油气管网与电网的地磁暴干扰机理比较研究

地磁暴是由太阳风暴冲击地球磁层引起的地磁场剧烈扰动。地磁暴会对地面人工技术系统形成危害,威胁技术系统的安全;其中,规模庞大的油气管网和电网最容易受到影响。首次对油气管道和电网的地磁暴干扰机理进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论。电网与油气管网地磁暴效应都起源于空间天气对地球磁层-电离层的影响,作用于特定对象上由不同作用原理产生不同干扰。油气管网主要产生PSP及GIC,而电网仅有GIC的影响。根据作用原理不同,二者建模计算各异。通过分析特定事件、原理分析以及建模计算,对油气管道和电网地磁暴的干扰机理进行比较研究,首次阐明油气管网地磁暴干扰机理,为油气管网地磁暴效应特征研究以及地磁暴灾害防治提供了重要依据。     

GIC作用下机车车载变压器励磁电流时频特性分析

2012~2015年,太阳活动进入高峰期,会对工业系统会造成较大的风险和影响。本文归纳了太阳活动对轨道交通设备的影响方式。在此基础上,重点讨论了磁暴产生的地磁感应电流(GIC)对变压器等地基设备的影响。以"和谐1型"电力机车车载变压器为例,选取了3个磁暴发生似的地电场工况,对变压器励磁电流进行了仿真分析,通过和地电场为0的工况的对比,初步探索了GIC和牵引网电压对变压器励磁电流的影响关系。     

磁暴诱发电网故障灾害风险分析研究进展

地磁暴是太阳磁场剧烈变化在地球表面的作用结果,所产生的地电场会造成接地变压器直流偏磁,继而对电力系统安全运行造成不利影响。随着电网规模的增大和电压等级的增高,磁暴已经成为诱发电网灾害性故障风险的威胁之一。研究电力系统磁暴灾害风险能够为预防与控制其引发的电网事故提供重要参考。通过剖析磁暴引发的电力系统故障灾害电性历史事件,讨论了磁暴诱发电力系统风险机理与特点。分别从电网GIC引起的变压器故障和电力系统事故风险两个方面综述了近年来国内外电网磁暴灾害风险研究现状,分析了影响电网磁暴灾害风险的多样性和复杂性以及风险评估的难度;并指出了未来电网磁暴灾害风险的研究方向为风险评估、量化风险影响因素对风险的作用和风险防御等3个方面。     

磁暴作用下管道漏点对地磁感应电流和管地电位分布的影响

随着我国能源需求的快速增长,我国的能源进口日益扩大。其中,管道运输是一种重要的能源运输方式。埋地金属管道由于工艺、运输和安装等问题,常常存在着漏点,而漏点对管道的腐蚀以及管道的防护又有着重要的影响,因此研究管道漏点的影响对研究地磁暴侵害埋地管道系统具有重要的意义。本文通过分析漏点的物理模型,建立了管道漏点的数学模型,并通过ANSYS软件仿真进行对比,验证了管道漏点模型的正确性。将漏点模型与管道的分布参数模型相结合,通过仿真分析,初步分析了管道漏点对地磁暴侵害管道系统时管道上地磁感应电流（geomagnetic induced current,GIC）以及管地电位（pipe-soil potential,PSP）分布的影响。通过仿真结果数据表明,即使是遭受中、小型地磁暴侵害,管道漏点对管地电位的分布也很有影响,管道漏点处的泄露电流密度也远远超过正常情况下的杂散电流密度,会对管道的绝缘层以及保护系统产生较大的影响。     

大地地磁感应电流与大地电导率关系的分析

磁暴产生的地磁感应电流(Geo-magnetically Induced Current,简称GIC)不仅在电网、输油气管道等导体中流动,还在大地中流动,研究大地GIC与大地电导率关系,对认识大地电导率对大地GIC和管网GIC的影响,以及准确计算管网系统的GIC具有重要意义。本文利用均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型分别计算了不同深度大地GIC大小以及GIC分布规律,分析了均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型与大地深层GIC的关系以及对GIC计算结果的影响。研究结果表明,大地电导率越小,大地GIC分布的深度越深,以及大地电性构造对大地和管网GIC大小和分布深度的影响很大。在此基础上,提出了下一步的研究建议。     

灾害空间天气对我国电网安全的影响及风险

通过对第23太阳周几次磁暴期间广东岭澳500 kV电网的地磁感应电流（GIC）实测数据,2010年西北陕、甘、青、宁750 kV电网GIC的计算结果,以及500～1 000 kV电网结构特点和1859年超级磁暴强度的分析,阐述了极端空间天气对我国未来特高压、大规模电网安全的可能影响,提出了应对极端空间天气的研究建议。 ［     

