埋地油气管道地磁感应电流(GIC)的混沌特性研究

空间天气影响下的钢制油气管道会产生地磁感应电流,地磁感应电流能够加速管道腐蚀,干扰管道监测装置,危及人身安全.为了研究管道地磁感应电流的非线性动力学特性,首先基于线传输理论,建立了管道地磁感应电流模型,并应用Melnikov方法对模型进行分析,揭示了地磁场与管道系统相互作用而产生混沌的机理,指出管道地磁感应电流具有出现混沌的可能性.其次,以中国西气东输一线管道中卫处6次磁暴事件数据为例,依据功率谱分析法、主分量法、关联维数法、Lyapunov指数法等多种混沌判别方法,对计算得到的地磁感应电流时间序列作了定量和定性的分析,进一步验证理论分析的结果.数学模型和实际数据两方面都表明:在空间天气影响下,埋地钢制管道系统内的地磁感应电流具有混沌特性,为空间天气影响下的钢制油气管道保护提供了理论依据.     

我国的地磁生物学研究

概述了我国地磁生物学研究工作的现状，主要包括以下两个方面：（１）地球基本磁场生物效应研究；（２）地球变化磁场生物效应的研究。     

日冕物质抛射引起地磁扰动的分类预报

对1997—2003年期间引起地磁扰动的72个加速日冕物质抛射(CME)事件和69个减速CME事件进行了特性分析，并针对经行星际闪烁(IPS)认证的32个加速CME引起的地磁扰动事件和32个减速CME引起的地磁扰动事件分类建立了新的从属函数μ_T和新的磁扰开始时间修正项, 经验证预报效果得到显著提高.对于加速CME引起的地磁扰动事件，磁扰开始时间的预报值T_pre与观测值T_obs比较，相对误差ΔT_pre/T_obs≤10%的事件占总事件数的21.86%；ΔT_pre/T_obs≤30%的事件为78.13%；而ΔT_pre/T_obs>50%的事件为9.36%；对于减速CME引起的地磁扰动事件相对误差ΔT_pre/T_obs≤10%的事件占总事件数的25.00%；ΔT_pre/T_obs≤30%的事件为84.37%；而ΔT_pre/T_obs>50%的事件仅为3.13%.这表明该预报方法对空间灾害性事件的磁扰动的定量预报具有很大的现实可能性. 关键词： 日冕物质抛射 地磁扰动 从属函数     

美国伦斯勒理工学院招生信息

地球磁场的产生源于由熔融状态的铁构成的外层地核，它位于距地表2000km以下的深度．两年前，来自德国Karlsruhe的研究人员，令液态金属钠高速流过蜿蜒曲折的管道，实现了自激产生地球磁场的实验模拟．     

自动确定方位的激光束指示器

介绍了一个可以自动确定光束方位的激光束指示器。在立轴支承的转盘中央安装一个平面反射镜,在转盘的圆周边缘处安装一个霍尔传感器。调整半导体激光器,使其激光束的初始方向与立轴同轴,并经反射后水平出射来进行方位指示。利用线性霍尔传感器对地球磁场的敏感性,测出激光束方向与地磁方向的夹角。由单片机控制系统发出指令,由步进电机及精密减速箱驱动立轴转动,通过带动反射镜水平转动来改变激光束的出射方向。指示器工作时,首先应使激光束的方向与地磁方向一致,然后再使激光束转过预定的角度,实现绝对方位角的激光束定向。系统方位角的定位精度可达到0 1′,具有较高的实用价值。     

地磁发动机的能量取自何处

地球磁场的产生源于由熔融状态的铁构成的外层地核 ,它位于距地表 2 0 0 0km以下的深度 .两年前 ,来自德国Karlsruhe的研究人员 ,令液态金属钠高速流过蜿蜒曲折的管道 ,实现了自激产生地球磁场的实验模拟 .导体做切割磁力线的运动 ,可以在其中激起感应电流 ,进而这电流又能产生磁场 .原初的极其微弱的“种子”磁场可以来自太空 ,关键是要有一种正反馈自激机制 ,产生并自“支撑”一个稳定的磁场 .为此 ,除了管道路线的空间布局之外 ,还要求管道中的流动参数———磁雷诺数必须大于某一临界值 .磁雷诺数Rm=UR/ η ,其中U是液态金属的均方根…     

