Preface
前言

以模塊化多電平換流器（modular multilevel converter, MMC）為主的柔性直流技術具備有功無功四象限運行能力，適用于西部地區新能源并網外送、東部地區多直流集中饋入和直流組網互聯等多種應用場景，成為我國未來電網發展的重要方向。特別是在柔性直流組網互聯方面，直流組網后能夠實現我國電網的靈活分區運行，加強區域間功率互濟和控制能力，因此成為構建新型電力系統的重要手段。

柔性直流系統具有子模塊數量多、電容儲能大、系統阻尼低、故障放電速度快的特點，在直流故障后幾毫秒內就會達到器件過電流能力上限。因此，直流故障清除技術是確保直流系統安全運行的關鍵核心技術，通常需要在換流器閉鎖前切斷萬安級的故障電流，并吸收百兆焦的故障能量，對工程設計造成極大挑戰。

華北電力大學直流輸電團隊趙成勇教授和許建中教授于2019年出版專著《架空線路柔性直流電網故障分析與處理》一書，較為系統地闡述了柔性直流電網中的故障發展和故障清除方案。在此基礎上，本書聚焦于直流電網設備的緊湊化需求，從多種設備的輕量化和多功能化兩個角度出發，總結了團隊近年來相關理論探索與技術實踐成果。本書分11章，內容包括：第1章概述了直流電網的發展趨勢、直流電網相關裝備的現狀與發展需求，是本書研究的出發點；第2～4章以直流電網穩態運行的核心設備——換流站和直流變壓器為研究對象，從控制優化、拓撲改造等角度，分析其高功率密度和多功能復用思路；第5、6章聚焦于直流電網的故障過程分析，提出直流電網設備的故障清除需求，并給出了故障清除過程中多種設備的協同配合原則；第7～10章針對直流側設備的緊湊化、集成化需求，分別介紹了直流潮流控制器、故障限流器、直流斷路器的新型拓撲設計與控制集成方法，并提出了新型的直流電壓鉗位器概念；第11章在前述多種設備的拓撲與控制創新基礎上，采用多個設備共同消散故障能量的思路，提出并驗證了多種設備在直流故障清除過程中的協調配合方法。

本書由趙西貝、許建中和趙成勇共同撰寫，第1、2、8～10章由趙西貝和許建中完成，第3～5章由趙西貝和趙成勇完成，第6、7章由許建中和趙成勇完成，第11章由趙西貝完成。全書由趙西貝統稿。第2～4章部分內容參考了博士生樊強，碩士生王鋆鑫、王傲群的研究工作。第6～10章部分內容參考了陳力緒、俞永杰的碩士論文。同時，在本書撰寫和校核過程中，還得到了團隊碩士生袁帥、孫昱昊、王曉婷、徐婉瑩、潘恒毅、付豐豪、徐曉宇、朱雯清、張博、許悅和張紫如的大力支持。在此對上述同學表示感謝，他們的工作在很大程度上保證了本書的按時出版。

本書的研究工作得到了國家自然科學基金面上項目“海上風電場群電磁暫態等效建模與內部特性反演方法”（52277094）和北京市自然科學基金面上項目“高頻隔離型模塊組合換流器的電磁暫態等效仿真通用建模方法研究”（3222059）的聯合資助，在此表示感謝！

直流電網的新型裝備拓撲研究近年來受到持續關注，我國電力系統的高速發展和緊密互聯需求也推動了其發展進程，本書僅反映了團隊在直流電網裝備拓撲緊湊化、輕型化和多功能化方面的主要進展。受作者水平和學術視野限制，書中難免存在不足甚至錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。

趙西貝

2023年4月