摘要
太阳活动喷射出来的高速高能太阳风传播至地球空间，能引起剧烈的地磁扰动(如极光亚暴、地磁暴等)，常常会在输电线路及其与大地导体构成的封闭回路中形成地磁感应电流(GeomaglleticallyInducedCurrents，GIC)。GIC流进电网中，能够造成变压器的半波饱和、谐波扰动和无功损耗增加，进而引发整个电力系统的电压波动，危害电网的稳定运行。本文主要对地磁暴引起的GIC展开研究，分析不同等级地磁暴引起的GIC特征，探究非重现性地磁暴的行星际驱动所引起的GIC特征。 首先，利用Dst指数筛选出1999-2020年内所有中等强度(Dst≤-50nT)以上的地磁暴事件，并将其分类为四种等级:中等磁暴、大磁暴、特大磁暴、超大磁暴。通过分析不同等级磁暴的行星际磁场、太阳风参数和地磁条件，探究GIC特征及其依赖性关系，发现GIC与行星际磁场Bz分量、磁暴、亚暴有关;统计地磁暴中GIC的特征，发现Dst指数与GIC绝对值有较好的相关性;通过分析GIC暴，发现在较小等级的磁暴中也可能引发GIC暴，GIC不仅与行星际磁场条件有关，也受局部空间电流体系的影响。 其次，利用小波变换方法分析GIC的频谱特征，探究其与dBx/dt的相关性。通过连续小波变换(ContinuousWaveletTransform，CWT)和离散小波变换(DiscreteWaveletTransfom，DWT)，分析了不同等级磁暴事件中GIC的频谱特征和小波系数特征，发现在不同等级磁暴GIC与dB)(/dt在频域中的能量分布和周期特征具有较大相似性，并且都具有明显的低频特性:通过交叉小波功率谱(CrossWaveletTransfoml，DWT)和交叉小波相干谱(WaveletCoherence，WTC)同时分析GIC与dBx/dt在高、低能量区中的相关性和相位特征，发现GIC与dB/dt在高能量区和低能量区都具有较大的相关性，并且两者存在一定的正相关关系。 最后，根据引起非重现性地磁暴的行星际驱动-行星际日冕物质抛射(InterplalletaryCoronalMassEiection，ICME)的不同结构类型——独立ICME(I-ICME)、多个相互作用的ICME(M-ICME)和激波ICME(S-ICME)，分析了所引起的GIC及其频谱特征。研究发现I-ICME引发的GIC具有集中性特点，M-ICME和S-ICME引发的GIC存在两个明显的扰动，但S-ICME引发的GIC第一个扰动持续时间较短:GIC与行星际磁场总量B、行星际磁场南向分量Bz具有较大相关性。统计三种类型ICME事件发现I-ICME和S-ICME主要引发小强度GIC事件，M-ICME有较大概率引发强度较大的GIC;通过CWT分析不同类型ICME引发GIC的能量分布特征，发现I-ICME条件下GIC呈现一个高能量区，而M-ICME和S-ICME则呈现出两个高能量区，且能量强度上两者还存在区别。 综上所述，本文针对GIC事件向上溯源，分析不同等级地磁暴及不同类型ICME中GIC的特征，对基于地磁暴的地磁感应电流的频谱特征及其行星际驱动进行研究，有助于厘清GIC与其驱动源的关系，为GIC暴的建模和预报提供物理依据，对电力系统防治灾害性空间天气的影响具有重要的研究价值。
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