,使电网发生地磁暴事故或灾害的风险增加.针对溪洛渡—浙西±800 kV直流工程金丝接地极近区的电网,建立了500 kV电网的GIC模型,根据1989年3月13日、2004年11月7日及2017年9月7日GMD(地磁扰动)数据,分别计算了电容隔离装置投入前后电网的GIC水平.研究结果表明,采用电容隔离装置治理后,500 kV某变电站变压器中性点的GIC从10 A水平增大为90 A水平,使该变电站成为GIC事故高风险站点.

摘要： 高空核爆电磁脉冲晚期效应(E3)会引起地磁场剧烈变化并形成地面感应电场.感应电场等效为激励源与地面长距离导体和大地构成回路,产生地磁感应电流 (GIC).GIC可引起牵引供电系统中变压器直流偏磁,从而严重威胁牵引供电系统的安全运行.本文基于平面波理论、分层大地电导率模型并结合牵引供电系统的电路模型,提出E3作用下的牵引供电系统GIC算法,并以带回流线的直接供电方式的铁路牵引供电系统为例,首次计算了系统GIC情况.结果表明,该供电方式下牵引供电系统中的GIC远大于系统中变压器等设备的耐受值,为进一步研究E3作用下牵引供电系统效应及我国铁路设备选型、灾害防治等提供支撑.

摘要： Testing of a Module for Electrical Substations to Demonstrate HEMP and IEMI Protection and GIC Detection摘要:为了保证安装在变电站中的模块设计的可行性,该模块可以防止电磁武器的早期高空核爆电磁脉冲(E1 HEMP)和有意电磁干扰(IEMI)等大功率电磁干扰,本文进行了一系列测试并给出了相应测试结果。关键词:HEMP;IEMI;地磁感应电流;辐射和传导测试根据MIL-STD-188-125-1和IEC 61000-5-10的原则,需要进行相关试验,以确保设计充分。本文涉及的内容包括:●评估模块及其门的屏蔽效能;●确定外部场地电缆上的感应电流;●评估和选择场地电缆上的电缆屏蔽层。

摘要： 磁暴发生时产生的地磁感应电流(Geomagnetically induced currents,缩写为"GIC")导致输电线路的超载、油气管道的腐蚀、电报电话等通讯质量的下降或中断等现象(马晓冰等,2005),GIC的大小与电磁场源和地下电性结构有关.王泽忠等(2014)的研究表明,在同一磁暴条件下,介质电阻率越大,感应地电场越大而感应大地电流越小.在中国东北地区(N>42°,E>120°)，共有14个地电场以及10个地磁场台站，大多数为分钟采样且连续观测。2015年3月16日6:20UT-18日，全球范围内爆发了DST<-200nT的特大磁暴，在上述区域内的观测站收到非常强烈的扰动信号。本文基于对此次磁暴的电磁场观测数据，通过平面波模型计算感应大地电流矢量，再根据前人(赵国泽等，2001,等)大地电磁结果并结合大地构造给出深部电导率模型，分析不同深度电流矢量的方向性，该结果可能进一步反馈于己知场源讨论深部电性结构的应用。

摘要： 强磁暴期间,太阳大尺度爆发活动引起的空间天气灾害可能会对包括中低纬区域在内的全球电网系统造成严重影响.鉴于中低纬区域地磁感应电流观测数据样本少信号弱的情况,本文提出了一种识别中低纬电网GIC弱信号的方法,即运用聚类经验模态分解和希尔伯特变换从电网监测信号中提取出磁暴扰动成分,并通过扰动能量指标识别出该信号对磁暴的响应.该方法能结合电网的实际对监测区域各变压器潜在的GIC影响做初步预测,从而更好地为偏磁治理方案及电网设备选型提供有效的参考.

