《高压直流输电系统》系统地介绍高压直流输电系统的原理、性能和分析方法。《高压直流输电系统》分为两大部分，共11章。第一部分是高压直流输电系统的基础，由第1～6章组成。第1章简要介绍高压直流输电系统概况；第2章阐述换流器理论及特性方程；第3章描述高压直流输电系统的基本控制原理及其特性；第4章介绍高压直流输电系统的谐波及其抑制；第5章阐述高压直流输电系统的故障和保护；第6章简要介绍多端和多馈入直流输电系统。第二部分是高压直流输电系统的理论分析和应用，由第7～11章组成。第7章描述高压交直流输电系统的数学模型；第8章进行高压交直流系统的潮流分析；第9章介绍交流系统和直流系统的交互作用；第10章深入讨论高压交直流系统的性能分析和控制；第11章较详细地阐述高压交直流输电系统的仿真。
　　《高压直流输电系统》可作为高等院校电气工程及其自动化专业高年级本科生和研究生的教材或参考书，也可供电力系统规划、设计、运行和管理人员参考。

　　光阴荏苒，《高压直流输电系统的运行和控制》（科学出版社，1998）一书出版迄今已10年有余了。当时曾指出“随着我国电网的迅速发展，各大区之间的联网势在必行，采用交直流输电系统成为必然趋势”。在此期间，高压直流输电系统在我国发展十分迅猛，南方电网已形成大规模交直流互联电网，而且正在发展士800kV特高压直流的骨干网架。云广土800kV直流输电工程的额定输电容量为5000MW，该工程在2009年实现单极投运，2010年实现双极投运。金沙江一期工程溪洛渡、向家坝水电站至华中、华东三回士800kV特高压直流输变电工程也在规划和建设之中。我国已成为世界上直流输电线路最多、直流输送容量最大的国家。由此形成的大规模交直流电力系统，其运行的复杂性和难度在国际上是罕见的。由于高压直流输电系统具有十分重要的意义，所以有关的理论和技术研究已经成为近年来的热门课题，并且取得了许多新的进展和成果。但是，还有许多问题有待深入研究。如果说《高压直流输电系统的运行和控制》一书仅是我国高压直流输电系统发展高潮之初的抛砖引玉之作，尚有挂一漏万和许多不足之虞，那么希望本书能结合这些新的进展和成果以及作者近年的教学和科研成果，在高压直流输电系统的理论和方法的系统性及完整性上能有些许的补漏拾遗，对读者有所裨益。
　　本书分为两大部分，共11章。
　　第一部分是高压直流输电系统的基础，由第1～6章组成。第1章简要地介绍高压直流输电系统概况、高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较、高压直流输电系统的结构和元件；第2章阐述换流器理论及特性方程；第3章描述高压直流输电系统的基本控制原理及其特性；第4章介绍高压直流输电系统的谐波及其抑制；第5章阐述高压直流输电系统的故障和保护；第6章简要介绍多端和多馈入直流输电系统。
　　第二部分是高压直流输电系统的理论分析和应用，由第7～11章组成。第7章主要描述高压交直流输电系统的数学模型、稳定性研究中高压直流输电系统模型选择的一般原则；第8章详细阐述高压交直流潮流的顺序解法和统一解法；第9章介绍交流系统强弱的评估方法、与弱交流系统相连的直流系统运行相关的问题等；第10章深入讨论有关交直流输电系统的性能分析及其控制方法；第11章较详细地阐述有关高压交直流输电系统仿真的有关理论和方法。
　　为了使读者更为全面和系统地学习掌握高压直流输电系统的原理、性能和分析方法，本书在《高压直流输电系统的运行和控制》一书的基础上作了较大的改动，并增添了新内容。

前言
第1章 绪论
1.1 高压直流输电概况
1.2 高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较
1.2.1 技术性能
1.2.2 可靠性
1.2.3 经济性
1.3 高压直流输电系统的结构和元件
1.3.1 高压直流联络线的分类
1.3.2 高压直流输电系统的元件

