Preface
前言

以模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）为主的柔性直流技术具备有功无功四象限运行能力，适用于西部地区新能源并网外送、东部地区多直流集中馈入和直流组网互联等多种应用场景，成为我国未来电网发展的重要方向。特别是在柔性直流组网互联方面，直流组网后能够实现我国电网的灵活分区运行，加强区域间功率互济和控制能力，因此成为构建新型电力系统的重要手段。

柔性直流系统具有子模块数量多、电容储能大、系统阻尼低、故障放电速度快的特点，在直流故障后几毫秒内就会达到器件过电流能力上限。因此，直流故障清除技术是确保直流系统安全运行的关键核心技术，通常需要在换流器闭锁前切断万安级的故障电流，并吸收百兆焦的故障能量，对工程设计造成极大挑战。

华北电力大学直流输电团队赵成勇教授和许建中教授于2019年出版专著《架空线路柔性直流电网故障分析与处理》一书，较为系统地阐述了柔性直流电网中的故障发展和故障清除方案。在此基础上，本书聚焦于直流电网设备的紧凑化需求，从多种设备的轻量化和多功能化两个角度出发，总结了团队近年来相关理论探索与技术实践成果。本书分11章，内容包括：第1章概述了直流电网的发展趋势、直流电网相关装备的现状与发展需求，是本书研究的出发点；第2～4章以直流电网稳态运行的核心设备——换流站和直流变压器为研究对象，从控制优化、拓扑改造等角度，分析其高功率密度和多功能复用思路；第5、6章聚焦于直流电网的故障过程分析，提出直流电网设备的故障清除需求，并给出了故障清除过程中多种设备的协同配合原则；第7～10章针对直流侧设备的紧凑化、集成化需求，分别介绍了直流潮流控制器、故障限流器、直流断路器的新型拓扑设计与控制集成方法，并提出了新型的直流电压钳位器概念；第11章在前述多种设备的拓扑与控制创新基础上，采用多个设备共同消散故障能量的思路，提出并验证了多种设备在直流故障清除过程中的协调配合方法。

本书由赵西贝、许建中和赵成勇共同撰写，第1、2、8～10章由赵西贝和许建中完成，第3～5章由赵西贝和赵成勇完成，第6、7章由许建中和赵成勇完成，第11章由赵西贝完成。全书由赵西贝统稿。第2～4章部分内容参考了博士生樊强，硕士生王鋆鑫、王傲群的研究工作。第6～10章部分内容参考了陈力绪、俞永杰的硕士论文。同时，在本书撰写和校核过程中，还得到了团队硕士生袁帅、孙昱昊、王晓婷、徐婉莹、潘恒毅、付丰豪、徐晓宇、朱雯清、张博、许悦和张紫如的大力支持。在此对上述同学表示感谢，他们的工作在很大程度上保证了本书的按时出版。

本书的研究工作得到了国家自然科学基金面上项目“海上风电场群电磁暂态等效建模与内部特性反演方法”（52277094）和北京市自然科学基金面上项目“高频隔离型模块组合换流器的电磁暂态等效仿真通用建模方法研究”（3222059）的联合资助，在此表示感谢！

直流电网的新型装备拓扑研究近年来受到持续关注，我国电力系统的高速发展和紧密互联需求也推动了其发展进程，本书仅反映了团队在直流电网装备拓扑紧凑化、轻型化和多功能化方面的主要进展。受作者水平和学术视野限制，书中难免存在不足甚至错误之处，恳请广大读者批评指正。

赵西贝

2023年4月