利用非线性模拟预测磁暴的发生

众所周知,磁暴与具有南向方向的星际磁场(IMF)密切相关。这一结论是通过对线性预测滤波器的研究得出的,研究中采用的资料是 Dst 和 IMF 数据系统。然而,从一次磁暴到另一次磁暴,该方法都要求对线性滤波器作较大的改动。因此在预测磁暴的活动中,线性滤波器法就显得具有一定的局限性。以前所进行的研究是将磁暴期间,磁层中电磁响应的非线性表示成环电流的衰减速率随 Dst 值而变化的关系。在此,我们提出了对 Dst 数据进行分析的非线性模拟法,这批数据是 OMNI 基站在1964～1990年期间记录下来的。若事先记录下可靠的太阳风资料的话,则就可从 Dst 和 IMF 资料中预测出磁暴的发生。然而,所记录下的大多数时段的太阳风资料并不可靠,或者只有1 h 的资料可靠,有时甚至还不足1 h。因此,我们就以 Dst 资料系统为基础提出了非线性预测模拟方法。若缺少太阳风资料,这些模拟就不能预测磁暴的发生,但可预测磁暴的发展,并且可从中等磁暴来发现强磁暴。以 IMF和 Dst 资料系统为基础的输入-输出模型和只以 Dst 资料系统为基础的自主模型两者之间的联系,可以用来进行天气预报。     

地磁暴对轨道电路扼流变压器电磁系统的影响

本文中作者研究了地磁感应电流(GIC)对轨道电路扼流变压器的影响,分析了GIC引发扼流变压器直流偏磁的机理,给出了GIC的计算公式,并用Maxwell软件对扼流变压器的磁通密度及损耗进行了仿真计算。     

潮汐地电场对电网GIC计算的影响研究

当前电网地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)的计算值同实测值之间存在巨大误差,影响地磁暴下GIC的防护工作实施。为获取误差产生的根源,结合GIC和感应地电场的形成机理,提出潮汐地电场(tidal geoelectrical field,TGF)是造成GIC计算误差的重要影响因子。给出了TGF作用电网的可行性求解方法,并推导了GIC在地心坐标系计算中的数学表达式。最后,以甘肃兰州地区为研究对象,通过建立局部电网直流等效模型,采用数值仿真方法计算了TGF引起的电网GIC水平。与同地区其他文献计算结果对比,TGF单独作用下产生的GIC数值最大占比地磁暴期间GIC计算值的18.8%,因此后续进行GIC的求解与分析时,必须考虑TGF的影响。     

500 kV主变压器异常声音分析

针对2001年3月至2002年10月,500 kV上河变电所主变压器连续5 次声音异常,外观检查、预防性试验、色谱分析确定主变压器状况无异常后,分析判断太阳磁暴的爆发引发地球磁场的变化使主变压器直流偏磁,铁心饱和运行是声音异常的原因。     

地磁感应电流对变压器振动、噪声的影响

为研究太阳活动引起的地磁暴在电网中产生地磁感应电流对电网运行的不利影响,通过对岭澳核电站和上河变电站主变压器中性点电流实测数据与相关地磁台磁暴数据相关性的比较分析,说明了我国电网已经受到地磁暴的侵袭;通过分析比较正常运行变压器的振动噪声特性和地磁感应电流作用下变压器的振动噪声特性,认为地磁暴会引起变压器振动噪声的增大,江苏、浙江、广东等电网发现了大量变压器振动噪声异常的事件为地磁暴在输电线路中产生的地磁感应电流所致。目前,1000kV特高压工程已开工建设,与500kV电网相比,特高压线路的单位电阻更小,并且线路更长、建设规模更大,更易受到地磁暴的影响,因此磁暴影响问题迫切需要研究。     

一次强磁暴期间全球电离层扰动研究

利用IGS台网观测数据,以总电子含量TEC、TEC的变化率ROT及其标准差ROTI作为表征电离层不规则结构和扰动的特征参量,研究发生在2004年11月上旬的一次强磁暴期间全球电离层扰动的分布以及扰动的传播.分析结果表明,在磁暴急始和初相阶段,全球电离层相对平静,没有显著扰动发生;不规则体和扰动主要发生在磁暴主相极大前后,并且在日落后几小时开始出现,持续到午夜之后.第一个主相极大期间,强扰动和不规则体主要出现在美洲扇区的中低纬度带;第三个主相极大期间,强扰动和不规则体主要出现在亚太扇区的中低纬度带.     

张衡一号卫星三频信标载荷典型事件观测

“张衡一号(简称ZH-1)”卫星搭载的三频信标机(tri-band beacon,TBB)载荷,能够对站链上空的电离层进行高精度测量.为检验TBB载荷在电离层监测中的应用效果,本文利用2018—2019我国中低纬地区TBB观测数据,采用求均值及多项式拟合的方法对各月份F₂层峰值电子密度(N_mF₂)数据进行处理,分析N_mF₂的半年变化特征;将2018-08-26磁暴当天与宁静日的电子密度作差值,分析电子密度对磁暴事件的响应特征.结果表明：TBB观测数据能够有效监测电离层变化,正确反映站链上空电离层变化规律;在磁暴事件中,观测到了电子密度的变化过程,其准确地反映了正暴相的特征,证明在重要天气事件中,这一手段能够获得较为准确的观测数据.     

基于误差反向传播 ANN的电网暴灾害风险评估方法

利用误差反向传播（BP）人工神经网络，结合对电网磁暴灾害危险性影响因素的分析，建立了电网磁暴灾害风险程度评估指标和评价模型。利用山东500kV电网的资料参数对网络进行了训练和性能检验，验证了模型和方法的有效性，该方法计算结果能反映电网不同站点的风险等级差别，且符合各站点的实际情况，具有一定的客观性。     

地磁暴侵害油气管道的管地电位效应

由于输油气管道埋在地下,钢质管道内外壁有绝缘涂层,不与大地直接接触,油气管道遭受地磁暴侵害的响应机制与电网不同,研究油气管道的干扰机制、物理过程以及干扰效应,对分析地磁暴对油气管道的影响及危害具有重要意义。针对2012年~2014年9次中、小地磁暴侵害我国西气东输一线和陕京二线等输气管道引发的管地电位(PSP)现象,研究了地磁暴引发管道地磁感应电流(GIC)的机制与过程以及GIC衍生管道PSP的机理,利用PSP算法,假设感应电场沿管道分布,大小取0.1 V/km,计算了不同形态管道的PSP水平。实测和仿真计算数据表明,即使是遭受中、小地磁暴的侵害,钢质油气管道的PSP也会超过管道杂散电流干扰防护标准规定的限值,证明了管道干扰及防护研究要考虑中、小地磁暴的影响。