地磁场HD受HVDC输电干扰特征分析

林秀娜, 曲保安, 范晓勇, 陈洪凯, 于庆民, 赵银刚. 2020. 地磁场H、D受HVDC输电干扰特征分析. 地球物理学报, 63(10): 3818-3826, doi: 10.6038/cjg2020M0209
引用本文: 林秀娜, 曲保安, 范晓勇, 陈洪凯, 于庆民, 赵银刚. 2020. 地磁场HD受HVDC输电干扰特征分析. 地球物理学报, 63(10): 3818-3826, doi: 10.6038/cjg2020M0209
LIN XiuNa, QU BaoAn, FAN XiaoYong, CHEN HongKai, YU QingMin, ZHAO YinGang. 2020. Characteristics of interference from HVDC transmission to the horizontal component and magnetic declination of the geomagnetic field. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 63(10): 3818-3826, doi: 10.6038/cjg2020M0209
Citation: LIN XiuNa, QU BaoAn, FAN XiaoYong, CHEN HongKai, YU QingMin, ZHAO YinGang. 2020. Characteristics of interference from HVDC transmission to the horizontal component and magnetic declination of the geomagnetic field. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 63(10): 3818-3826, doi: 10.6038/cjg2020M0209

地磁场HD受HVDC输电干扰特征分析

  • 基金项目:

    "十二五"国家科技支撑计划项目(2015BAK18B02)和中国地震局三结合项目(CEA-JC/3JH-161504)联合资助

详细信息
    作者简介:

    林秀娜, 女, 1982年生, 主要研究方向为地球物理数据处理.E-mail:529586981@qq.com

    通讯作者: 曲保安, 男, 高级工程师, 主要研究方向为地震电磁信号处理.E-mail:baoan515@163.com
  • 中图分类号: P318

Characteristics of interference from HVDC transmission to the horizontal component and magnetic declination of the geomagnetic field

More Information
  • 以受宁东线高压直流(HVDC)输电干扰相对严重的11个地磁台站为主要研究对象,以蒙城台为干扰幅度量取的参考台站,研究了地磁场水平分量H、磁偏角D受HVDC输电的干扰特征.发现HD受HVDC输电干扰具有同步性和偏向性;同一HVDC输电线路两侧HD干扰幅度具有线性关系,但线性关系明显弱于垂直分量Z干扰幅度的比例关系;接地极附近台站各自的ZHD干扰幅度具有线性关系.之后对HD干扰产生的机理进行了深入的定性分析.根据得到的干扰特征的结论,提出了以红山台ZHD为输入的本研究相关台站的ZHD为输出的自动计算方法.经过误差分析,本方法平均误差水平低于国家地磁学科中心当前使用算法误差水平,最高降幅达42.9%.

  • 加载中
  • 图 1 

    宁东线走向及相关台站分布图

    Figure 1. 

    Map showing Ningdong line and related stations

    图 2 

    11个台站ZHD的干扰幅度

    Figure 2. 

    Interference amplitudes of Z,H and D components at eleven stations

    图 3 

    HD干扰幅度相关系数最小的4个台站与红山台原始波形数据对比

    Figure 3. 

    Comparison of the H and D original data of Hongshan station and the four stations with the minimum correlation coefficients of H and D interference amplitudes

    图 4 

    安丘台的HDZ干扰幅度的线性拟合曲线

    Figure 4. 

    Linear fitting curves of H, D and Z interference amplitudes of Anqiu station

    图 5 

    本文结果与目前国家地磁台网中心自动发布系统结果平均误差对比

    Figure 5. 

    Comparison of average errors between the results of this paper and the results of the National Geomagnetism Network Center automatic publishing system

    表 1 

    各台与红山台H分量干扰幅度的相关系数以及H分量背景噪声水平

    Table 1. 

    Correlation coefficients of H component interference amplitudes between eleven stations and Hongshan station and background noise level of H component data

    台站 红山台 涉县台 广平台 定襄台 昔阳台 太原台 泰安台 安丘台 大山台 济南台 榆林台
    正向电流相关系数 1.00 0.94 0.70 0.82 0.58 0.99 0.95 0.55 0.94 0.70 0.90
    反向电流相关系数 1.00 0.73 0.76 0.67 0.57 0.94 0.83 0.81 0.95 0.69 0.90
    双向电流相关系数 1.00 0.94 0.80 0.90 0.76 0.99 0.96 0.84 0.97 0.86 0.95
    背景噪声水平 0.02 0.02 0.05 0.06 0.11 0.02 0.02 0.05 0.03 0.06 0.03
    下载: 导出CSV

    表 2 

    各台与红山台D分量干扰幅度的相关系数以及D分量背景噪声水平

    Table 2. 

