电网磁暴灾害风险影响因素研究综述

磁暴是源自太阳磁场剧烈变化的地球空间效应,随着电网规模的增大和电压等级的增高,磁暴灾害已经成为诱发电网故障风险的威胁之一.研究电力系统磁暴灾害风险的影响因素可为预防与控制其引发的电网事故提供重要参考.在分析历史典型磁暴事件的基础上,剖析了磁暴诱发电力系统故障的机理,阐述了故障传播与电力系统响应的过程,总结了近年来关于影响电力系统的地磁感应电流水平及其产生的变压器无功损耗方面的研究成果,从磁暴本身的特点和电力系统的参数与结构两方面将影响因素分类.以GIC标准模型,通过改变磁暴扰动环境和电力系统参数,说明了各因素对电网磁暴灾害风险的影响程度,并比较了不同因素影响后果的差异,最后指出了尚未解决的问题和可能的研究方向.     

中国广东电网的几次强磁暴影响事件

2001年以来,随着我国阳\|淮系统等多条500 kV长距离线路的相继建成投运,江苏上河、广东岭澳等地变压器多次发现不明原因的强烈振动和噪声增大事件.本文通过对2004年11月以来、十几次磁暴地磁数据与变压器中性点实测电流数据的比较,证明了干扰事件是磁暴在电网产生的地磁感应电流（GIC）所为;其中,2004年11月7日和10日磁暴在岭澳核电站引发的GIC最大值为47A和55.8A,大于直流输电单极运行时变压器中性点的直流电流水平,因此磁暴对岭澳核电站的瞬时影响比直流输电的影响大;监测数据表明广东电网的GIC水平高于阳淮输电系统的水平,初步分析认为与电网结构和海岸效应等因素有关.目前,举世瞩目的1000 kV特高压工程已开工建设,特高压线路的单位电阻最多是500 kV的二分之一,并且线路更长、规划规模大、且变压器采用单相变压器组结构,磁暴影响问题迫切需要研究.     

地磁感应电流行星际起因及其电网效应的初步分析

利用2004至2005年在广东岭澳监测到的地磁感应电流(Geomagneticily Induced Current,GIC)事件,分析了其对应的太阳驱动源和行星际太阳风结构,重点研究了GIC事件的行星际起因及效应,并利用小波变换对强GIC事件进行频谱分析.研究结果表明:(1)绝大多数GIC事件由全晕状日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)主导驱动,其行星际起因则包含激波鞘层、磁云或多重行星际太阳风结构.(2)针对强GIC事件(2004-11-09)发现GIC事件强度前期的变化与磁云边界层相关,而后期的强度变化主要是磁云本身引起.(3)GIC在电力系统中相当于准直流,其能量体现在两个时间段,前期较弱属于脉冲类型,后期强度较大;关于GIC引起变压器温升的累积时间,相比GIC事件的前期,后期的累积时间更长,对电力系统以及设备的影响更为严重.(4)通过相关性分析,SYM-H指数和dBx/dt与GIC的相关性明显强于其它地磁指数与GIC的相关性.     

由对地全晕状日冕物质抛射诱发的地磁感应电流统计研究

太阳活动会引起输变电系统异常,特别是对超长距离输变电系统的危害尤其明显.根据SOHO/LASCO (Solar and Heliospheric Observatory/Large Angle and Spectrometric Coronagraph)的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)数据、华北电力大学和芬兰气象研究所获得的地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)数据以及地磁暴数据,分析研究了与GIC事件有关的对地晕状CME的重要观测特征和物理性质.按照对称性将晕状CME进行分类后,发现造成GIC事件的晕状CME主要有3类:完全对称型、亮度不对称型和外形不对称型.不同类型的全晕状CME驱动的GIC事件在强度、持续时间等方面特征各不相同.其中,亮度不对称型晕状CME很有可能对GIC事件影响最为严重.同时注意到GIC与地磁场随时间的变化率也具有较好的相关性.     

大地电导率横向突变处磁暴感应地电场的邻近效应

大地电性结构的横向变化会对磁暴时的感应地电流和地面电磁场产生影响.本文假设扰动地磁场变化的源为地面以上一定高度的面电流,以某一典型层状大地电导率结构为基础,构造含有电导率横向突变的地电模型.针对感应电流的方向与横向分界面平行的情形,采用伽辽金有限元法对电导率横向突变处的感应地电场进行了分析,揭示了电导率横向差异产生的趋肤效应和邻近效应的机理,针对与电性结构分界面平行的输电线路,从评估地磁感应电流的角度讨论了影响的严重程度和范围.