本书系统阐述了柔性直流系统的故障分析方法、故障限流与隔离方法以及新型继电保护原理等内容。首先，阐述了常规直流系统和柔性直流系统的基本结构、工作原理及其控制保护或控制策略，分析了柔性直流系统的短路故障暂态特征及含柔性直流的交直流系统中交流故障分析方法；然后，论述了柔性直流系统故障限流、隔离、断流的故障处理方法；后，结合柔性直流系统故障识别与故障隔离的要求，介绍了柔性直流系统的保护配置方案，深入阐述了直流线路行波保护、暂态量保护原理与技术，分析了直流输电线路参数的频变特性，提出了直流线路电流差动保护等新型保护原理与技术。

前言
第1章绪论1
1.1直流输电概述1
1.2直流输电技术2
1.2.1直流输电技术的优势2
1.2.2直流输电技术的发展5
1.3柔性直流电网的发展7
1.3.1柔性直流系统的发展形态7
1.3.2柔性直流系统的故障危害与保护9
参考文献11
第2章常规直流输电系统及其控制保护12
2.1常规直流输电系统的基本构成12
2.2常规直流输电系统的基本原理14
2.2.1换流器的基本工作原理14
2.2.2直流系统基本控制原理17
2.3高压直流系统的故障分析20
2.3.1阀短路故障分析20
2.3.2换流器出口短路故障分析28
2.3.3直流线路故障30
2.4高压直流系统的保护方案30
2.4.1直流系统的保护分区30
2.4.2直流系统的保护配置31
参考文献33
第3章柔性直流系统的基本结构和工作原理34
3.1两电平电压源型换流器的基本结构和工作原理34
3.1.1基本结构34
3.1.2调制原理35
3.1.3数学模型36
3.2二极管箝位型三电平电压源型换流器的基本结构和工作原理38
3.3模块化多电平换流器的基本结构和工作原理40
3.3.1模块化多电平换流器的基本结构40
3.3.2三相模块化多电平换流器的工作原理43
3.3.3最近电平逼近调制原理45
3.3.4模块化多电平换流器的数学模型46
3.4柔性直流系统的控制策略50
3.4.1换流器阀级控制50
3.4.2换流站级控制50
3.4.3直流系统级控制55
参考文献61
第4章柔性直流系统的短路故障暂态特征62
4.1基于两电平电压源型换流器的直流系统短路故障暂态特性62
4.1.1两电平电压源型换流器两极短路故障62
4.1.2两电平电压源型换流器单极接地故障66
4.1.3仿真分析与验证68
4.2基于模块化多电平换流器的直流系统短路故障暂态特性73
4.2.1模块化多电平换流器两极短路故障74
4.2.2模块化多电平换流器两极短路不控整流阶段的故障电流81
4.2.3模块化多电平换流器单极接地故障92
参考文献94
第5章含柔性直流的交直流系统中交流故障分析95
5.1交流侧不对称故障分析95
5.1.1负序分量的抑制96
5.1.2换流器的正序等值98
5.1.3交流侧不对称故障分析和计算100
5.2交流侧三相短路故障分析104
5.2.1三相短路故障特征104
5.2.2三相短路故障对柔性直流系统的影响105
5.3仿真分析与验证106
5.3.1定功率端的交流侧不对称故障106
5.3.2定电压端的交流侧不对称故障118
5.3.3三相短路故障121
参考文献123
第6章柔性直流系统的故障限流技术124
6.1柔性直流系统的故障限流技术需求124
6.1.1故障限流需求124
6.1.2故障限流特性125
6.2柔性直流系统的故障限流电抗器127
6.2.1故障暂态分析计算127
6.2.2故障限流电感的分析计算128
6.3新型桥式故障限流器130
6.3.1新型桥式故障限流器的工作原理130
6.3.2新型桥式故障限流器与直流断路器的协调配合132
6.3.3实验分析134
6.3.4仿真验证137
6.4具有自适应限流能力的新型直流固态断路器142
6.4.1新型直流固态断路器的拓扑结构与工作原理142
6.4.2实验验证146
参考文献151
第7章柔性直流系统的直流故障隔离方法153
7.1利用交流断路器隔离直流故障的方法153
7.2基于模块化多电平换流器子模块的直流故障隔离方法154
7.2.1故障自清除型模块化多电平换流器子模块的工作机理155
7.2.2故障自清除型模块化多电平换流器子模块的故障阻断性能161
7.3基于交直流系统隔离的直流故障处理方法172
7.3.1子模块旁路开关与并联晶闸管的作用173
7.3.2双晶闸管法的原理与性能173
7.3.3基于阻尼模块的直流故障隔离改进方案179
参考文献187
第8章直流断路器的工作原理与关键技术189
8.1直流断路器的应用189
8.1.1直流故障隔离方式比较189
8.1.2直流断路器的安装位置及保护范围190
8.2直流断路器的基本工作原理191
8.2.1混合式直流断路器191
8.2.2机械式直流断路器192
8.3直流断路器的关键技术193
8.3.1快速开关193
8.3.2换流技术196
8.4直流断路器与换流器保护的配合199
参考文献201
第9章柔性直流系统的保护分区与配置202
9.1柔性直流换流站的保护分区202
9.1.1换流站保护的设计原则202
9.1.2换流站的保护分区203
9.1.3常见的保护动作204
9.2交流电网侧保护区的保护配置205
9.3变压器及连接线保护区的保护配置207
9.4换流阀保护区的保护配置209
9.5直流侧保护区的保护配置213
参考文献213
第10章直流输电线路的行波保护214
10.1行波的基本理论214
10.1.1直流输电线路的故障过程214
10.1.2直流输电线路的行波理论215
10.1.3输电线路行波时域传播计算方法218
10.2直流输电线路的行波保护原理221
10.2.1基本原理221
10.2.2ABB公司的行波保护判据226
10.2.3西门子公司的行波保护判据227
10.3直流输电线路的行波方向保护228
参考文献231
第11章基于线路边界特征的直流输电线路暂态量保护新原理232
11.1基于电抗器暂态电压幅值比的快速方向纵联保护原理233
11.1.1直流线路区内外故障时的暂态电压幅值比234
11.1.2直流线路快速方向纵联保护方案236
11.1.3直流快速方向纵联保护的仿真验证240
11.2基于单端暂态能量的快速保护原理及方案249
11.2.1直流线路区内外故障时的单端暂态能量特征分析249
11.2.2基于快速方向判断的单端暂态能量保护原理252
11.2.3直流单端暂态能量保护的仿真验证253
参考文献258
第12章直流输电线路的参数特性及其等效模型260
12.1直流输电线路的常系数参数模型260
12.1.1直流输电线路参数的分布特性260
12.1.2直流输电线路的贝瑞隆等效模型261
12.2直流输电线路的频变参数模型263
12.2.1直流输电线路参数的频变特性263
12.2.2直流输电线路的频变参数模型275
参考文献281
第13章直流输电线路的电流差动保护新原理283
13.1直流输电线路常规电流差动保护283
13.2基于分布参数模型的直流线路分极电流差动保护284
13.2.1输电线路故障时的电气量函数关系284
13.2.2差电流与故障点电流的函数关系285
13.2.3基于贝瑞隆模型的新型分极电流差动保护289
13.2.4仿真验证292
13.3线路参数频变特性对新型电流差动保护的影响295
13.3.1线路参数频变的影响295
13.3.2行波色散的影响297
13.4考虑线路参数频变特性的模量电流差动保护方案300
13.4.1基于线路贝瑞隆模型的模量电流差动保护300
13.4.2故障选极方法302
13.4.3仿真验证304
参考文献306