    Correlation coefficients of D component interference amplitudes between eleven stations and Hongshan station and background noise level of D component data

    台站 红山台 涉县台 广平台 定襄台 昔阳台 太原台 泰安台 安丘台 大山台 济南台 榆林台
    正向电流相关系数 1.00 0.91 0.54 0.81 0.81 0.94 0.66 0.11 0.63 0.34 0.82
    反向电流相关系数 1.00 0.80 0.18 0.53 0.59 0.89 0.62 0.45 0.48 0.33 0.70
    双向电流相关系数 1.00 0.88 0.15 0.84 0.85 0.95 0.85 0.77 0.84 0.59 0.69
    背景噪声水平 0.02 0.02 0.07 0.11 0.15 0.03 0.02 0.06 0.03 0.11 0.03
    下载: 导出CSV

    表 3 

    各台与红山台Z分量干扰幅度的相关系数以及Z分量背景噪声水平

    Table 3. 

    Correlation coefficients of Z component interference amplitudes between eleven stations and Hongshan station and background noise level of Z component data

    台站 红山台 涉县台 广平台 定襄台 昔阳台 太原台 泰安台 安丘台 大山台 济南台 榆林台
    正向电流相关系数 1.00 -0.93 -0.85 0.76 0.97 0.99 -0.96 -0.98 0.62 -0.97 0.83
    反向电流相关系数 1.00 -0.98 -0.84 0.87 0.99 0.99 -0.98 -0.98 0.79 -0.95 0.82
    双向电流相关系数 1.00 -1.00 -0.98 0.98 1.00 1.00 -1.00 -1.00 0.96 -1.00 0.98
    背景噪声水平 0.01 0.01 0.05 0.06 0.08 0.02 0.01 0.04 0.01 0.06 0.01
    下载: 导出CSV

    表 4 

    11个台站各自ZHD干扰幅度的相关系数

    Table 4. 

    Correlation coefficients of Z,H and D interference amplitudes of eleven stations

    台站 红山台 涉县台 广平台 定襄台 昔阳台 太原台 泰安台 安丘台 大山台 济南台 榆林台
    ZH相关系数 -0.82 0.42 0.52 -0.79 -0.78 -0.86 0.85 0.97 -0.73 0.76 -0.90
    ZD相关系数 -0.76 0.42 -0.12 -0.52 -0.68 -0.62 0.79 0.99 -0.86 0.49 -0.20
    HD相关系数 0.42 0.07 -0.52 0.33 0.26 0.26 0.58 0.98 0.73 0.47 -0.06
    下载: 导出CSV
  •  

    An T, Andersen B, MacLeod N, et al. 2017. Overview of sino-european HVDC grid technical forum. Power System Technology (in Chinese), 41(8):2407-2416. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dwjs201708001

     

    Arrillaga J. 1998. High Voltage Direct Current Transmission. 2nd edi. London:The Institution of Electrical Engineers.

     

    Chen J, Jiang Y L, Zhang X X, et al. 2014. The design of HVDC discrimination and processing system for geomagnetic network. Seismological and Geomagnetic Observation and Research (in Chinese), 35(3):270-274. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdcgcyyj201403047

     

    Fang W, Zhang G Q, Shao H C. 2010. Study on the impact of HVDC to geoelectric field observation. Seismology and Geology (in Chinese), 32(3):434-441. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdz201003011

     

    Feng Y, Jiang Y, Sun H, et al. 2013. Calculation and analysis of geomagnetic field horizontal gradients and high altitude geomagnetic field. Progress in Geophysics (in Chinese), 28(2):735-746, doi:10.6038/pg20130222.

     

    Hingorani N G. 1996. High-voltage DC transmission:a power electronics workhorse.IEEE Spectrum, 33(4):63-72. http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2241471

     

    Jia H, Zhang J G, Tan Q, et al. 2015. Analysis of interference in Hebei geomagnetic observation produced by Ningdong-Shandong HVDC transmission system. Plateau Earthquake Research (in Chinese), 27(2):48-53, 57. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gydz201502009

     

    Jiang Y L, Zhang X X, Yang D M, et al. 2014. Influence characteristics of high voltage direct current transmission on geomagnetic observation. Earthquake (in Chinese), 34(3):132-139. http://www.researchgate.net/publication/296516264_Influence_characteristics_of_high_voltage_direct_current_transmission_on_geomagnetic_observation

     

    Ma Q Z, Li W, Zhang J H, et al. 2014. Study on the spatial variation characteristics of the geoelectric field signals recorded at the stations in the east Huabei area when a great current is injected. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 57(2):518-530, doi:10.6038/cjg20140217.

     

    Ma Q Z, Qian J D, Li W, et al. 2016. Characteristics of the spatial variation of geoelectric field signals recorded at the stations in Huadong area in China when 4 heavy currents are injected. Chinese Journal of Geophysics (in Chinese), 59(7):2598-2614, doi:10.6038/cjg20160724.

