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对地磁感应电流治理新方法的探索

科技通报 2015年第5期31卷 200-203页

作者：刘望来施慧王人杰长春工程学院长春130012

为了防止灾害磁暴发生时造成对电网的破坏,基于地磁感应电流(简称GIC)基本理论,本文提出变压器中性点经断路器接地的新的地磁感应电流治理方案。文中对地磁感应电流进行了概述,介绍了目前国内外对GIC治理的主要方法,提出变压器中性点经... 详细信息

为了防止灾害磁暴发生时造成对电网的破坏,基于地磁感应电流(简称GIC)基本理论,本文提出变压器中性点经断路器接地的新的地磁感应电流治理方案。文中对地磁感应电流进行了概述,介绍了目前国内外对GIC治理的主要方法,提出变压器中性点经断路器接地的电路构成、保护的基本原理。

关键词：磁暴地磁感应电流治理

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电网地磁感应电流监测预警系统研究

电网地磁感应电流监测预警系统研究

作者：张清明华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

地磁暴在高压电网中产生的地磁感应电流(Geomagnetic induced current,简称 GIC)对电力系统运行有一系列有害影响。近年,在我国长距离输电系统中已经发现很多 GIC 造成的影响案例;因此,研究我国电网的 GIC 问题有重要意义。本论文则主... 详细信息

地磁暴在高压电网中产生的地磁感应电流(Geomagnetic induced current,简称 GIC)对电力系统运行有一系列有害影响。近年,在我国长距离输电系统中已经发现很多 GIC 造成的影响案例;因此,研究我国电网的 GIC 问题有重要意义。本论文则主要研究电网 GIC 监测技术,监测结果是分析影响、危害的基本依据。论文结合我国现代大电网发展,分析了 GIC 对我国电网的可能影响,论证了在我国电网建立 GIC 监测预警系统的必要性;根据电网 GIC 产生机理及其特性,提出了两种不同的 GIC 信号提取方案,并通过仿真分析给出了 GIC 信号的分析算法;完成了电网 GIC 监测预警系统软硬件设计,解决了监测装置研制中的 GIC 信号提取方法、录波方法等问题。研究表明,提出的 GIC 信号提取方法和分析算法是可行的。

关键词：地磁感应电流 GIC 影响监测预警信号处理

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特高压电网参数及地磁感应电流评估算法研究

特高压电网参数及地磁感应电流评估算法研究

作者：于超华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

磁暴在电网引发的地磁感应电流(GIC)危害很大。随着“十一五”特高压电网建设方案的实施,我国将形成大量东西走向的特高压、大容量、远距离输电线路。本文研究了特高压输电线路参数、电网结构和变压器结构对电网GIC水平的影响,对评估特... 详细信息

磁暴在电网引发的地磁感应电流(GIC)危害很大。随着“十一五”特高压电网建设方案的实施,我国将形成大量东西走向的特高压、大容量、远距离输电线路。本文研究了特高压输电线路参数、电网结构和变压器结构对电网GIC水平的影响,对评估特高压电网GIC水平及其影响具有重要意义。论文根据不同结构电网GIC流通机理,给出了计算电网GIC水平的评估模型,电网GIC影响因素及电网参数选取方法,以及复杂电网的等效方法和等效模型的计算方法。最后,给出了2010年水平特高压电网的GIC初步评估结果。

关键词：地磁感应电流特高压电网地面感应电势

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电网地磁感应电流算法及仿真研究

电网地磁感应电流算法及仿真研究

作者：张燕秉华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

地磁暴在高压电网中产生的地磁感应电流(Geomagnectically-induced current,简称 GIC)对电力系统运行可能造成一系列有害影响,深入地研究其在电网中的分布、大小及影响等问题有重要意义。在阐明研究中国电网 GIC 问题必要性的基础上,... 详细信息

地磁暴在高压电网中产生的地磁感应电流(Geomagnectically-induced current,简称 GIC)对电力系统运行可能造成一系列有害影响,深入地研究其在电网中的分布、大小及影响等问题有重要意义。在阐明研究中国电网 GIC 问题必要性的基础上,对电网 GIC 的基本理论、产生条件、仿真步骤及注意事项等问题进行了讨论;通过分析 GIC 理论方法,表明地磁感应电势(Earth surface potential,简称 ESP)是研究关键,以及用“平面波理论”分析中国电网 ESP 是可行的;并根据中国电网提出了“改进平面波理论”的 ESP算法,研制了输电线路 ESP 计算软件,该软件是分析电网 GIC 问题的基本工具。运用开发的 ESP 分析软件和加拿大 PSCAD/EMTDC 软件,对阳城-江苏输电系统的 GIC 问题进行了仿真分析,实例仿真结果表明,本文研究电网 GIC 的计算方法是可行、有效的,并针对实例提出了防治电网 GIC 的策略。

