[發明專利]基于區塊大地電性結構的地磁擾動地電場計算方法

有效

• 申請號: 202110332008.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113128003B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 胡錦根;朱貴池;沈正元;姚暉;劉文琳;田碩;張健;李晨;樓漢寧;劉勛;王生祺;羅杰;龔凌云;朱翔宇;葉承華;陳文強
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司檢修分公司;國網浙江省電力有限公司;北京天和本安電力科技有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06T17/00;G01R29/12;G06F111/02;G06F113/04
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種基于區塊大地電性結構的地磁擾動地電場計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立區塊大地三維電性結構模型：

收集歷史大地電磁測深數據資料，獲得視電阻率原始數據，按地市級的轄區分區塊，建立區塊大地三維電性結構模型；

S2、基于麥克斯韋方程的地電場算法：

對給定地磁暴GMD，根據大地的介電常數ε和磁導率μ₀＝4π·10^-7H/m，基于麥克斯韋方程和平面波法計算地磁暴GMD的地電場；

S3、計算地磁暴GMD的地電場分量量值：

根據步驟S1的模型和步驟S2的算法，以及地磁暴GMD強度和方向的變化，計算地磁暴GMD的地電場分量量值；

S4、確定地磁暴GMD的地電場分量的最大值及方向：

根據步驟S3的地磁暴GMD的地電場分量，分析獲得地磁暴GMD的地電場分量的最大值及方向；

其中，步驟S2的具體步驟為：選取區塊大地三維電性結構模型作為求解區域V，大地水平面、地表下方的水平截斷面及大地水平面邊界處的截斷面構成閉合曲面S；假設大地具有均勻的介電常數ε和均勻的磁導率μ₀，大地電磁感應方程表示為式(1)-式(5)，

其中，▽為梯度算子，B為磁感應強度，為磁感應強度向量，μ₀＝4π·10^-7H/m，為與地面平行的面電流密度，E為電場強度，為電場強度向量，ρ為體電荷密度，σ為電導率，t表示時間；

在假設空氣中電導率σ＝0，且大地導體中的傳導電流遠大于位移電流的條件下，采用直角坐標系建模時，則電場強度E的方程式改寫為式(6)，磁感應強度B的方程式改寫為式(7)，

其中，ω為角頻率，表示沿Z軸方向求二次偏導數，X軸正方向為地面正南方向，Y軸正方向為地面正東方向，Z軸正方向為大地垂直向下方向，j為虛數單位；

設置磁場邊界條件為：將大地水平面設為地面邊界，底面邊界條件E_z＝0，其中，E_z為在Z軸上的分量；

將區塊大地三維電性結構模型看作多個電導率水平分量均勻分布的分塊模型，且各個分塊模型間的電流密度在分界面兩側連續，因此將式(6)改寫為式(8)，

其中，k²＝jωμ₀σ，其通解表示為式(9)，

其中，C、D和k為待定系數；

根據式(6)和式(7)得到式(10)，

其中，E_y為在Y軸上的分量，E_x為在X軸上的分量，B_y為在Y軸上的分量，B_x為在X軸上的分量，為X軸正方向的單位向量，為Y軸正方向的單位向量。

2.如權利要求1所述的基于區塊大地電性結構的地磁擾動地電場計算方法，其特征在于：步驟S1的具體步驟為：

結合電網運行調度的要求，對省級電網按地市級的轄區對大地進行分區塊，利用歷史大地電磁測深數據資料，通過對各轄區大地電性結構的分析，把大地三維電性結構模型剖分成n個小區域，每個小區域是一維分層結構，各地市轄區看作多個小區域組成，每個小區域的深度及電性構造根據實際數據進行仿真建模；

通過各轄區自上而下建立分區分塊的大地三維電性結構模型，對地磁暴GMD的地電場進行計算，得到區塊大地三維電性結構模型；

所述歷史大地電磁測深數據資料包括：大地電磁剖面數據和深度電性數據；

所述區塊大地三維電性結構模型以地理方位正南方向為X軸，正東方向為Y軸，垂直大地方向為Z軸。