我国空间电力线谐波辐射现象分析

研究了利用DEMETER卫星电磁场探测数据辨识电力线谐波辐射(PLHR,Power Line Harmonic Radiation)事件的方法,探讨了我国空间中PLHR事件的特点.通过采用时频分析和Welch功率谱估计法分析了2005—2010年6年我国空间中的全部卫星电场强度探测数据,共发现151例PLHR事件,给出了PLHR事件的统计分析和典型实例.结果表明我国空间PLHR事件的频率分布在1 000~4 500 Hz之间,多为50 Hz的奇数倍,间隔为50/100 Hz.PLHR事件与我国电网发展和变化有密切关系,与地磁活动水平无关,呈现出昼夜差异和季节差异.最后给出了影响PLHR事件探测的可能因素.

电力线谐波辐射在分层各向异性电离层中的传播特点

电力线谐波辐射特指在电离层或磁层中观测到的来源于地面电力系统输电线的电磁波辐射,其在电磁场时频功率谱中表现为400 Hz至5 k Hz范围内,频率间隔为50/100 Hz或60/120 Hz的平行谱线,已成为近地空间环境的一种人为污染源.对于该现象的形成机理尚缺乏定量研究.本文研究了非理想导电大地上方由电偶极子源产生的电磁场在分层各向异性电离层中的传播模型,提出了一种新的求解方法,有效解决了编程计算中的数值溢出问题,并利用已有解析解对所提方法进行了验证.在此基础上,利用实际电力线、大地、电离层的相关参数,研究了偶极子源频率、电离层下边界高度、大地电导率、地磁场方向等对电力线谐波辐射在电离层中的传播的影响.结果表明,频率等于地-电离层波导导波模截止频率时透入电离层的电力线谐波辐射强度更大;谐波电流一定时,大地电导率小的地区,电力线谐波辐射的功率更大;电力线谐波辐射在电离层中沿地磁场方向传播.本文所得结果有益于阐释电力线谐波辐射现象的形成机理.

电力线谐波辐射对电离层高能电子的影响

电力线谐波辐射(PLHR)作为一种人为的电离层电磁环境污染源被广泛认可,其对电离层状态的影响亟待研究。基于DEMETER卫星高能粒子探测器(IDP)的数据,采用PLHR事件自轨道和发生前后重访轨道综合分析的方法,研究了中国电离层中发现的72例PLHR事件发生前后电离层高能电子投掷角、低中高3个能带的电子通量的影响。结果表明,在PLHR发生前极少数事件出现了投掷角增大的现象,且低能带的电子通量倾向于减小的趋势。这可能是PLHR产生的影响,也可能是由于电离层高能电子状态的这种变化导致PLHR更容易被探测到。

空间中的电力系统辐射及其形成机理

利用对DEMETER卫星电场探测数据的时频分析,对我国近地空间电离层中的电力线谐波辐射及基频辐射事件进行了研究,并分析了它们发生的地理位置.得出基频辐射频率与相应地面电力系统采用的频率一致,基频辐射的持续时间和空间范围覆盖谐波辐射.讨论了架空输电线路的地线在不同接地方式下成为有效辐射源的可能性,没有架设地线或地线采用分段绝缘单点接地方式的架空输电线路是较强的辐射源.

中国空间磁层线辐射现象探究

对2008—2010年覆盖中国空间的DEMETER卫星电场探测数据进行分析,共识别出328例磁层线辐射(MLR)事件。根据已有MLR事件的频谱特征,研究了中国空间的MLR事件的特征及其可能的原因。对所有MLR事件进行统计分析,结果表明这些事件白昼的出现率高于夜晚,秋冬季的出现率高于春夏季;与地磁活动水平无明显关联,主要出现在中国中低纬度地区空间;频率间隔主要分布在55~95 Hz,频率漂移速率大都在0~0.4 Hz/s,并且频谱最高强度与地理纬度无明确关联。中国空间MLR事件的特征与中国空间所观测到的电力线谐波辐射(PLHR)事件的特征相似,与国外已发现的MLR事件的特征有所不同。

高压输电系统引起的空间电磁扰动

随着全球工业化进程的大力推进,高压输电系统逐渐成为电磁环境监测的主要人为干扰源之一。本文总结了以法国DEMETER卫星电磁场数据为主开展的高压电力线辐射研究的最新成果,对电力线产生的各类空间电磁扰动现象及其时空分布特征进行了归纳分析,其中包括电力线谐振辐射(PLHR)、磁层线辐射(MLR)、ELF/VLF辐射、高能粒子沉降等,并对与其耦合机制相关的电磁波传播及波粒相互作用模型进行了总结讨论,旨在对中国电磁监测试验卫星(CSES-1)数据处理方法、干扰识别和地震弱信号提取分析提供更多的参考信息。