路边停车场管理系统的研究和实现

针对智慧城市建设对智能交通的需要,设计了一种基于物联网技术的智能路边停车场管理系统;该系统采用地磁传感器作为信息采集设备,利用ZigBee和GPRS无线通信技术实现数据的远程传输;应用MySQL数据库、tomcat 6.0服务器搭建后台信息管理服务器,实现对多个路边停车场的统一管理;实地测试表明,系统稳定可靠,检测准确率达到了98%,成功实现了信息的实时及时发布和智能化管理,可以应用于实际的城市路边停车场管理。     

利用力学-光学技术实现地磁水平分量实时监控

利用力学和光学技术设计了一种测量地磁场水平分量的装置.在扭力矩和磁力矩作用下,线圈做简谐振动.测量简谐振动的周期和两次平衡位置的相对距离即可计算出地磁场水平分量.该装置结构简单,测量结果准确,可以实现动态实时测量.     

不同传感器精度下的地磁轮廓匹配定位性能分析

地磁基准图、地磁传感器和惯导系统的精度是影响地磁匹配系统可靠性的关键因素. 为提高地磁匹配系统的可靠性, 研究了传感器精度对地磁匹配成功率的影响; 针对不同地磁基准图, 分析了地磁传感器误差、速度误差和航向角误差对地磁匹配成功率影响的物理机理, 根据实际要求通过仿真确定了地磁匹配系统中各传感器的误差范围, 并进行了实验测试. 测试结果表明, 在地磁匹配成功率大于90%时, 速度误差<0.14 m/s, 航向角误差<0.6°, 地磁传感器标准差 <11 nT. 关键词： 地球物理场导航 地磁场 地磁轮廓匹配 性能分析     

实验室内模拟地磁的翻转

每20几万年左右地球的北极和南极相互转换位置．谁也不知道是什么原因使地球磁场发生这种翻转．最近法国的一个研究组在实验室内重现了这一现象．他们将放在容器中的160升的熔化的钠加热到110℃以上，并用两个向相反方向旋转的螺旋叶片使熔化的钠不停地做涡旋运动，这样模拟地球核心熔化的铁的转动．由此产生的电流产生出磁场．这时他们监视磁场的强度和方向．当他们偶然使一个叶片的速度为16Hz而另一个为22Hz时，发生了一种奇特的效应：整个样品的磁场方向开始翻转，翻转的间隔为10秒到180秒之间不等．     

"双悬线平衡法"测量地磁水平分量

采用“双悬线平衡法”,并利用外加可调磁场与地磁水平分量补偿的方法对地磁水平分量进行了测量．当磁针所受磁场力和双悬线扭力平衡时,以悬线扭力为零作为外加磁场与地磁水平分量“补偿”的判定依据,由于此时的外加磁场与地磁水平分量大小相等方向相反,从而测得地磁水平分量。     

太阳与地磁活动对超低轨重力卫星电推进系统工作的影响

面向当前第25太阳活动周,评估太阳与地磁活动对超低轨重力卫星电推进系统工作的影响。通过对超低轨道重力卫星进行轨道仿真和分析GOCE任务数据,得出大气阻力的变化规律,并获得了太阳活动极大年附近任务和极小年附近任务对携带工质量的影响、地磁暴对电推进系统保持“无拖曳”工作的影响。结果表明：其余情况相同下,卫星在太阳活动低年附近任务的工作轨道高度可较高年降低约20 km,有利于提高重力信号强度。强地磁暴通常引起超低轨道卫星阻力增加30%～90%,飞行控制需为克服地磁暴影响留足够的推力裕度。推力器设计应保证最大推力的10%～70%推力区间具有高比冲,且着重考虑此区间的寿命问题。     

地磁暴对电力系统的影响及防治策略

地磁暴是全球范围内地球磁场的剧烈扰动现象, 在电网中产生地磁感应电流(GIC)。电力变压器在GIC的作用下进入半波饱和状态, 其产生的谐波和增加的无功损耗影响电网电压稳定, 造成系统中继电保护装置误动, 随着电网电压等级的提高和电网规模的扩大, 地磁暴可能严重威胁电网安全运行。分析了变压器对GIC入侵后的响应, 以及次生灾害在电力系统中的传播过程, 阐明了磁暴对电力系统的影响机理, 分析了GIC对变压器、无功补偿设备和继电保护装置等设备的影响, 建立了GIC对系统电压稳定性影响的分析框架及基本方法, 最后提出了一种GIC优化治理策略, 与传统治理方法相比具有明显的优越性。     

