大电网地磁感应电流影响因素及建模方法研究

【摘要】地磁感应电流(GIC)可能对电网安全运行产生不利的影响。随着特高压电网的建设,我国已成为世界上电网规模最大、电压等级最多的国家,结合我国纬度(磁纬)跨度大、大地电性构造复杂多样等实际情况,我国电网可能存在较高的GIC灾害风险。因此,探明中低纬地区GIC的各种影响因素及其作用机理与影响程度,建立适合中低纬电网以及我国大地条件的GIC计算模型及方法是必要和紧迫的任务。基于中低纬GIC准确计算的重大需求,本论文从空间、大地、电网三方面的影响因素入手,围绕电网GIC的建模开展了研究,主要工作及成果如下：针对电离层空间电流源对GMD感应地电场的影响差异,定义了“大小源电流”两种典型极限电流源模型。根据电磁感应理论及快速汉克分解等解析方法,从场源水平距离、垂直距离和电流频率三方面对“大小源电流”模型下的地表阻抗特性进行了数值模拟和解析证明。研究结果表明“线电流模型计算出的感应地电场总小于面电流模型的计算结果”的说法不准确,并针对中低纬地区感应地电场计算提出了采用“大源电流”模型的计算思路与方法。以“万圣节GMD事件”为例,从频域和时域两方面定量分析了不同纬度及大地电导率模型对感应地电场的影响。结果表明对于中低纬地区的电网,虽然地磁扰动强度相对较低,但大地电性构造的差异可能会使感应地电场相差4-10倍,提出了利用”GIC-Benchmark”算例模型分析大地因素对电网GIC影响的方法,证明了由于大地电导率的影响中低纬地区的GIC可能高于高纬地区。结合电网实际参数和特点,研究了输电线路长度、电网拓扑结构以及变压器结构对GIC的影响。结果表明：输电线路较短时,GIC水平与线路长度呈近似线性关系,当线路达到一定长度时,GIC水平与线路长度无关,趋于饱和值；对变电站的GIC计算要考虑与其相连的所有输电线路的共同作用；另外,变电站的GIC受“拐点效应”影响,终端变电站的GIC更大；考虑变压器类型、结构等因素的影响,给出了自耦变压器和普通单相变压器的GIC有效值的计算方法。根据变压器绕组联结方式和不同类型变压器组合模式,结合节点导纳矩阵算法,提出了多电压等级电网GIC的建模技术与计算方法,解决了由不同电压等级输电线路GIC相互作用引起的变电站GIC的准确计算问题。在此基础上,建立了三华电网全节点GIC计算模型,研究了500kV电网和1000kV特高压电网之间GIC的相互影响,发现当接入1000kV变电站的500kV线路关于电场方向不对称时,500kV线路GIC对1000kV变电站GIC影响较大。本论文综合考虑了空间、大地和电网三方面因素的影响,提出了多电压等级大电网GIC的建模和计算方法,揭示了不同电压等级电网GIC相互作用的特征规律,并利用2015年三华规划电网参数完成了建模理论与方法的实证研究。三华电网在实际地磁扰动作用下GIC水平的计算结果表明,受次级电网GIC的影响特高压电网可能存在较高的GIC灾害风险。因此本论文提出了特高压电网防御磁暴灾害的技术方案,对我国下一步重大的电网工程建设和安全运行具有实际意义。
【作者】郑宽；
【导师】刘连光；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】大电网；地磁感应电流(GIC)；影响因素；建模方法；

【参考文献】
[1]赵慧子.河南省高速公路服务区专业化经营管理研究[D].长安大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[2]汪园莉.从国外引进教材看1978年以来的中学英语教学改革[D].华东师范大学,中国教育史,2004,硕士.
[3]钟锦辉,曾智聪,刘必聚,任斌.石墨烯与苯并芘表面相互作用的拉曼光谱研究[A].中国物理学会光散射专业委员会.第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C].中国物理学会光散射专业委员会:,2011:1.
[4]冯盼.XX民航维修单位技术人员培训体系改进研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[5]张志森.大气和气候可预报性的初探性研究[D].扬州大学,理论物理,2012,硕士.
[6]索瑞玲.初中语文课堂教学中学生语文实践能力培养的实践研究[D].山西师范大学,语文课程与教学论,2014,硕士.
[7]王芳.自首若干疑难问题的司法认定[D].山东大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[8]赵向南.液压支架试验台测控系统的研究[D].中北大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[9]袁妍.UV固化双亲聚合物/CNT导电墨水的制备及其在喷墨打印传感电极中的应用[A].中国感光学会辐射固化专业委员会.2014第十五届中国辐射固化年会论文集[C].中国感光学会辐射固化专业委员会:,2014:23.
[10]谢中华.赤潮发生的频率分析和预报[D].天津大学,应用数学,2004,硕士.