第2章 换流器理论及特性方程
2.1 阀特性
2.2 换流器电路分析
2.2.1 忽略电源电感的分析
2.2.2 包括换相叠弧的分析
2.3 整流器和逆变器的工作方式
2.4 交流量和直流量之间的关系
2.5 换流变压器的额定值
2.6 多桥换流器

第3章 高压直流输电系统的基本控制原理及其特性
3.1 基本控制的原理
3.1.1 基本控制方程及其选择
3.1.2 控制特性
3.1.3 基本控制原理的概括
3.2 控制系统的实现
3.3 启动、停运和潮流的逆转
3.3.1 阀的闭锁和旁路
3.3.2 启动、停运和潮流的逆转原理

第4章 高压直流输电系统的谐波及其抑制
4.1 高压直流输电系统的谐波
4.1.1 换流站交流侧特征谐波
4.1.2 换流站直流侧特征谐波
4.1.3 非特征谐波
4.2 谐波抑制装置的选择
4.2.1 滤波装置
4.2.2 平波电抗器
4.3 交流滤波器设计
4.3.1 设计的一般考虑
4.3.2 各种滤波器的设计
4.4 直流侧滤波器设计

第5章 高压直流输电系统的故障和保护
5.1 换流器的异常运行
5.1.1 失通、误通
5.1.2 换相失败
5.1.3 整流站内部短路
5.2 交流和直流系统故障的响应
5.2.1 直流线路故障
5.2.2 换流器故障
5.2.3 交流系统故障
5.3 高压直流输电系统主要保护的配置
5.3.1 故障及其影响
5.3.2 保护的原则
5.3.3 换流器控制的保护功能
5.3.4 传输线的行波保护
5.3.5 差动保护
5.3.6 过电流保护
5.3.7 其他特殊保护
5.3.8 装置保护

第6章 多端和多馈入直流输电系统
6.1 多端直流输电系统的结构和控制特性
6.1.1 多端直流网络的结构
6.1.2 基本控制特性
6.2 多端直流控制系统的组成
6.2.1 主控制
6.2.2 极控制
6.3 多馈人直流输电系统
6.3.1 多馈入直流输电系统的分类
6.3.2 多馈入直流输电系统的相关问题

第7章 高压交直流输电系统的数学模型
7.1 高压直流输电系统的元件模型
7.1.1 换流器的稳态模型
7.1.2 直流控制器的模型
7.1.3 直流网络的模型
7.1.4 交流网络的模型
7.1.5 交直流系统的接口
7.2 高压直流输电系统的线性状态空间模型
7.2.1 概述
7.2.2 直流网络和换流器模型
7.2.3 控制模型
7.3 稳定性研究中高压直流输电系统模型选择的一般原则
7.3.1 直流系统模型
7.3.2 建模细节选择的导则

第8章 高压交直流系统的潮流分析
8.1 交直流潮流问题和直流标幺系统
8.1.1 交直流潮流问题的数学描述
8.1.2 直流系统标幺方程
8.2 交直流潮流的顺序解法
8.2.1 换流器的稳态方程
8.2.2 在高压侧母线处交流和直流接口
8.2.3 在低压侧母线处交流和直流接口
8.2.4 计及换流站的损耗
8.3 交直流潮流的统一解法
8.3.1 交直流潮流
8.3.2 消除变量法

第9章 交流系统和直流系统的交互作用
9.1 交流系统强弱和交互作用的评估
9.1.1 短路比和有效短路比
9.1.2 多馈入交互作用因子
9.1.3 有效惯性常数
9.1.4 无功功率和交流系统的强度
9.2 与弱交流系统相关的问题及其分析
9.2.1 与弱交流系统相连的直流系统运行相关的问题
9.2.2 与弱交流系统相关问题的解决方案
9.3 换相失败及其预防
9.3.1 换相失败的机理
9.3.2 影响换相失败的因素
9.3.3 换相失败的预防控制
9.4 谐波不稳定性及其抑制
9.4.1 谐波不稳定性的机理
9.4.2 谐波不稳定的研究方法
9.4.3 谐波不稳定的抑制方法
9.5 动态过电压和控制设备
9.5.1 动态过电压判据，
9.5.2 试验系统及其电压控制设备
9.5.3 电压控制和故障恢复性能的比较

