空间中心科研人员在地磁暴期间低纬度地区电网GIC特征分析及建模预测方面取得进展

　　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，会对高压输电网，油气管道，高铁等地面长距离导电设备的安全运行造成威胁。电网中的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，电网规模日益增加，中低纬度地区电网受到GIC骚扰的报道日益增多。我国地处中低纬度地区，目前已经建成了世界上电压等级最高、传输距离最长、负荷最高的输电网络。如今，对如此庞大的输电网络的GIC监测，预报，风险评估变得尤为重要。

　　近日，空间天气学国家重点实验室王赤院士团队的张佼佼副研究员与北京航空航天大学，华北电力大学以及国家卫星气象中心的学者合作对2015年至2016年期间，我国低纬度地区黄眉山220KV变电站在地磁暴期间的GIC监测数据进行了分析，并基于全球磁层数值模型建立了磁暴期间低纬度地区电网GIC预测模型。研究表明高强度GIC在磁暴主相阶段发生最频繁，GIC极值与地磁扰动时间导数（dB/dt）的极值有粗略的正相关关系，但磁暴主相期间两者之间强度关系变得非常复杂。由于GIC监测数据的缺乏，目前国际上大量GIC相关研究，直接将dB/dt等同于GIC来进行分析、建模等研究。该研究提醒学者们注意磁暴期间低纬度地区dB/dt不能完全等效于GIC，在进行GIC相关研究中，需要注意dB/dt可用来代替GIC的使用条件。他们还对磁暴期间黄眉山220kV变电站中的GIC进行了数值建模，并将数值模拟结果与实际监测数据进行对比分析。结果表明，所建模型可以捕捉到磁暴期间黄眉山变电站中GIC主要活动特征和强度，所建模型预测效果优于传统的预报模型。

　　该研究对我国电网规划，电网GIC预测及风险评估，减灾防灾等方面具有重要的应用意义。论文发表在国际知名期刊Space Weather上。

　　Citation：Zhang, J. J., Yu, Y. Q., Wang, C., Du, D.,Wei, D., & Liu, L. G. (2020). Measurements and simulations of the geomagnetically induced currents in low‐latitude power networks during geomagnetic storms. Space Weather, 18, e2020SW002549. https://doi.org/10.1029/2020SW002549

　　原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020SW002549

　　图一： 多元线性回归求得电网参数。

　　图二：（a）中等强度磁暴，（b）强磁暴，（c）烈磁暴期间模拟结果（红线）和观测（黑线）结果的比较。
自上到下依次是：地磁扰动x和y分量，感应地电场x和y分量，以及GIC。