孙树敏，程艳，杨帆，刘连光，袁帅

（1.山东电力研究院，山东济南 250002；2.华北电力大学，北京 102206）

磁暴产生的地磁感应电流（Geomagnetically Induced Current，GIC）对电网安全存在一系列的影响[1-5]。随着电网规模的增大，我国江苏、广东等地发现了大量的GIC侵害电网设备的事件[6-8]。GIC与磁暴强度、大地构造、电网结构、电网所处纬度等很多因素有关[9]。比较不同纬度地区电网的GIC水平，查明电网GIC的纬度特征和差异原因，对认识电网磁暴灾害以及防治电网灾害都具有非常重要的意义。

1 大地分层模型及地面感应电场算法

不同地区大地电性结构不同，但由于不同深度的大地电性构造短时间不会发生变化，可认为大地各层电导率基本是均匀的，所建立的n层大地模型如图1所示，各层电导率分别为σ1，σ2，…，σn，厚度分别为h1，h2，…，hn。

根据基于图1大地电阻率模型的地面感应电势（ESP）算法[10]、Maxwell方程和Faraday电磁感应定律，大地第m层中电场x轴分量以及磁场y轴分量可分别表示为：

图1 一维分层电导率模型Fig.1 One dimensional hierarchical conductivity model

式中，μ0为真空磁导率，σm为第m层大地电导率，CmDm为第m层的积分常数，km的定义为：

在图1中，第n层的厚度趋于无穷大，即z趋于无穷大，故该层中的均等于0。因此，第n层的波阻抗为：

对于其他各层（m

式中，hm第m层的厚度。第m层的底面即为第m+1层的顶面，因此式（4）可看作相邻两层顶面波阻抗的递推公式。底层（第n层）的波阻抗可由式（3）算出，从底层出发，反复利用递推公式（4），可得到地面波阻抗。

建立坐标系，x轴指向北，y轴指向东，z轴垂直向下。对角频率为ω的时谐电磁场，电场x、y分量与磁场y、x分量之间有如下关系：