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实验室科研人员首次成功模拟低纬度高压电网中磁暴急始引发的GIC

2015年10月15日 星期四 08:54:05

高压输电网中的地磁感应电流(Geomagnetically induced currents, 简称GIC)是空间天气危害现代技术系统的最主要的表现之一,是太阳风-磁层-电离层-地球,这个空间天气反应链的最末端一环。GIC会引起变压器过热,励磁和无功损耗增加,威胁电网的安全运行,严重时甚至引起变压器损毁和电网瘫痪,造成巨大的经济和社会损失。一般认为,高纬地区由于地磁扰动剧烈,电网受GIC侵害的风险较高。但近些年来随着科学技术的发展,电网规模的日益增加,中低纬度地区电网受到GIC骚扰的报道也在增多。对这些地区电网发生的GIC进行监测和预测也变得非常必要。

日前,空间天气学国家重点实验室的张佼佼和王赤等人研究报道了2015年3月17日大磁暴期间我国两个低纬度500 kV变电站观测到的GIC的情况。他们发现在此次磁暴期间,SSC(磁暴急始)引发的GIC强度要比磁暴主相时的GIC还要强很多。分析发现,这个现象更容易发生在低纬度地区,这说明了SSC在引发低纬度电网GIC中的重要性。他们利用全球MHD模型对该SSC事件中我国两个高压变电站中的GIC进行了模拟,结果表明模拟结果与观测结果非常吻合,说明MHD模型可以用来预测此类GIC事件。另外,该研究还显示在SSC期间,东西向的感应电场在低纬度地区占主导地位;而且,电网的拓扑结构和电性参数会大大的影响GIC水平。

该研究结果强调了SSC在引起低纬度电网中GIC的重要性,提供了预测行星际激波引起的低纬度地区电网中GIC的方法,具有非常重要的科学意义和应用价值,该研究工作已发表在美国地球物理学会(American Geophysical Union, AGU)的学术期刊《Space Weather》上。

引用:

Zhang, J. J., C. Wang, T. R. Sun, C. M. Liu, and K. R. Wang (2015), GIC due to storm sudden commencement in low-latitude high-voltage power network in China: Observation and simulation, Space Weather, doi:10.1002/2015SW001263.

原文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015SW001263/abstract



图1:2015年3月17日大磁暴期间,我国两个低纬度高压变电站观测到的GIC情况。

图2. 双龙500 kV变电站的模拟(红线)和观测(黑线)结果的比较。

 

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