关键词：地磁感应电流输电线路电网仿真 PSCAD/EMTDC 系统稳定

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电网地磁感应电流抑制措施的优化和效果评价

电网地磁感应电流抑制措施的优化和效果评价

作者：查虹丽西安科技大学

学位级别：硕士

地磁暴引起的地磁感应电流(GIC)对电网稳定运行带来威胁,针对传统配置方案存在的问题以及效果评价指标较单一,本文采用优化算法对配置方案进行优化并提出基于暂态过程的评价指标对其抑制效果进行评价。本文主要研究内容如下:以GIC-Bench... 详细信息

地磁暴引起的地磁感应电流(GIC)对电网稳定运行带来威胁,针对传统配置方案存在的问题以及效果评价指标较单一,本文采用优化算法对配置方案进行优化并提出基于暂态过程的评价指标对其抑制效果进行评价。本文主要研究内容如下:以GIC-Benchmark标准算例为例,建模计算了该电网在不同幅值均匀电场作用下的GIC,计算并确定了各个变电站中性点允许的直流电流限值,以电网GIC值和直流限值为依据确定了传统方案的布置方式和优化方案的约束条件。根据各变电站GIC大小确定了四种传统布置方案,分析了电容装置和电阻装置对GIC的抑制效果和存在问题,有必要采用优化算法对抑制措施的安装方式进行优化配置。将各变电站中性点的GIC低于限值作为约束条件,抑制装置数量最少和全网GIC总量最小作为目标函数,分析了普通多目标离散粒子群算法(MODPSO)的不足,通过修改惯性权重,利用改进MODPSO算法对抑制措施进行优化配置,分别考虑了电阻方案和电阻电容混合方案。结果表明,在同样的电场强度作用下,后者对GIC的抑制效果更好。在Powerworld Simulator平台上建立了标准算例动态仿真模型,研究了变化电场作用下电网中发电机无功出力和母线电压的变化规律,提出了四个基于暂态量的评价指标,即用发电机无功剩余量、母线电压偏移量、电压暂降持续时间及变压器绕组支路GIC能量共同评价优化措施的效果。结果表明,采用基于改进MODPSO算法的电阻优化方案和电阻电容混合优化方案对GIC扰动导致的暂态过程有一定的改善,减小了发电机无功出力,提高了电压水平,缩短了暂态过程时间,减小了 GIC能量,从暂态角度验证了两种优化方案的有效性,对比可知阻容优化方案效果更好。

关键词：地磁感应电流多目标优化离散粒子群算法暂态响应评价指标

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地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

电工电气 2015年第1期 16-20页

作者：易成星杨伟南京理工大学自动化学院江苏南京210094

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MA... 详细信息

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。

关键词：地磁感应电流太阳风铁芯结构变压器直流偏磁谐波

磁暴引起的地磁变化和地磁感应电流的观测结果

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人民长江 1992年第6期23卷 62-64页

作者：李玉珍

一、前言 1990年初,太阳黑子很活跃。黑子活动最厉害的时候,太阳表面发生爆炸,释放出的能量使地球的地磁场发生变化。在电力系统中产生地磁感应电流(准直流),其值很大,引起继电器误动作。因此,要预测与系统事故有关的问题。鉴于此目的,1... 详细信息

一、前言 1990年初,太阳黑子很活跃。黑子活动最厉害的时候,太阳表面发生爆炸,释放出的能量使地球的地磁场发生变化。在电力系统中产生地磁感应电流(准直流),其值很大,引起继电器误动作。因此,要预测与系统事故有关的问题。鉴于此目的,1990年1月底日本中国电力公司与技术研究所共同协作,制作了地磁感应电流和地磁测定仪,以观测地磁感应电流和地磁的变化。

关键词：磁暴地磁感应电流观测

基于多项式混沌展开的地磁感应电流的不确定性研究

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基于多项式混沌展开的地磁感应电流的不确定性研究

作者：崔茜凯西安科技大学

学位级别：硕士

地磁感应电流(GIC)会引起变压器直流偏磁,从而引起谐波、无功增加等效应可能威胁电力设备和电网的安全。现有的绝大多数研究主要针对确定输入参数进行GIC计算分析;实际上无论是模型本身,还是输入参数,都存在很大的不确定性。因此,从不... 详细信息

