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.     

电感电流伪连续模式下Boost变换器的分数阶建模与分析

基于电感和电容本质上是分数阶的事实,采用分数阶微积分理论建立了电感电流伪连续模式下Boost变换器的区间分数阶数学模型.依据状态平均建模方法,建立了Boost变换器工作于电感电流伪连续模式下的分数阶状态平均模型.通过所建的分数阶数学模型对其电感电流和输出电压进行了理论分析以及传递函数的推导,并比较了与整数阶数学模型的区别.根据改进的Oustaloup分数阶微积分滤波器近似算法,采用电感和电容的等效分数阶电路模型,在Matlab/Simulink的仿真环境下,对其数学模型和电路模型进行了仿真对比,分析了模型误差产生的原因,验证了所建的分数阶数学模型以及对其理论分析的正确性.最后,指出了分数阶Boost变换器工作于电感电流伪连续模式与连续模式、断续模式的区别与联系.     

评估管道地磁暴灾害的大地构造分界面算法

大地电性结构的分界处容易加剧管道腐蚀, 穿过大地分界面的管道在分界点处受到的地磁暴致灾风险比较大, 提出一种可用于评估输油气管道的地磁暴灾害风险自评价描述的算法。改进算法的帕金森矢量在定位大地分界面时比传统算法的帕金森矢量更加准确; 在可以识别大地分界面的前提下, 改进算法的帕金森矢量方位角会在分界面附近完成±180°到0°或0°到±180°的过渡变化, 距离分界面越近, 方位角越能够反映大地分界面的倾向, 改进算法的帕金森矢量长度在分界点处达到最小值; 相邻地块电导率差值、空中电流源频率以及大地分界面与测线方向的夹角等因素会影响改进算法帕金森矢量的分布特性; 利用帕金森矢量的方位角图和长度图两个判据可以定位穿过分界面位置的管道, 相邻大地分界面之间存在虚拟界面, 需要分析排除。仿真结果表明了这些结论的正确性, 对管道防护具有重要的指导意义。     

电感电流伪连续模式下分数阶Boost变换器的非线性控制

基于电容和电感都是分数阶的事实,采用分数阶微积分理论,建立了电感电流伪连续模式下Boost变换器的分数阶状态空间平均模型.针对其分数阶模型具有仿射非线性系统的特点,根据分数阶的类Lyapunov稳定性理论,设计了适用于分数阶电感电流伪连续模式下Boost变换器的一种分数阶非线性控制器.依据分抗链及改进的Oustaloup分数阶近似算法,得到了分数阶电感和电容的等效电路模型,用Matlab/Simulink软件对所设计的控制器进行了仿真验证.结果表明:所设计的分数阶非线性控制器对分数阶电感电流伪连续模式下的Boost变换器的动态和稳态性能有显著的提高,并且在输入电压和负载大幅度波动的情况下,仍然能够确保系统具有良好的稳定性和动态性能.     

高空核爆电磁脉冲E2部分对架空管道的影响

高空核爆电磁脉冲会通过管道的耦合作用,对各种电子设备和系统造成严重的影响和破坏.为了研究高空核爆电磁脉冲对架空管道的影响,首先通过麦克斯韦方程给出了高空核爆电磁脉冲对架空管道的耦合方程,然后应用格林函数法求解微分方程得到管道上感应电流和电压的频域表达式,再应用傅里叶反变换得到电流和电压的时域波形.最后计算了基于IEC标准波形的高空核爆电磁脉冲E₂部分作用下架空管道的感应电流和电压.     

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。