天然电场选频法在高压线干扰环境下的浅层地下水勘探

在工程地球物理的实践应用中,人文环境因素对勘探的影响常常是无法避免的。主要探讨天然电场选频法(frequency selectionmethod,FSM)在高压输电线附近开展地下水勘探的应用效果。首先,简单介绍静态效应的起因,并通过对天然电磁法二维有限元正演模拟,在以往研究成果的基础上进一步说明当近地表存在相对低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量会出现明显的静态效应;其次,将FSM应用于2处地下水勘探,验证FSM在高压输电线干扰下的应用效果,并利用实测结果说明FSM的异常成因主要是静态效应所致。根据理论模拟和实践可知,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与理论模拟结果类似。同时,在高压线干扰环境下,只要测线方向与输电线方向平行,同样可取得成功的应用效果。这为今后类似环境下的应用提供了一种可供选择的物探方法。

基于双频法和漏电流比较法的综合选线技术

针对双频法在实船运用中暴露出来的问题,论文提出了一种综合了双频法和漏电流比较法的选线策略,分析了各支路在不同频率的低频信号下的漏电流关系并应用于双频法无法解决的小电阻接地选线问题,分析了各支路漏电流大小排序与对地电容大小排序间的关系并应用于双频法无法解决的大电阻接地选线问题,当接地电阻处于双频法的可测范围内时仍然使用双频法测支路绝缘电阻的方法进行选线。通过Matlab/Simulink平台的仿真计算表明,该综合选线技术是可行的。

天然电磁场日变规律实验观测

开展了天然交变电磁场日变规律的实验观测工作,由此探讨日变场的变化规律,以及天然电场选频法的基本原理。在同一地点或两个分离的点上,采用两台仪器对天然电磁场的日变情况进行同点同时观测和异点同时观测,获得日变场的变化曲线。分析采集结果,在工作区范围内天然交变电磁场具有同源性和波动性的变化规律。结合实例,叙述了野外采集和数据处理的一些方法,以压制背景场干扰而造成的假异常。

小电流接地系统选线注入信号的频率分析

注入信号法是广泛应用于小电流接地系统单相接地故障的选线方法,实际应用中由于接地故障电阻大,容易发生选线失败的现象。文章通过分析注入信号法的基本原理及注入信号的流通路径,借助Matlab仿真,研究了注入信号频率对选线效果的影响,得出了降低注入信号的频率可以减小非故障线路对信号电流的分流作用、提高注入法的适用范围和选线准确率的结论。

小电流接地系统单相接地故障模糊选线新方法

现有单相接地故障选线判据适应性较差,有必要寻求一种新的选线依据。基于零序暂态高次谐波衰减和残流法并结合模糊信息融合原理,提出了一种的综合选线判据,并构造了一个简洁的的故障隶属函数。动模实验结果表明,该判据有良好的抗干扰能力,效果好且实用。

Nyquist Stability Analysis and Capacitance Selection for DC Current Flow Controllers in Meshed Multi-terminal HVDC Grids

Controllability of DC current/power flow is essentialin multi-terminal HVDC (MTDC) grids, particularly for theMTDC grids in a meshed topology. In this paper, consideringmeshed MTDC (M2TDC) grids with the installation of twoline/multi-lineDC current flow controllers (CFCs), a small-signalmodel of the DC CFCs integrated M2TDC grids is derived,studying the impact of the power losses of the DC CFC andtheir influence on the analysis of energy exchanges. The systemstability analysis is analysed using the Nyquist diagram, which ismore suitable for analyzing complex nonlinear systems with morecompact and reliable indicators of stability in comparison withgain/phase margins shown in the Bode diagram. In addition, aselection method of the interconnected capacitor of the DC CFCis proposed under different operating conditions. The impact ofthe switching frequencies of the DC CFC on the control ranges ofthe DC current flows is analyzed. The effectiveness of the Nyquistanalysis and the capacitance selection method is verified bysimulation studies using PSCAD/EMTDC. The obtained control ranges of the DC CFC with different switching frequenciesand capacitances would be useful for practical engineeringapplications.