摘要： 由于地磁暴还难以准确预测及其在电网产生的地磁感应电流(GIC)复杂,地磁暴原因导致的电网灾害被认为是难以解决的难题.根据前期研究发现的中国(中低纬)电网的GIC的特征,以及输电线路终端变电站的GIC比较大、中间变电站的GIC比较小的特点,提出了通过在GIC电网灾害高风险变电站的变压器中性点串接小电阻,实现所有变压器均摊电网的GIC思路的地磁暴电网灾害的治理方法,针对中国新建的1000kV特高压电网完成了串接小电阻治理方法的实验性研究.研究的结果表明:在几个GIC电网灾害高风险变电站变压器中性点串接不超过国家标准规定小电阻,就能有效地改变整个电网的GIC分布,使流入全网所有变压器的GIC不超过规定的限值,比串接电容的治理方法更安全、经济性更好,该方法也适用于治理HVDC原因的直流干扰.

摘要： 磁暴引起的管道地磁感应电流(GIC)会加剧金属管道的腐蚀,干扰阴极保护系统,从而减少管道使用寿命甚至危及管道安全.本文采用回路电流法计算管道GIC和管地电位分布,此方法将管道模拟成传输线,在此基础上建立管道的电路模型,再利用回路电流法计算管道GIC,并得到管地电位沿管道的分布.本文将此方法应用于芬兰天然气管道GIC和管地电位的计算,计算结果与分布源传输线(DSTL)理论计算结果基本一致,从而验证了此方法的准确性.

摘要： 直流偏磁可能影响电流互感器(TA)的暂态传变特性,威胁差动保护的正确动作和电力系统的安全运行.与高压直流输电(HVDC)引起的直流偏磁相比,地磁感应电流(GIC)产生的偏置磁通对TA暂态传变特性的影响情况更为复杂,GIC本身的随机性和时变性决定了其不能和纯直流引起的偏磁视作等同,而应加以区分.本文研究了由GIC引发的直流偏磁以及由HVDC引发的直流偏磁对TA影响的异同,结合TA等值电路,对GIC引起TA饱和的机理进行理论分析,并在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,根据GIC的特征用低频余弦量对其进行模拟,仿真分析了由GIC引起的TA暂态饱和及局部暂态饱和现象,研究了其对变压器差动保护的影响.研究结果表明,GIC可能通过影响TA的暂态传变特性从而对变压器差动保护产生影响,GIC对电网安全稳定运行的威胁亟需引起人们的重视.

摘要： 2009年3月,美国国家科学院发布了2012年地球将遭遇强烈太阳风暴的警告,称其破坏力将远远超过"卡特里娜"飓风,其中,受影响最大的是电网。通过对第23太阳周几次磁暴期间,广东岭澳500kV电网地磁感应电流(GIC)实测数据,2010年西北陕甘青宁750kV电网GIC计算结果,以及500kV～1000kV电网结构、特点和1859年超级磁暴的分析,阐述了极端空间天气对我国未来特高压、大规模电网安全的可能影响,提出了应对强烈太阳风暴的研究建议。

摘要： 空间天气是指由太阳活动导致的日地空间、地球中高层大气和电离层、地球磁场与辐射环境等系统变化.空间天气灾害是指由于空间天气因素造成天基或地基技术系统功能下降或者报废、宇航员等人员健康受到损害,从而导致国民经济蒙受损失、国家安全受到威胁.课题首次形成了评估典型灾害性空间天气影响高技术系统的指标体系，对开展空间天气灾害监测预警服务具有重要的参考价值和指导意义；搭建的空间天气灾害监测预警示范平台初步满足对短波通信质量、星地通信质量及长距离电网GIC等空间天气效应的监测预警需求。课题的研究成果转入业务应用后，将有效提升我国对空间天气灾害的监测预警服务水平，并对于确保国家通信、导航、电力等重点行业的稳定运行具有重要意义。

摘要： 空间天气是指由太阳活动导致的日地空间、地球中高层大气和电离层、地球磁场与辐射环境等系统变化.空间天气灾害是指由于空间天气因素造成天基或地基技术系统功能下降或者报废、宇航员等人员健康受到损害,从而导致国民经济蒙受损失、国家安全受到威胁.课题首次形成了评估典型灾害性空间天气影响高技术系统的指标体系，对开展空间天气灾害监测预警服务具有重要的参考价值和指导意义；搭建的空间天气灾害监测预警示范平台初步满足对短波通信质量、星地通信质量及长距离电网GIC等空间天气效应的监测预警需求。课题的研究成果转入业务应用后，将有效提升我国对空间天气灾害的监测预警服务水平，并对于确保国家通信、导航、电力等重点行业的稳定运行具有重要意义。