华北大地涡旋电流现象机理及对管道管地电位影响

一维分块大地周围的特定电性结构能够在该分块大地中产生涡旋电流。通过反演等效电流源并根据实际地形构造大地电性模型, 分析了涡流处的等效电流和电性结构对其特性的影响, 揭示了该特定区域中产生涡流并使得涡流移动的机理; 对铺设在该区域中的输油管道给出了管地电位(PSP) 的分布特征。计算得到的管道PSP与实际监测得到的管道PSP分布规律的一致性表明了涡旋电流能够加重地磁扰动对管道的影响。     

地磁暴条件下电网连锁故障风险评估

地磁扰动会在高压电网中诱发产生地磁感应电流(GIC), 使得电力变压器等发生相继故障, 从而导致电力系统崩溃或者引起大停电事故, 研究地磁暴条件下电网连锁故障风险评估能够为预防其引起的电网事故提供重要参考。对地磁暴条件下电网连锁故障的机理进行了分析, 提出了地磁暴条件下电网连锁故障风险评估流程, 该流程可以识别各个地磁暴条件下电网的薄弱环节; 利用系统的负荷削减量来评估连锁故障各个阶段对系统的危害, 同时利用给定地磁暴条件下该薄弱环节导致电力系统崩溃所削减的临界负荷量来评估其对电力系统的危害。利用IEEE-RTS79系统对于所提出的流程进行验证, 验证结果表明所提出流程的可行性和有效性, 所得结果可以为量化和防范地磁暴电网风险提供参考。     

晚期HEMP作用下铁路牵引供电系统GIC算法研究

高空核爆电磁脉冲晚期效应（E₃）会引起地磁场剧烈变化并形成地面感应电场。感应电场等效为激励源与地面长距离导体和大地构成回路,产生地磁感应电流 （GIC）。GIC可引起牵引供电系统中变压器直流偏磁,从而严重威胁牵引供电系统的安全运行。本文基于平面波理论、分层大地电导率模型并结合牵引供电系统的电路模型,提出E₃作用下的牵引供电系统GIC算法,并以带回流线的直接供电方式的铁路牵引供电系统为例,首次计算了系统GIC情况。结果表明,该供电方式下牵引供电系统中的GIC远大于系统中变压器等设备的耐受值,为进一步研究E₃作用下牵引供电系统效应及我国铁路设备选型、灾害防治等提供支撑。     

基于双曲线截断混沌多项式展开的地磁感应电流敏感度分析

地磁感应电流(GIC) 可能会引起变压器直流偏磁从而威胁电力设备和电网的安全。鉴于GIC计算所需的很多输入参数是不确定变量, 全面评估电网GIC水平及对电网的威胁有必要研究GIC的不确定度及GIC对输入变量的敏感度。基于混沌多项式展开(PCE) 提出了一种GIC的不确定度量化方法, 利用双曲线截断技术进一步提高了计算效率, 计算了GIC对输入参数的敏感度指标。以新疆750kV规划电网为例, 利用提出的方法对GIC进行了不确定度量化, 得到了GIC的均值和标准差等统计量。根据混沌多项式系数计算了Sobol敏感度指标, 得到了GIC对电场幅值和电网直流电阻等输入参数的敏感度。与蒙特卡罗法(MC) 相比, 此方法在保证精度的前提下大大提高了计算效率。     

地磁翻转可能不是随机的

虽然地磁极性的完全翻转（南极成为北极，北极成为南极）需要几千年才能完成，其影响却是巨大的．地球磁场的变化不仅会影响鸟类迁徙的路径，而且会使地球暴露在危险的宇宙射线中，某些研究者认为这是与6千5百万年前恐龙灭绝类似的大规模物种消失的事件有关的．地球学家认为我们行星内部的磁发动机使极性翻转，但是真正的机制并不很清楚．