天然电场选频测深法在地下水勘探中的异常理论分析与实践应用

选频法是音频大地电场法的进一步应用与发展。本文通过实践应用说明选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并对选频法测深极距(MN)与地下水埋深之间的关系开展对比分析和初步理论研究。首先,采用水平交变电场、交变磁场共同作用下的均匀半空间中低阻导电球体简化地质地球物理模型,对选频法测深曲线开展正演计算;然后,对选频法在广西“十二五”农村饮水安全工程应用中的131口钻井出水量情况进行统计,并对其中98口钻井的钻探情况开展详细列表统计分析,对比研究测深曲线异常处MN极距大小与实际钻探出水深度之间的关系。理论分析与实践应用表明,选频法在浅层地下水勘探中效果明显,是一种确定浅层地下水井位的有效方法;同时,实践统计结果表明,选频法测深法异常曲线处MN极距的大小与实际钻探出水深度之间存在1∶1的近似关系,验证了理论模拟计算结果的正确性;另外,本文的研究成果表明,在浅层(<200 m)天然电磁法勘探中,天然电场观测值的大小除了与大地的电阻率、信号的频率有关外,还与电极距大小是相关的。

天然电场选频法的浅层地下水勘探效果与异常分析

通过实践应用、理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并分析其异常形成过程中起主要作用的天然一次场场源分量。将选频法应用于广西农村找水打井项目中,依据其勘探成果共钻井131口,出水量大于1 m3/h的井共114口,约占钻井总量的87%。实践表明选频法在浅层地下水勘探中是实用可行的。在实践应用和以往研究成果的基础上,设计均匀半空间内球形充水岩溶的简单模型,以便解析求解并计算分析地表主剖面上二次电场的大小;计算结果表明,水平交变磁场产生的二次电场是一个相对高电位异常,而水平交变电场才产生相对低电位异常,由此推断天然电场选频法在地下水勘探中异常的形成主要是由于地下天然交变电场分量作用的结果。

基于有源工频电流注入的配电网对地参数精确测量

采用工频零序电流注入法,实现配电网对地电容、对地电导的精确测量。在配电网中性点注入2次不同的工频零序电流,改变系统中性点电压,由节点电压法写出2组电压方程,精确测量系统对地参数。配电网发生单相接地故障时,只有故障相对地参数发生改变,根据故障前、后对地参数变化,推导故障选相判据,实现故障相辨识。利用配电网对地参数及中性点零序电压,可计算出有源消弧和不平衡电压抑制时,注入中性点的理想零序电流值。Matlab/simulink仿真分析表明:该测量方法具有较高的精度,可应用于单相接地故障选相、有源消弧及三相不平衡电压抑制。

天然电场选频法日变规律观测试验

为探寻不同地区天然电场选频法一次场的来源,深入了解大地电磁场的日变规律,对不同环境下的天然电磁场开展了同点同时观测、异点同时观测和日变规律试验观测。通过对试验数据的分析对比发现,工业园区夜间电位曲线变化明显比白天更加平缓;而城镇和山区的日变曲线在夜间用电高峰期有一个较大的起伏,并且在雷电活动期间山区的曲线存在明显波动。结果表明,工业园区工作场源主要为工业游散电流,城镇和山区则主要受居民用电和雷电影响,其日常变化均服从各自的日变规律。

中性点经消弧线圈接地系统故障点定位方法研究

针对中性点经消弧线圈系统发生单相接地故障时,现有选线及定位方法存在的问题,提出"双频电流信号注入法"。通过微处理器产生不同频率的信号,对这两个不同的频率电流信号进行数据采集、定位,然后将他们的结果综合比较,通过平均值来确定故障线路,快速解决故障线路的选择和定位的问题。仿真结果验证了改进方法的有效性及准确性。

天然平面电磁波在地下良导体界面上的反射与折射

当电磁波的波长小于地下地质体的尺寸时,电磁波会在地质体分界面上发生反射与折射,但现有文献未对这种反射与折射的矢量方向做统一规范化的表述.基于此问题,从理论层面分析探究平面电磁波在地下良导体界面上的反射与折射的传播规律及其传播方向.根据电磁波电场和磁场矢量的相互关系,从折射定律出发,结合天然电磁法在地表探测的实际应用情况,对地下良导体界面上电磁波的反射与折射问题进行理论推导与分析.研究发现:当天然电磁信号入射到地下良导体界面上时,折射波始终与入射波同相;而在TE模式时,反射信号E_(2)则与入射信号E_(0)反相,TM模式时反射信号H_(2)则与入射信号H_(0)同相.由此可确定天然电磁信号在地下电性分界面上的反射和折射的矢量方向,这也为选频测深法的正演模拟提供了一定的理论参考.