磁暴在单回交流输电线中的感应电流的验证计算

准确计算磁暴期间交流电网中的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)对评估磁暴对交流电网的影响至关重要。在研究磁暴对交流电网的影响时所应用的现有模型的基础上,以单回交流输电线为研究对象,将交流输电线、接地体和大地进行统一建模;并采用有限元法(FEM)进行求解。这种新模型既可以处理电导率复杂分布的大地模型,又可以将交流输电线及接地体对地表感应地电场分布的影响考虑在内。均匀选取磁暴期间地磁场变化频率0.000 1~0.1 Hz之间的特定频点,分别采用现有模型和新模型计算交流输电线中的GIC,通过对比验证,表明现有模型在频率0.000 1~0.1 Hz之间计算磁暴期间交流电网中GIC时是适用的。     

磁暴在单回交流输电线中感应电流的验证计算

准确计算磁暴期间交流电网中的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)对评估磁暴对交流电网的影响至关重要。在研究磁暴对交流电网的影响时所应用的现有模型的基础上,以单回交流输电线为研究对象,将交流输电线、接地体和大地进行统一建模;并采用有限元法(FEM)进行求解。这种新模型既可以处理电导率复杂分布的大地模型,又可以将交流输电线及接地体对地表感应地电场分布的影响考虑在内。均匀选取磁暴期间地磁场变化频率0.000 1~0.1 Hz之间的特定频点,分别采用现有模型和新模型计算交流输电线中的GIC,通过对比验证,表明现有模型在频率0.000 1~0.1 Hz之间计算磁暴期间交流电网中GIC时是适用的。     

太阳活动对中国近东西向断层8级大地震的可能触发

研究了发生在中国及蒙古国西部地区Ms≥8的大地震与太阳活动的关系, 发现在东西向和近东西向断层上的地震, 发生时间多处在太阳活动的峰年附近, 而其他方向断层上的大地震多数不在太阳活动的峰期附近. 作者认为产生这种现象的原因可能是因为太阳活动峰年附近出现较多磁暴, 引起的地磁场异常变化在近东西向孕震断层面上产生涡电流对岩石加热, 降低了岩石的耐剪强度和静摩擦极限, 从而使已孕育的大地震容易发生.     

用多元统计分析予报地磁暴

用多元统计分析对地磁暴与太阳活动的相关性进行了研究,同时提出了一种予报地磁暴的方案。根据分析结果,提出了一些值得进行理论研究的问题,如:太阳黑子磁场对地磁暴发生的重要作用,地磁暴的分类等。全部资料来自北京天文台和地磁台(1971—1974年)。     

轨道电路的GIC监测数据分析

为了研究轨道电路GIC监测数据特征及影响因素,对2015年6月23日京港客运专线鹤壁东站轨道电路GIC监测数据进行统计分析。轨道电路GIC监测数据与子午工程观测台站武汉九峰站地磁场数据有较强的相关性,与地磁场北向分量和东向分量显著相关,从统计学角度论证了轨道电路中监测电流主要由地磁暴产生。本文采用小波去噪法对轨道电路GIC进行降噪处理,可有效提高与地磁数据的相关性,并与平面波模型和分层大地模型的计算感应地电场进行多元回归分析,得到京港客运专线石武段轨道电路GIC的经验模型,研究结果可用于轨道电路GIC预测及特性分析,有助于理解地磁暴对轨道电路信号系统的影响。同时,轨道电路电磁环境复杂易受干扰,对轨道电路的GIC监测及模型建立提出了新的挑战。     

轨道电路的地磁感应电流监测数据分析

为了研究轨道电路地磁感应电流(GIC)监测数据特征及影响因素,对2015年6月23日京港客运专线鹤壁东站轨道电路GIC监测数据进行统计分析。轨道电路GIC监测数据与子午工程观测台站武汉九峰站地磁场数据有较强的相关性,与地磁场北向分量和东向分量显著相关,从统计学角度论证了轨道电路中监测电流主要由地磁暴产生。采用小波去噪法对轨道电路GIC监测数据进行降噪处理,可有效提高与地磁数据的相关性,并与平面波模型和分层大地模型的计算感应地电场进行多元回归分析,得到京港客运专线石武段轨道电路GIC的经验模型。研究结果可用于轨道电路GIC预测及特性分析,有助于理解地磁暴对信号轨道电路系统的影响。同时,轨道电路电磁环境复杂易受干扰,对轨道电路的GIC监测及模型建立提出了新的挑战。     

地磁扰动对岭澳核电站变压器GIC影响分析

通过对2004年11月—2006年12月期间的岭澳核电站监测到的地磁感应电流和广州地磁台站观测的地磁数据对比分析,发现缓始磁暴产生的地磁感应电流(GIC)与地磁场分量的变化的相关系数可以大于与其时间一阶导数之间的相关系数。GIC与地磁分量的呈负相关,且相关性均比较大。对8次磁暴产生的GIC的最大幅值与其对应的地磁水平分量的变化率进行最小二乘拟合,推导出二者之间的关系式,可为预测核电站变压器GIC提供依据,并为磁暴灾害对核电站影响程度提供理论参考。     

