灾害性空间天气下地磁感应电流与电力系统响应研究

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基本信息

  • 批准号：
    41904169
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    王艳玲
  • 依托单位：
    山东大学
  • 学科分类：
    D0412.空间天气学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Disastrous space weather can cause disturbances in geospatial current systems, which then cause geomagnetically induced currents (GIC) in power lines, endangering the safe operation of power systems. However, in disastrous space weather, the characteristics of correlation between GIC and space weather, the responses and the defense measures of power system are still unclear. Firstly, this project uses satellite and geomagnetic data, GIC data and data from supervisory control and data acquisition (SCADA) systems to study the dependence of space environment physical parameters such as solar wind, interplanetary magnetic field and geomagnetic disturbance on GIC in disastrous space weather, and to visualize their temporal and spatial correlation. Secondly, considering the coastal effect, the GIC physical model of coupling geomagnetic disturbance with power system under different earth conductivity is established. Finally, based on the structure and characteristics of power grid in China, the vulnerability of power grid components and the response states of reactive power loss, voltage stability and control and the resilience of power grid are studied. The effective optimization and defensive measures are given. This project provides theoretical support for effectively preventing the impact of disastrous space weather on power system and makes important contributions to ensure the safe and stable operation of power system in China through the interdisciplinary research of space physics and power system team.
灾害性空间天气能够引起地球空间电流体系的扰动，进而在电网中引起地磁感应电流(GIC)，危害电力系统的安全运行。然而，灾害性空间天气下，GIC与空间天气的关联特征、电力系统的响应和防御措施尚不明确。本项目首先利用卫星与地磁数据、GIC数据和电网数据采集与监测(SCADA)系统等数据，研究灾害性空间天气下的太阳风、行星际磁场和地磁扰动等空间环境物理参数与GIC实测数据的依赖关系，以可视化形式展示其时空关联性；其次，考虑海岸效应，建立不同大地电导率下，地磁扰动与电力系统耦合的GIC物理模型；最后，基于我国电网结构和特征，研究GIC影响下的元件脆弱性和无功损耗、电压稳定与控制及电网弹性等响应状态，给出有效的优化和防御措施。本项目拟通过空间物理与电力系统交叉学科团队的融合研究，为有效防御灾害性空间天气对电力系统的影响提供理论支撑，为保障我国电力系统安全运行做出重要贡献。

结项摘要

灾害性空间天气会对地球空间电流体系产生扰动，进而在电力系统中产生地磁感应电流(GIC)，影响电力系统的安全运行。为防御灾害性空间天气对电力系统的影响，探明GIC与空间天气的关联特征、研究电力系统的响应和防御措施有重要意义。.完成的主要研究工作包括：.(1)进行了地磁暴与GIC的关联机理研究，利用地磁台站数据研究了地磁暴、GIC及电网结构间的耦合关系，明确了地磁暴与GIC的关联特征，根据地磁指数与GIC的相关性，有效地评估了GIC、预测了GIC的变化情况，为探明GIC频谱特征及其驱动源，利用小波变换分析GIC 与dBx/dt在多个等级磁暴事件中时域和频域的相关性特征，并探究了ICME类型事件中的IMF、太阳风参数、地磁数据特征。.(2)考虑海陆电导率的差异，进行了考虑海岸效应的GIC研究，构建了海水与陆地的大地电导率模型及海岸边界地电场模型，研究了海岸效应下的GIC分布和变化规律。在传统大地电导率计算模型的基础上，进一步探究和分析了海岸效应下三维大地电导率模型的建立，提高了 GIC的计算精度并有效弥补了现有预测模型的不足。.(3)为避免的电力系统大规模故障，构建了基于均匀地电场的GIC等效计算模型，对山东省500kV变电站的GIC水平进行了计算评估，提出了一种关键变电站识别方法，并提出了不同的优化与改善措施，为山东省GIC灾害预防、变电站选址及治理设施的安装提供了参考。.(4)为探明电网元件对灾害性空间天气的响应机制，建立了在GIC影响下的电力系统元件脆弱性模型，完成了对提高电力系统抵抗灾害性空间天气的能力的相关研究。为尽快恢复GIC灾后电力系统功能，提出了考虑GIC强度、恢复资源以及地理位置的恢复模型和评估方法，提出了不同的灾后恢复策略，有效提高了电力系统抵抗灾害性空间天气的能力。.本项目共发表SCI/EI学术论文4篇，授权1项国家发明专利，资助参加了2次学术会议，培养了硕士生10人。依托本项目，建设了“电力系统与空间物理”学科交叉科研团队，解决了灾害性空间天气对电力系统影响的一些关键问题。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
考虑气象时空分布特性的输电线路模型和分析方法
  • DOI：
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.181914
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    电工技术学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王艳玲;莫洋;韩学山;孟祥星;牛志强
  • 通讯作者：
    牛志强
Simulation and Analysis of Geomagnetically Induced Current Levels in Shandong Power Grid
山东电网地磁感应电流水平模拟与分析
  • DOI：
    10.1029/2020sw002615
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Space Weather
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Han Wang;Zan‐Yang Xing;Nanan Balan;Yan‐Ling Wang;Qing‐He Zhang;Li‐Kai Liang
  • 通讯作者：
    Li‐Kai Liang
Short-Term Wind Power Prediction Using GA-BP Neural Network Based on DBSCAN Algorithm Outlier Identification
基于DBSCAN算法异常值识别的GA-BP神经网络短期风功率预测
  • DOI：
    10.3390/pr8020157
  • 发表时间：
    2020-02-01
  • 期刊：
    PROCESSES
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhang, Pei;Wang, Yanling;Duan, Qingtian
  • 通讯作者：
    Duan, Qingtian
Spectral analysis of geomagnetically induced current and local magnetic field during the 17 March 2013 geomagnetic storm
2013 年 3 月 17 日地磁暴期间地磁感应电流和局部磁场的频谱分析
  • DOI：
    10.21203/rs.3.rs-342899/v1
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Advances in Space Research
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Wen-Hao Xu;Zan-Yang Xing;Nanan Balan;Li-Kai Liang;Yan-Ling Wang;Qing-He Zhang;Zi-Dan Sun;Wen-Bin Li
  • 通讯作者：
    Wen-Bin Li

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其他文献

长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地有机碳库组成特征
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    土壤学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    殷丹;李欢;徐江兵;樊剑波;王艳玲
  • 通讯作者：
    王艳玲
血清炎性标记物对急性心肌梗死患者冠状动脉介入术后无复流的预测价值
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    王军;华琦;李康;王丽;范振兴;王艳玲;李博宇;谭静;李静
  • 通讯作者：
    李静
基于TAM和TRI的游客网约导游使用意向研究
  • DOI：
    10.19765/j.cnki.1002-5006.2020.07.007
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    旅游学刊
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董雪旺;叶周婧;徐宁宁;王艳玲;管婧婧;陈觉
  • 通讯作者：
    陈觉
亚热带花岗岩地区土壤矿物风化过程中盐基离子的释放特征
  • DOI：
    10.13758/j.cnki.tr.2016.02.025
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    土壤
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    庄翔宇;杨金玲;张甘霖;王艳玲
  • 通讯作者：
    王艳玲
基于主成分-聚类分析构建甜瓜幼苗耐冷性综合评价体系
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    植物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周亚峰;许彦宾;王艳玲;李琼;胡建斌
  • 通讯作者：
    胡建斌

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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