基于天然电场选频法在山区抗旱找水中的应用研究

文章主要探讨在山区抗旱找水中快速定井问题,结合工程实践,利用天然电场选频法剖面测量、选频法单点测深、音频大地电磁法开展综合探测研究。首先利用天然电场选频法剖面测量获得了低电位异常,结合地质分析确定了岩溶裂隙带的平面位置;然后对剖面70 m处开展选频法单点测深工作,推测了4个含水深度,确定了岩溶裂隙带发育埋深;最后利用音频大地电磁法对剖面70 m处异常进行佐证,探测结果与天然电场选频法一致性较好。经过钻孔验证,各出水段深度与物探推测具有较高的吻合性。综合分析表明天然电场选频法是快精准定井的一种好方法,值得进一步推广研究。

矿用两象限变频器DC-link电容选型方法及应用

基于矿用两象限变频器的特殊性,从逆变侧电流流通角度出发,在分析计算变频器DC-link电容直流母线的纹波电流及直流纹波电压的基础上,提出了一种简便的DC-link电容选型方法。Simulink软件仿真证明了该选型方法的正确性。最后利用该方法举例说明作为变频器的DC-link电容,薄膜电容比电解电容更具有优势。

天然电磁场激励下球体的天然电场选频法异常成因分析

在以往实践应用的基础上,主要从均匀半空间内球体模型的角度研究天然电场选频法异常的成因.首先从自然因素和人文因素2方面分析天然电场选频法的场源问题;从麦克斯韦方程组出发,利用边界条件求取谐变磁场作用下,均匀半空内导电导磁球体在地表主剖面上感应二次电场的解析计算式;根据拉普拉斯方程和边界条件,获得谐变电场作用下,均匀半空间导电球体在地表主剖面上的异常电场水平分量计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算三维谐变磁场、谐变电场作用下,地表主剖面上良导球体的水平电场异常曲线.通过对模拟计算结果分析可知,在水平谐变磁场和谐变电场共同作用下,获得的地表电场异常曲线与野外实测结果形态相似、特征相同.

天然电场选频法在水泥混凝土硬化面上的试验与应用

为弥补常规电阻率法在水泥硬化面的不适用性问题,通过试验和实践两方面探讨天然电场选频法在水泥混凝土硬化面上的有效性和适用性.首先,在野外选取两处存在水泥混凝土硬化面的试验地点,对硬化面上电极的接地方式进行改装,开展泥土和硬化面上3个频率(25,67,170 Hz)的选频法对比测试;其次,将该方法应用于广西贵港的城市地下水勘探中,根据实践效果来进一步论证天然电场选频法在城市水泥硬化面条件下的适用性.野外试验的2条对比测试剖面结果表明:在不考虑日变影响的情况下,电极插入土中与置于旁侧水泥混凝土硬化面上的探测结果一致,水泥硬化面对选频法的探测结果基本无影响.在贵港两处天然电场选频法找水的实践中,根据勘探结果均成功地打到地下水.实践表明:选频法可适用于城市一般的电磁干扰环境,在城市水泥混凝土硬化面上开展勘探工作是完全可行的,所得结果进一步拓宽了天然电场选频法的实践应用范围.

生产矿山岩溶灾害勘查中的综合物探应用研究

地下岩溶是常见的地质灾害之一,它对矿山的生产安全、周边房屋建筑和交通设施造成极大的危害;预先确定岩溶的埋深及空间分布规律,可为岩溶灾害治理提供科学依据.本文以正在生产中的某石灰石露天开采矿山为研究对象,研究地球物理方法在强噪声环境、地形起伏及切割强烈条件下的应用效果.本文采用高密度电阻率法、瞬变电磁法和天然电场选频法等方法开展地下岩溶的探测研究,勘探深度为100 m.依据现场情况和目的要求共敷设物探剖面28条,累计总长18.875 km;结合以往钻探成果,从已知到未知,对物探资料开展综合解译,共推断岩溶发育位置167处,进一步结合现场水文地质调查情况,圈定出工作区内岩溶发育集中区;最终,利用验证钻孔的成果证明物探解译成果的可靠性.实践应用表明,高密度电阻率法受到生产矿山环境与地形切割的影响较大,瞬变电磁法在使用等值反磁通瞬变电磁法采集系统的情况下,它与天然电场选频法都受环境与地形的影响较小;高密度电阻率法和瞬变电磁法可较好地确定覆盖层厚度、划分基岩面的起伏;瞬变电磁法成果对地下岩溶的反映比较清晰,可依据其局部低电阻率异常来判定岩溶的大致埋深及相对大小;天然电场选频法剖面曲线的低电位异常可以准确指明低阻岩溶发育的水平中心位置,对钻孔平面位置的布设有很好的指导作用.