地磁暴感应地电场的大地电性结构建模方法

探明磁暴期间地面感应电场的分布情形是正确计算地磁感应电流(GIC)和预测磁暴次生灾害影响的前提。根据电磁场唯一性定理,从求解磁暴感应地电场的角度出发,提出了一种复杂大地电导率结构的建模方法;该方法的特点是只建大地导体区模型,通过模型的边界条件反映地磁场的变化情况及感应地电流在地下的流通情形。采用有限元法求解了典型地电结构下的磁暴感应地电场,通过对比数值方法和解析方法求得的地面电场结果,验证了建模方法的可靠性。进一步采用该方法研究了无法解析求解的复杂地电结构的磁暴感应地电场问题,建模思路和方法为评估磁暴和GIC的管网效应提供了分析工具。     

基于光纤传感油气管道安全监测评价系统研究

管道腐蚀缺陷一直是困扰着安全生产重要隐患,因此有必要对管线进行安全监测.该研究以实现智能化评估管线安全状态为目的,利用分布式光纤光栅,对由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应变进行了监测.并结合管壁应力场分布特性,建立起了一套实时在线的合缺陷管道光纤光栅监测评估系统,结合开发监测系统软件可有效地评价含缺陷管道的实时的受力状态和安全运行状况.     

地磁感应电流水平与行星际扰动的关系分析

地磁感应电流(geomagnetically induced currents,简称GIC)取决于地磁场变化。地磁场变化受电离层、磁层和行星际等各空间的扰动变化所驱动。认识GIC与空间扰动参数的关系可尝试预测、预报GIC及其影响。利用斯皮尔曼相关系数分析了1999—2005年间芬兰输气管线GIC数据与ACE卫星记录的行星际扰动参数(Bs,Ey,V,Pk,|B|,ε)的相关性。结果表明,这些参数与GIC都具有较好的相关性;其中,Pk和|B|是与GIC相关性最好的两个参数。在大磁暴GIC事件中V的相关度最高,特大磁暴GIC事件中Ey相关度最好。如果把GIC分成三个级别,即GIC≥10A,GIC≥20A,GIC≥30A,相关性最好的参数分别为Ey,Pk和|B|。统计GIC事件的行星际源发现,所有事件的行星际源中包含鞘层结构(SH)的比例高达82.8%,30A以上GIC的行星际源都包含有磁云结构(MC)。综合分析表明,预测GIC的影响可以考虑这些条件。     

东亚中纬度地区臭氧变化与磁暴关系探讨

本文分析了东亚30°N和40°N上空大气臭氧总量与磁暴活动的变化特征,并采用交叉谱的方法,着重研究了第20太阳活动周内臭氧总量变化和磁暴活动的相互关系,这种相互关系随纬度而有所差异。此外,在太阳活动第20周期间,30°N上空臭氧总量月平均量和磁暴月频数的周期性变化之间存在着密切的关系,且这些变化与大气环流的某些周期韵律有很好的对应。     

埋地灰口铸铁管失效预测模型及影响参数分析

针对研究解决早期埋设的灰口铸铁管存在的破损频繁、漏失严重等影响输配水安全问题,运用管土相互作用受力模型得到管道应力,结合灰口铸铁管的腐蚀模型、剩余强度评价方法和失效准则,得到管道失效预测模型,最终利用蒙特卡罗方法计算管道可靠度,并进行影响参数分析.计算结果表明:大直径管道失效主要由环向应力控制,而小直径管道失效多为纵向应力控制;由于渗漏或不均匀沉降引起的管道基础局部流失在腐蚀深度超过一定深度时对失效概率的影响较大;腐蚀模型参数、未支撑长度、剩余强度参数对安全因子分布具有重要影响.腐蚀是影响灰口铸铁管失效的重要因素,意在减缓腐蚀速度的管道防腐技术可以有效减少管道的失效频率,延长管道使用寿命.     

岭澳核电站二期给水管道流动加速腐蚀的控制与改进

在1986年瑟利（SURRY）电站发生了严重的管道泄漏导致人员伤亡的事故引起了广泛的关注之后,关于对汽机管道中流动加速腐蚀的研究得到了长足地进展。本文以参考了国内外对该现象进行研究的各方资料,介绍了核电站二回路给水管道系统中发生流动加速腐蚀的机理,以及在岭澳核电站二期工程建设过程中,为了控制管道的流动加速腐蚀,如何从就尽量减轻该现象所采取的相关措施。     

管道内检测技术在鲁宁线上的应用

长距离埋地管道运输是目前石油天然气资源的主要输送方式,由于埋地管道运行环境复杂,各种原因造成的管壁腐蚀直接影响管道的使用寿命.如何了解管道的腐蚀状况,有针对性地对管道进行维修,确保管道的安全运行,延长管道的服役时间,是进行管道内检测的根本目的.我们对鲁宁输油管线共检测了647公里,获取了第一手检测资料库,为进一步分析鲁宁管线腐蚀情况和安全评估提供了科学依据.