地磁感应电流(GIC)会引起变压器直流偏磁,从而引起谐波、无功增加等效应可能威胁电力设备和电网的安全。现有的绝大多数研究主要针对确定输入参数进行GIC计算分析;实际上无论是模型本身,还是输入参数,都存在很大的不确定性。因此,从不确定性的角度去研究GIC并对各不确定参数引起的GIC的不确定度进行量化具有重要意义。本文主要研究内容和研究成果如下:首先,介绍了现有的地电场及GIC的计算模型和计算方法,分析了可能存在不确定性的参数,包括大地电导率模型中的各层电导率和电网中输电线路单位长度直流电阻、变压器等效直流电阻、变电站接地电阻。根据它们的影响因素,确定了它们各自可能的分布类型以及分布范围。其次,基于多项式混沌展开(PCE)方法,仅把电导率作为输入变量,在原有算法的基础上构造了地电场及GIC最大值的一维多项式混沌展开式,以典型的三层大地电导率模型和Benchmark标准算例模型为例,利用所构造的展开式对大地电导率引起的地电场及GIC的最大值的不确定度进行了量化分析,得到了地电场及GIC最大值的95%置信区间、均值和标准差等统计量。通过与蒙特卡洛法(MC)的计算结果对比,验证了 PCE方法的有效性,且PCE方法计算效率远大于MC方法。再次,在一维展开式的基础上构造了 PCE方法的多维展开式,确定了多维正交多项式基底及其对应系数。针对新疆750kV规划电网,将3个电网参数看作服从均匀分布的不确定变量,利用投影法和随机响应面法对磁暴期间电网中各变电站的入地GIC进行了不确定度量化。针对5维9阶的GIC展开式,提出了双曲线截断方案和稀疏展开的方法,将展开项的项数从2002项分别降到206项和25项,提升了计算效率。最后,在构造的多维展开式的基础上,运用方差分解法,计算了 Sobol敏感度指标,对各变电站入地GIC对不同参数的敏感度进行了量化研究。本文为电网GIC的不确定度量化提供了一种高效方法,分析结论对GIC的全面评估和防御具有指导意义。

关键词：地磁感应电流多项式混沌展开不确定性分析敏感性分析稀疏展开

基于空间天气观测数据的广东地区电网地磁感应电流事件研究

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基于空间天气观测数据的广东地区电网地磁感应电流事件研究

作者：倪依依华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

地磁感应电流(GIC)对电网的危害不仅局限于高纬度地区,近几年的研究发生中低纬度地区也会遭遇地磁感应电流。因此,为了研究地磁感应电流对我国的影响,本论文利用一些可获得的空间天气观测数据(太阳风数据、行星际数据以及地磁数据)对200... 详细信息

地磁感应电流(GIC)对电网的危害不仅局限于高纬度地区,近几年的研究发生中低纬度地区也会遭遇地磁感应电流。因此,为了研究地磁感应电流对我国的影响,本论文利用一些可获得的空间天气观测数据(太阳风数据、行星际数据以及地磁数据)对2004年至2006年在广东地区发生的几次地磁感应电流事件进行了研究。由于强磁暴更容易引发GIC事件,因此我们对第23太阳活动周下降年(2003-2006)所发生的强磁暴(Dst≤-100nT)进行了统计分析,发现虽然地磁感应电流水平并不一定随磁暴强度的增大而增大,但是特大磁暴(Dst≤-200 nT)引发的GIC强度要大于一般强磁暴。而在分析行星际源对GIC事件的影响时,我们发现行星际日冕物质抛射(ICME)是该阶段强磁暴的主要驱动源,也是GIC事件的主要驱动源。而在所有ICME中,非磁云ICME(nonMC)驱动的GIC强度要小于磁云ICME。在对太阳风和行星际参数与GIC之间的关系进行研究时,我们发现虽然太阳风质子浓度和温度以及太阳风速度与GIC强度之间没有明显关系,但是我们通过较高的太阳风速度和较低的质子温度这两个特点可以判断出磁云结构,而磁云结构在所有行星际结构中更容易驱动高强度的GIC事件。另外,行星际磁场Z方向分量Bz在南方向上的长时间偏转也更易引发强磁暴和GIC事件。如果我们要根据太阳风和行星际数据对地磁感应电流事件进行预报,那么首先必须要建立一个模型来描述太阳风对地球磁场的作用。基于三维磁流体力学(MHD)理论,国内外科学家们开发出了许多不同的模型用于地磁暴的预报研究,也可以结合电力学知识进一步对GIC事件进行预报。在本文中我们利用太阳风和行星际参数通过Burton方程对两个算例中的Dst指数进行模拟计算来检验它对于地磁暴预测的合适性。只有先掌握了磁暴预测的方法,我们才能进一步进行对GIC事件的预报研究。

关键词：地磁感应电流强磁暴太阳风行星际源行星际磁场三维磁流体力学