[发明专利]基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法

说明书

本发明属于电力系统与地球物理学交叉技术领域，涉及一种基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法，包括：S1、建立区块大地三维电性结构模型；S2、基于麦克斯韦方程的地电场算法；S3、计算地磁暴GMD的地电场分量量值；S4、确定地磁暴GMD的地电场分量的最大值及方向；本发明所述方法提出对省级电网按地市级的辖区对大地进行分块，按地市级辖区建立大地的三维电性结构模型，计算地磁暴GMD的地电场，进而计算各地区电网的GIC，以提高地磁暴GMD的地电场和电网的GIC的计算精度和计算速度。

技术领域

本发明属于电力系统与地球物理学交叉技术领域，涉及一种基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法，特别是涉及地磁暴的地磁扰动(geomagneticdisturbance，GMD)对交流电网影响的地电场计算方法。

背景技术

本发明所述的地磁暴是指太阳磁场剧烈活动所引起的地磁暴。地磁暴的GMD在地面感应电场，电场在电网中产生的地磁暴感应电流(geomagnetically induced current，GIC)影响电网的安全运行。准确计算地电场是计算GIC，进而评估GIC对电网安稳的影响以及灾害防治的基础。以往的基于大面积的地磁暴地电场算法，计算工作量大和计算时间长，只适用于电网GIC的离线分析，不适合电网运行调度中的GIC事故处理的在线分析，影响电网GIC事故处理的速度。

对于GMD地电场的算法，目前的基于平面波理论的算法，认为整个研究区域或某块区域的地电场是相同的，算法没有充分考虑所研究的大面积区域或某块区域大地电性构造上的差异，因此会影响电网GIC计算结果的准确性；另外，采用有限元法计算大面积的地磁暴地电场，对自适应剖分的网格数量多，计算工作量大和计算时间长。随着电网规模增大，本发明提出对大面积区域按地区分块计算地磁暴地电场，提高地电场和GIC的计算精度和速度。

发明内容

随着电网规模日益增大，大电网中的GIC分布也越来越复杂，提高地磁暴地电场的计算精度和计算速度，对电网运行调度中的GIC在线分析及GIC事故处理的意义重大。

本发明提出对省级电网按地市级的辖区对大地进行分块，按地市级辖区建立大地的三维电性结构模型(又称为：三维大地电阻率模型、大地三维电性结构模型或三维大地电性结构模型)，计算GMD地电场，具体技术方案如下：

一种基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法，包括以下步骤：

S1、建立区块大地三维电性结构模型：

收集历史大地电磁测深数据资料，获得视电阻率原始数据，按地市级的辖区分区块，建立区块大地三维电性结构模型；

S2、基于麦克斯韦方程的地电场算法：

对给定地磁暴GMD，根据大地的介电常数ε和磁导率μ₀＝4π·10^-7H/m，基于麦克斯韦方程和平面波法计算地磁暴GMD的地电场；

S3、计算地磁暴GMD的地电场分量量值：

地磁暴GMD的强度和方向都随时间变化，根据步骤S1的模型和步骤S2的算法，以及地磁暴GMD强度和方向的变化，计算地磁暴GMD的地电场分量量值；

S4、确定地磁暴GMD的地电场分量的最大值及方向：

电网的GIC与作用在输电线路上的地磁暴GMD的地电场分量量值及方向有关，根据步骤S3的地磁暴GMD的地电场分量，分析获得地磁暴GMD的地电场分量的最大值及方向。

在上述技术方案的基础上，步骤S1的具体步骤为：