第10章 高压交直流系统的性能分析和控制
10.1 中点接入HVDC和FACTS的长输电线的功率传输能力
10.1.1 简化模型分析
10.1.2 长输电线传输能力
10.1.3 换流变压器的影响
10.1.4 数字仿真测试
10.2 直流系统对功率振荡的阻尼作用
10.2.1 HVDC联络线接于交流联络线中间的系统
10.2.2 交、直流联络线并行系统
10.2.3 高压直流系统约束的影响
10.3 交直流相互作用的小信号分析
10.3.1 交直流系统的小信号模型
10.3.2 交直流相互作用的分析
10.4 换流器的无功功率和电压控制
10.4.1 换流器常规控制下的无功功率需求
10.4.2 直流换流器的P-Q图
10.4.3 直流换流器用于电压控制
10.4.4 用直流换流器和SVC进行电压控制的比较
10.4.5 无功功率调节的实例
10.5 基于电压稳定因子的电压稳定性分析
10.5.1 暂态电压稳定性的概念
10.5.2 电压稳定性因子
10.5.3 VSF和Pd-Id曲线之间的关系
10.5.4 控制引起的电压振荡
10.5.5 暂态交流电压现象的小结
10.6 电压稳定性的特征值分析
10.6.1 特征值分析方法
10.6.2 多馈入HVDC系统的电压稳定分析
10.7 扭矩相互作用和次同步振荡
10.7.1 概述
10.7.2 机组作用系数法
10.7.3 时域和频域相结合的次同步振荡分析
10.7.4 基于Prony辨识的次同步振荡分析和控制

第11章 高压交直流输电系统的仿真
11.1 概述
11.2 高压直流输电系统的电磁暂态仿真
11.2.1 EMTP和换流器模块
11.2.2 网络模型和解法的选择
11.2.3 换流器模块的仿真方法
11.3 多速率仿真技术
11.3.1 概述
11.3.2 单速率积分
11.3.3 多速率方法
11.3.4 系统分割
11.3.5 算例研究
11.4 数字控制器与电力电子设备接口的实时仿真
11.4.1 问题的描述
11.4.2 实时数字仿真器与数字控制器的接口
11.4.3 算例研究
参考文献
附录用于高压直流系统控制研究的标准模型
A.1 第一个CIGREHVDC标准模型
A.2 修改的CIGREHVDC标准模型

　　1.2.1  技术性能
　　高压直流输电系统具有下列运行特性：
　　1）功率传输特性
　　随着输送容量不断增长，稳定问题越来越成为交流输电的制约因素。为了满足稳定问题，通常需采取串补、静补、调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电电压。但是，这将增加很多电气设备，代价是昂贵的。
　　直流输电没有相位和功角，当然也就不存在稳定问题，只要电压降、网损等技术指标符合要求，就可达到传输的目的，无须考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。
　　2）线路故障时的自防护能力
　　交流线路单相接地后，其消除过程一般为0.4～0.8s，加上重合闸时间，0.6～1s恢复。
　　直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降到零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般为0.2～0.35s。
　　从自身恢复的能力看，交流线路采用单相重合闸，需要满足单相瞬时稳定才能恢复供电，直流则不存在此限制条件。
　　若线路上发生的故障在重合（直流为再启动）中重燃，交流线路就三相跳闸了。直流线路则可用降压方式来进行第二、第三次再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。对于单片绝缘子损坏，交流必然三相切除，直流则可降压运行，且大都能取得成功。
　　因此，对于占线路故障80％～90％的单相（或单极）瞬时接地而言，直流比交流具有响应快、恢复时间短、不受稳定制约、可多次再启动和降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件等多方面优点。
　　3）过负荷能力
　　通常交流输电线路具有较高的持续运行能力，受发热条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多，其最大输送容量往往受稳定极限控制。
　　直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。通常分2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷能力等。前两者葛上直流工程分别为10％和25％，后者视环境温度而异。
　　总的来说，就过负荷能力而言，交流有更大的灵活性。直流如果需要具有更大的过负荷能力，则必须在设备选型时预先考虑，此时需要增加投资。