[11]黄群超.认知策略在高中学困生英语词汇学习中的运用及培养[D].华中师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[12]吴成娟.课例研究在师范生学科教学知识（PCK）发展中的作用[D].南京师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[13]陈楚妍.我国上市公司现金股利政策与企业价值关系的研究[D].吉林大学,会计学,2014,硕士.
[14]祁超.项目管理在高校科研项目管理中的应用研究[D].华侨大学,项目管理（专业学位）,2014,硕士.
[15]李华耕.论建立中国特色的权力监督制约机制[D].华东师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2003,硕士.
[16]叶露.基于战略管理会计的美国对华反倾销行业预警系统研究[D].浙江大学,2006.
[17]高宁婧.论动漫里的无厘头现象[D].南京师范大学,设计艺术学,2012,硕士.
[18]刘雅婷.静脉应用rhBNP对急性前壁心肌梗死患者直接PCI术后局部心肌形变能力的影响[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[19]刘利锋.基于计算力学和神经网络的复合材料结构健康监测研究[D].南京航空航天大学,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[20]张文杰,钱德沛,张然,杨新宇,张兴军.互联网应用性能测量系统的研究与实现[J].计算机研究与发展,2003,01:60-67.
[21]任利珍.中介素对乳腺癌细胞增殖与凋亡的影响[D].山西医科大学,内科学,2013,硕士.
[22]高泽生.国产铝-钛-硼晶粒细化剂的研制与应用[J].轻合金加工技术.1990(01)
[23]应立.桥梁船撞数值模拟重力与浮力分析[D].重庆交通大学,建筑与土木工程,2011,硕士.
[24]张元奇,徐绍堂.平面四连杆机构等效转动惯量计算公式和应用[J].一重技术.2006(03)
[25]代小平,刘爱贤.拔尖创新类学生无机化学课堂教学策略探讨[J].广州化工,2014,18:214-215.
[26]赵佩玉.城区小学中高年级学生课外学习行为调查研究[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[27]宁兴旺.基于α烯醇化酶的抗血管内皮细胞抗体磁酶免疫化学发光检测方法的建立及初步评价[D].湖南中医药大学,中西医结合基础,2014,硕士.
[28]阙丽娟,刘冰.我国冷链物流发展的对策分析[J].电子商务,2014,08:5-6.
[29]邢晨.供电局电力决策支持系统研制[D].西安理工大学,电气工程,2003,硕士.
[30]秦阳.中青旅电子商务盈利模式及其实施策略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[31]陈冰月.高功能孤独症儿童面部表情识别特点及影响因素研究[D].苏州大学,应用心理学（专业学位）,2014,硕士.
[32]刘晓力.当代哲学如何面对认知科学的意识难题[J].中国社会科学,2014,06:48-68+207.
[33]刘文强.教育装备政府采购中劣币驱逐良币现象的成因及治理对策[D].西北师范大学,公共管理,2013,硕士.
[34]王源正洁.文化视角下的华语流行歌曲歌词（1992-2012）研究[D].兰州大学,现当代文学,2013,硕士.
[35]常妍.《重刊贞和类聚祖苑联芳集》与《新撰贞和分类古今尊宿偈颂集》的对比研究[D].北京大学,中国古典文献学,2013,硕士.
[36]于虹霞.异养反硝化脱硫菌对碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响研究[D].哈尔滨工业大学,环境工程,2013,硕士.
[37]滕瑞新.基于瑞利后向散射的随机光纤激光器[D].北京化工大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[38]赵永亮.二氧化钛稳定的Pickering聚合机理研究[D].复旦大学,2011.
[39]王春.无线传感器网络路由协议的设计与仿真[D].电子科技大学,2004.
[40]张灿淋,姚明海,童小龙,张何栋.一种新的基于KKT条件的错误驱动SVM增量学习算法[J].计算机系统应用,2014,01:144-148.
[41]赵柏林.工程项目最有利标的投标评选模式优化研究[D].长沙理工大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[42]张东旭.microRNA-199a慢病毒载体的构建及其对激素非依赖前列腺癌细胞肿瘤生物学特性的作用研究[D].第二军医大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[43]和萍,文福拴,薛禹胜,王克文,LedwichGERARD.四种电力系统稳定器的性能比较[J].电力系统自动化,2013,03:30-37.
[44]刘庆广.石家庄市自然旅游资源与景区管理研究[D].河北师范大学,2004.
[45]王寅凯.加工中心实时可靠性评估与预测研究[D].吉林大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[46]逯静辉.高速铁路无线信道特性研究[D].北京交通大学,2013.
[47]王洪晏.使用微型机的检测装置和检测电路(讲座二)[J].冶金自动化,1985,03:41-47.
[48]王业平.面向关联数据的图书馆云服务研究[D].西安电子科技大学,情报学,2013,硕士.
[49]张婧.廉价TS-1及其改性后催化剂的丙烯环氧化性能研究[D].大连理工大学,工业催化,2013,硕士.
[50]张险峰,秦志光,刘锦德.网络安全分布式预警体系结构研究[J].计算机应用,2004,05:36-39.