大地电导率横向差异对电网地磁感应电流的影响

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51177045
项目类别：
面上项目
资助金额：
56.0万
负责人：
刘春明
依托单位：
华北电力大学
学科分类：
E0704.电力系统与综合能源
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
刘连光；何凤霞；郑宽；李文霞；刘同同；
关键词：
大地电导率 GIC 磁暴电网地磁感应电流

项目摘要

磁暴引起的地磁感应电流（GIC）对中低纬电网的安全运行亦会产生一定影响。我国电网中发现的GIC干扰事件和对GIC监测数据的分析表明大地电导率的横向差异对磁暴感应地电场有着重要影响，是造成沿海地区电网GIC幅度较大的原因之一。本项目以沿海地区电网为研究对象；在缺乏直接观测数据条件下，利用多个不同位置地磁台的磁暴数据反演磁暴时电离层电流体系的分布，利用大地电磁测深数据及不同地质构造与大地电导率间的对应关系建立接近真实的三维大地电导率模型；提出基于电离层电流分布和三维大地电导率模型的地面感应电场数值算法，再与电网等效电路模型耦合，实现电网 GIC的数值模拟；探明大地电导率横向差异对我国（中低纬度）电网GIC的影响规律，为准确评估电网GIC风险提供理论基础和分析工具，并以之找出强磁暴作用下电网中的危险点，为防范灾害性空间天气对电网安全的危害提供依据。

结项摘要

研究表明磁暴引起的地磁感应电流（GIC）对中低纬电网的安全运行亦会产生一定影响。在上一个太阳活动高峰，我国电网中发现了一些GIC干扰事件，电网GIC监测数据的峰值高达75.5A。通过对不同地区电网GIC监测数据进行对比分析发现大地电导率的横向差异对磁暴感应地电场有着重要影响，是造成沿海地区电网GIC幅度较大的原因之一。为了探明大地横向电导率差异与磁暴感应地电场之间的定量关系，在国家自然科学基金的支持下，本项目开展的主要工作如下：.1. 应用多个不同位置地磁台的磁暴测量数据，建立了SECS等效电流体系模型反演空间流的空间分布，基于此方法探讨了中低纬度地区电离层电流的时空变化规律，其结果用于电网空间天气灾害预报和解决磁暴数据在空间上的插值问题；.2. 利用大地电磁测深数据及不同地质构造与大地电导率间的对应关系建立接近真实的三维大地电导率模型，提出了基于三维大地电导率模型的地面感应电场数值算法，定量描述了大地电导率横向突变引起的地电场临近效应和海岸效应，探明了大地电导率在不同方向上的变化对地电场和电网GIC的影响特征；.3. 分析计算了大规模互联电网中不同电压等级之间GIC的相互影响，建立了含多电压等级节点的电网GIC等效计算模型，与三维大地电导率模型的地面感应电场计算结果耦合，提出了电网GIC的精细数值算法，提高了计算精度，满足工程需要。.4. 应用上述方法，分别计算了广东500kV电网,西北750kV电网和特高压规划电网三个典型电压等级电网的GIC水平，找到了电网中易受磁暴影响的危险点，并在此基础上讨论了GIC对电网安全运行的风险。. 该项目研究探明了大地横向电导率差异与磁暴感应地电场变化之间的定量关系，揭示影响中低纬电网GIC水平的主要因素，提出了复杂地质条件下大规模电网GIC的精细计算方法，为电网GIC风险的评估和预防提供了理论基础和分析工具。