摘要： 空间天气是指由太阳活动导致的日地空间、地球中高层大气和电离层、地球磁场与辐射环境等系统变化.空间天气灾害是指由于空间天气因素造成天基或地基技术系统功能下降或者报废、宇航员等人员健康受到损害,从而导致国民经济蒙受损失、国家安全受到威胁.课题首次形成了评估典型灾害性空间天气影响高技术系统的指标体系，对开展空间天气灾害监测预警服务具有重要的参考价值和指导意义；搭建的空间天气灾害监测预警示范平台初步满足对短波通信质量、星地通信质量及长距离电网GIC等空间天气效应的监测预警需求。课题的研究成果转入业务应用后，将有效提升我国对空间天气灾害的监测预警服务水平，并对于确保国家通信、导航、电力等重点行业的稳定运行具有重要意义。

摘要： 空间天气是指由太阳活动导致的日地空间、地球中高层大气和电离层、地球磁场与辐射环境等系统变化.空间天气灾害是指由于空间天气因素造成天基或地基技术系统功能下降或者报废、宇航员等人员健康受到损害,从而导致国民经济蒙受损失、国家安全受到威胁.课题首次形成了评估典型灾害性空间天气影响高技术系统的指标体系，对开展空间天气灾害监测预警服务具有重要的参考价值和指导意义；搭建的空间天气灾害监测预警示范平台初步满足对短波通信质量、星地通信质量及长距离电网GIC等空间天气效应的监测预警需求。课题的研究成果转入业务应用后，将有效提升我国对空间天气灾害的监测预警服务水平，并对于确保国家通信、导航、电力等重点行业的稳定运行具有重要意义。

摘要： 本发明涉及一种埋地管道地磁感应电流GIC的非接触式测量装置及方法，埋地管道地磁感应电流GIC的非接触式测量装置包括复合磁通门探头、电源模块、信号调理模块、微处理器、存储模块、本地通讯模块和远程通讯模块；针对螺旋焊缝管道地磁感应电流GIC的特点，采用测量装置对螺旋焊缝管道中螺旋线电流产生的磁感应强度进行采集和电流的计算，以实现螺旋焊缝管道地磁感应电流GIC的精确测量。本发明针对已有技术所存在的缺点，给出了螺旋焊缝管道的电流模型及GIC测量方法，该方法根据螺旋焊缝管道的制作工艺，将管道中流动的电流以螺旋线的轨迹进行建模，提高了模型的精确性，使测量得出的GIC与实际电流值更接近，更加真实的反映管道内的GIC大小。

摘要： 本发明涉及用于保护变压器免受地磁感应电流影响的保护装置。具体而言，本发明涉及一种用于变压器（4）的保护装置，所述保护装置借助于供应线路（2）在高压侧上连接到用于传输和分配电能的网络（12），其中，所述变压器（4）具有中性接地（13），其中，每个供应线路（2）借助于接地变压器（1）连接到地面（11），其中，所述接地变压器（1）具有低于所述中性接地（13）的中性点电阻（R

摘要： 本发明公开一种电网地磁感应电流的控制方法及系统。本发明首先构建地磁感应电流模型；根据地磁感应电流模型计算各变电站中性点的地磁感应电流，得到计算值；判断各计算值与各实测值的差值是否均小于设定阈值，若是，则根据地磁感应电流模型获得地磁感应电流的分布特征；根据分布特征确定各变电站中性点串接电阻的阻值；实时获取各变电站中性点的地磁感应电流的数值；判断各数值是否均小于或等于最大限值，若否，调整数值对应的变电站中性点串接电阻的阻值，直至所有变电站中性点GIC均在限值范围之内，直到此次地磁暴结束。本发明可以实时防御地磁暴对电网的灾害影响，提高电网的抗磁暴风险能力，保证电网的安全运行。

