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随着化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加,中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整,大规模开发和利用新能源势在必行。风能、太阳能等新能源的规模化接入成为电力系统面临的重大现实问题,利用柔性直流输电控制灵活、易于扩展的优势构建直流电网,可以最大限度地综合各种新能源的分布特性进行多元互补,为实现新能源的大规模接纳提供了一条可行之路。未来直流电网的构建面临着诸多技术挑战,首要问题是直流电网的定义规则不统一,电网结构和控制目标还不明确;其次,直流电网结构复杂,规模庞大,还肩负着新能源大规模接入的任务,设计安全有效的电网启动控制策略迫在眉睫;再次,直流电网对保护系统的响应时间要求极高,探索故障电流在直流电网内的分布及发展规律对故障定位、隔离、清除及恢复等电网保护策略的配置具有极高的指导意义。论文在总结前人研究成果的基础上,针对以上几个方面进行了深入的研究:(1)研究了直流电网基本结构和现有控制策略。一方面从电网拓扑、换流器、直流断路器、新能源并网四个方面对直流电网基本结构的各个部分进行了结构、类型和功能上的讨论和划分;另一方面研究了直流电网现有的控制策略,主要包括主从式控制、多点电压下垂控制和二者相结合的混合控制,对比分析了各自的优缺点和适用范围。(2)提出了一种含新能源接入的四端直流电网拓扑。从系统电压稳定的角度出发,以大规模新能源接入为目标,同时考虑到网络拓扑结构的相互影响,设计了一套适用于新能源接入的柔性直流电网启动控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建电磁暂态仿真模型,仿真验证了所提启动控制策略的可行性与有效性。(3)提出了一种直流电网双极短路故障电流计算方法。以探索单端模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)双极短路故障放电机理为切入点,将直流电网化简为带有储能元件的RLC串联电路等效网络;考虑直流电网拓扑的一般性,以环形网络和辐射形网络为构建直流电网的基本元素,定义了一套支路和节点的统一命名方法;在此基础上,遵循KCL、KVL电路基本原理提出了一套故障电流计算方法。最后,在已搭建的多端直流输电网电磁暂态模型中进行故障测试,仿真结果验证了所提故障电流计算方法的正确性与有效性。