     

    Shen H H, Zhang X X, Feng Z S, et al. 2005a. The countermeasures to the influence of direct current transitting to geomagnetic observation. Earthquake Research in China (in Chinese), 21(4):530-535. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdz200504010

     

    Shen H H, Zhou J X, Zhang X X, et al. 2005b. The influence analysis of direct current transmit electricity to geomagnetic observation. Seismological and Geomagnetic Observation and Research (in Chinese), 26(5):65-70. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdcgcyyj200505010

     

    Tang B, Wen Y F, Liu H Z, et al. 2011. Influence of DC transmission line on geomagnetic observation. High Voltage Engineering (in Chinese), 37(4):952-960. http://www.researchgate.net/publication/283382194_Influence_of_DC_transmission_line_on_geomagnetic_observation

     

    Tang B, Zhang J G, Meng S M, et al. 2012. Correction of observation interference on Z component of geomagnetic field from DC power lines. Proceedings of the CSEE (in Chinese), 32(30):147-155. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdjgcxb201230021

     

    Wang X M, Teng Y T, Wang X Z, et al. 2008. The test method for the performance of fluxgate magnetometer. Seismological and Geomagnetic Observation and Research (in Chinese), 29(6):88-94. http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DZGJ200806017.htm

     

    Yu C C, Guo H, Sui S W. 2011. Influence of HVDC transmission line on aeromagnetic survey and computation of the ΔT magnetic field. Progress in Geophysics (in Chinese), 26(3):961-965, doi:10.3969/j.issn.1004-2903.2011.03.023.

     

    Zhang J, Chen W, Li G J, et al. 2013. Reginal HVDC Grid will be constructed. Bulletin of Chinese Academy of Sciences (in Chinese), 28(5):635-636.

     

    安婷, Andersen B, MacLeod N等. 2017.中欧高压直流电网技术论坛综述.电网技术, 41(8):2407-2416. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dwjs201708001

     

    陈俊, 蒋延林, 张秀霞等. 2014.地磁台网高压直流输电判别处理系统设计.地震地磁观测与研究, 35(3):270-274. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdcgcyyj201403047

     

    方炜, 张国强, 邵辉成. 2010.高压直流输电对地电场观测的影响.地震地质, 34(1):434-441. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdz201003011

     

    冯彦, 蒋勇, 孙涵等. 2013.地磁场水平梯度及高空地磁场的计算与分析.地球物理学进展, 28(2):735-746, doi:10.6038/pg20130222.

     

    贾华, 张建国, 谭青等. 2015.宁东-山东高压直流输电系统对河北地磁观测干扰的分析.高原地震, 27(2):48-53, 57. http://www.cqvip.com/QK/82408X/201502/665708302.html

     

    蒋延林, 张秀霞, 杨冬梅等. 2014.高压直流输电对地磁观测影响的特征分析.地震, 34(3):132-139. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=diz201403013

     

    马钦忠, 李伟, 张继红等. 2014.与大电流信号有关的华北东部地区地电场空间变化特征的研究.地球物理学报, 57(2):518-530, doi:10.6038/cjg20140217. http://www.geophy.cn//CN/abstract/abstract10088.shtml

     

    马钦忠, 钱家栋, 李伟等. 2016.源自多个大电流源的华东地区地电场空间变化特征.地球物理学报, 59(7):2598-2614, doi:10.6038/cjg20160724. http://www.geophy.cn//CN/abstract/abstract12982.shtml

     

    沈红会, 张秀霞, 冯志生等. 2005a.减小直流输电对地磁观测影响的几种办法.中国地震, 21(4):530-535. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdz200504010

     

    沈红会, 周加新, 张秀霞等. 2005b.直流输电对江苏地磁观测的影响分析.地震地磁观测与研究, 26(5):65-70. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdcgcyyj200505010

     

    唐波, 文远芳, 刘红志等. 2011.直流输电线路对地磁场观测的影响.高电压技术, 37(4):952-960. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=gdyjs201104023

     

    唐波, 张建功, 孟遂民等. 2012.直流输电线路对地磁场Z分量观测干扰的校正.中国电机工程学报, 32(30):147-155. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgdjgcxb201230021

     

    王晓美, 滕云田, 王喜珍等. 2008. GM4型磁通门磁力仪性能检验方法.地震地磁观测与研究, 29(6):88-94. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzdcgcyyj200806016

     

    于长春, 郭华, 眭素文. 2011.直流输电线路对航磁测量的影响及ΔT磁场计算.地球物理学进展, 26(3):961-965, doi:10.3969/j.issn.1004-2903.2011.03.023.

     

    张军, 陈伟, 李桂菊. 2013.区域高压直流电网将建成.中国科学院院刊, 28(5):635-636. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgkxyyk201305036

  • 加载中

(5)

(4)

计量
  • 文章访问数:  318
  • PDF下载数:  279
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2018-04-06
修回日期:  2020-04-30
上线日期:  2020-10-05

目录