电网gic扰动及行星际扰动关系研究

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1、电网GIC扰动及行星际扰动关系研究第1章绪论1.1课题的提出空间天气扰动可能会引起地球磁场的急剧变化，地磁场的快速变化会在电网、输气管道等地面系统中产生地磁感应电流（geomagicallyinducedcurrent)，给这些系统带来危害。较大的GIC可引起电网电压下降，变压器半波饱和，直流偏磁，继电保护装置勿动，甚至可能导致严重的电网事故,例如1940年3月份，在地磁感应电流侵袭下，北美地区部分电网出现了无功波动、电压跌落等异常现象；1972年8月4日出现强磁暴，加拿大、美国的电网系统受到大范围影响，包括电容组件断开、变压器跳闹和电压跌落等。1989年

2、，GIC导致了加拿大魁北克大停电事故[7，8]。高磁讳地区地磁场更易受到空间环境扰动影响，地磁活动变化更频繁，所以GIC在高磁韩地区出现的几率更大，并且容易在长距离输电、东西走向的电力线路上产生。对我国而言虽所处祎度较低，总体上受空间天气影响较高讳地区小，但由于近年全国联网战略的规划实施，电网规模进一步扩大，出现了较多具有东西走向分量的长距离高压线路，这些类型的线路更易产生GIC，近几年GIC己对它们造成了一定危害[9]，例如：受GIC影响，我国的上河变电站在2001年-2002年期间多次发生变压器异常噪声现象，2004年11月10日，岭澳核电站的变压器中

3、性点检测到峰值高达75.5A的GIC，幅值远远高于直流输电时单极运行所产生的偏磁电流。采用六分裂导线的750kV电网的最大单位电阻为岭澳500kV电网的2/3，l000kV电网采用八分裂导线，其单位电阻最大仅为岭澳500kV电网的1/2，当再次发生诸如1859年9月、1989年3月的超强磁暴或2004年11月的强磁暴时，750kV电网及未来l000kv特高压电网的GIC理论值可达数百甚至近千安培[iG]。综上所述，可见防范GIC灾害是适应我国电网发展的迫切需求。.1.2行星际扰动，地磁暴和GIC的关系研究GIC的影响问题，首先要理清GIC和其驱动源的关系，

4、本节主要介绍本文研究中用到的空间物理知识，构建清晰的GIC成因的空间物理关系链。广义上，行星际空间包括各种行星系所处的宇宙空间，本文研究的行星际空间-特指地球和太阳之间的宇宙空间，行星际空间内的扰动变化称为行星际扰动。太阳的爆发活动会直接对太阳和地球之间的空间系统造成影响，它是日地空间系统状态变化的驱动源。太阳外层许多活动区域和结构的变化直接影响着行星际空间的物理变化。主要有日晃物质抛射、太阳耀斑、太阳射电暴和质子事件等。其中耀斑和日冕物质抛射(CME)是太阳上最剧烈的两个爆发活动[13]。太阳爆发活动所产生的物质和巨大能量必须经过行星际空间才能到达地球，

5、因此行星际空间相当于太阳驱动源和地球空间环境之间的传输介质，行星际扰动由太阳活动引发，它也直接影响着地球空间环境的变化。利用行星际空间的扰动特征来研究地球空间天气灾害的预测和预报是最直接有效的。..第2章行星际扰动与芬兰GIC的关系统计研究2.1行星际扰动强度和GIC强度的关系本文使用的磁暴指数Dst数据取自国际地磁数据中心，行星际磁场和太阳风密度、速度等数据来自ACEScienceCenter(ASC),行星际参数均为Level2的时均值数据，计算行星际参数最大值的时间范围取GIC最大值时刻的前6小时内。GIC数据是由芬兰气象研究院（FMI)提供的199

6、9一2005年间监测的与大磁暴（Dst5-100nT)相关的GIC事件（表2-2)，取值为每次事件巾的GIC峰值。芬兰处于高讳度地区，GIC的影响比较严重，芬兰气象研究所于1998年就幵始在曼查拉的输气管道中监测GIC，收集有关数据，并通过网络向外发布。本文获得35次事件的GIC数据，其中几次事件缺少部分行星际数据记录。监测数据的分辨率为10秒。曼查拉监测点位于北祎60度，东经25度，如图2-1所示。为了找到能预测、预报GIC的行星际参数，本文对行星际扰动参数和GIC的关系进行了相关性分析，综合比较，6小时范围内的参数极值与GIC极值的相关性最好，因此本文

7、计算行星际参数最大值的时间范围取GIC到达极值时刻的前6小时。详细统计数据见于表2-2。文中若无特别说明，则GIC和行星际参数数据均指事件中的最大值，Dst数据为磁暴中的最小值。文中极值特指最大值。.2.2GIC事件的行星际源问题分析文献[38]列出了19962005年大磁暴行星源，对比分析35次GIC事件，可得到如下结果：数量上，SH+MC(鞘层和磁云）共同作用引起的GIC事件最多，占到34%，GIC大小4~57(A)。其次是SH+ICME(鞘层和行星际日冕物质抛射)共同作用的占22.8%，GIC大小4~28(A)。SH(M)+ICME(M)(M指数量较

8、多）引起的GIC占到14%，GIC大小11一21(A)。这些行星际