基于地磁暴极值统计和三维大地模型的电网GIC规律研究
极端地磁活动会在地表引发感应地电场，由此产生的地磁感应电流(GIC)会对电力系统的正常运行造成威胁。现有研究中计算GIC往往采用1V/km均匀电场的假设，或者针对某一次特定的地磁暴事件进行分析，而在对实际工程问题进行风险评估时，需要考虑极端事件可能发生的微小概率，因此有必要研究地磁场的极值水平和极端磁暴下的电网GIC分布，为电网地磁感应电流防护提供一定指导。 求解磁暴引起的感应地电场是计算电网GIC的前提，基于国内外地磁台的观测数据，分析了近年来两次典型磁暴期间的地磁场变化特征，并利用平面波法计算了磁暴引起的感应地电场，结果表明地磁场水平分量变化率是影响感应地电场的重要因素。 以兰州地磁台近20年的观测数据作为算例，利用广义帕累托分布进行拟合，建立了地磁场水平分量及其变化率的超阈值模型，得到T年一遇极值重现水平。通过模型检验认为超阂值模型适用于对地磁场量的拟合，且结果表明地磁场变化率的极值水平随着重现期增加呈非线性增大。综合不同中纬度地区地磁台的极值预测结果，给出了100年一遇和200年一遇极端磁暴期间的地磁场分钟变化率范围。 基于华北地区电导率建立三维大地模型，计算了不同极端磁暴场景下的感应地电场，并利用节点导纳法编写求解GIC程序，通过计算感应地电场对应模型中的等效电压源，求得华北特高压电网中地磁感应电流。结果表明大地电导率的横向变化导致电网中GIC的分布与均匀电场作用相比发生明显改变，因此采用均匀电场假设可能会导致对GIC评估结果不够准确;而位于电网枢纽的变电站GIC值总是相对较高。计算结果可为该地区特高压电网中GIC的抑制和治理提供一定参考。
地磁感应电流;磁暴;重现水平;感应地电场
西安科技大学
硕士
电力系统及其自动化
刘青
2021
中文
TM346
2022-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）