摘要： 一种计及地磁感应电流影响的相间距离III段保护新方法，所述方法包括：A、检测

摘要： 一种基于全球三维磁层数值模型(PPMLR‑MHD模型)，以卫星观测的太阳风参数为输入条件，通过对磁层、电离层电流体系进行积分来计算这些电流产生的地磁扰动，进而计算地表电网中的地磁感应电流，这解决了以往预测方法不适用于计算中低纬度地区GIC的问题，该方法计算的中低纬度地区电网中的GIC可以反映实际监测的地磁扰动计算的感应电流的基本特征。利用该方法，人们就可以根据上游卫星观测的太阳风参数，及时地对中低纬度地区的某地电网中的GIC大小进行计算，进而对电网是否会遭受灾害性空间天气事件的侵害做出评估，并采取积极的防御措施避免造成严重的经济和社会损失。

摘要： 本发明公开了高压电网地磁感应电流建模与评估方法，该方法包括：利用绝对观测和相对观测方法对地磁场的各要素进行测量；利用地磁数据插值方法处理地磁数据差异；基于平面波法计算感应地电场，并构建GIC的等效电路模型，根据GIC的等效电路模型计算电网GIC。相对现有技术，本发明结合我国大地实际电性结构，攻克了高压电网中地电场与GIC的评估难题，计算准确度高，可靠性强，具有良好的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于工程算法评估地磁感应电流无功扰动效应的方法，包括：获取地磁数据，并确认大地电导率，其中，地磁数据包括地磁台站观测的地磁扰动数据；根据地磁数据和大地电导率建立大地电导率模型，利用大地电导率模型计算感应地电场；建立电网等效模型，并求解电网节点和支路的地磁感应电流GIC，其中，节点和支路的地磁感应电流GIC包括变压器中性点GIC；根据工程算法和变压器中性点GIC计算GIC次生变压器无功损耗。本发明可以准确地计算GIC次生变压器无功损耗，避免电网变压器群发的无功扰动威胁电网安全，为电网的平稳运行提供支撑。

摘要： 公开了一种用于发电厂站的地磁感应电流GIC预测的方法，采用位于日地引力平衡点L1点的ACE卫星太阳风实时参数，通过BP神经网络模型，实现提前一小时预测地磁暴地磁扰动数据，再结合高风险厂站GIC计算模型，可实现快速、实时提前一小时预测电网高风险厂站GIC量值，能为电力系统运行调度和检修维护部门制定地磁暴防灾减灾策略提供重要参考依据。

摘要： 本发明涉及一种埋地管道地磁感应电流GIC的非接触式测量装置及方法，埋地管道地磁感应电流GIC的非接触式测量装置包括复合磁通门探头、电源模块、信号调理模块、微处理器、存储模块、本地通讯模块和远程通讯模块；针对螺旋焊缝管道地磁感应电流GIC的特点，采用测量装置对螺旋焊缝管道中螺旋线电流产生的磁感应强度进行采集和电流的计算，以实现螺旋焊缝管道地磁感应电流GIC的精确测量。本发明针对已有技术所存在的缺点，给出了螺旋焊缝管道的电流模型及GIC测量方法，该方法根据螺旋焊缝管道的制作工艺，将管道中流动的电流以螺旋线的轨迹进行建模，提高了模型的精确性，使测量得出的GIC与实际电流值更接近，更加真实的反映管道内的GIC大小。

摘要： 本发明公开一种电网地磁感应电流的控制方法及系统。本发明首先构建地磁感应电流模型；根据地磁感应电流模型计算各变电站中性点的地磁感应电流，得到计算值；判断各计算值与各实测值的差值是否均小于设定阈值，若是，则根据地磁感应电流模型获得地磁感应电流的分布特征；根据分布特征确定各变电站中性点串接电阻的阻值；实时获取各变电站中性点的地磁感应电流的数值；判断各数值是否均小于或等于最大限值，若否，调整数值对应的变电站中性点串接电阻的阻值，直至所有变电站中性点GIC均在限值范围之内，直到此次地磁暴结束。本发明可以实时防御地磁暴对电网的灾害影响，提高电网的抗磁暴风险能力，保证电网的安全运行。