特高压交直流输电具有远距离、大容量、低损耗、高效率等特点，有利于优化我国能源配置，近年来受到广泛关注。本文基于对国内外特高压发展现状的介绍，指出需对特高压输电工程的科研、设计、建设管理进行系统性研究。通过分析，选择初期电气主接线、站用电系统优化、雷电侵入波防护作为本文的研究对象。　　主要包含以下三个方面内容:　　(1)1000kV初期电气主接线研究　　①运用全寿命周期管理理念，对变电站工程系统与设计目标进行结构分解，建立了工程系统分解结构（Engineering Breakdown Structure，EBS）和设计目标分解结构(ObjectBreakdown Structure，OBS)一一对应的二维设计体系，提出了研究电气主接线的3个OBS:可靠性与安全性、可扩展性、全寿命周期成本(Life Cycle Cost，LCC)最优化。　　②分析了网络法基本原理，提出采用基于邻接矩阵的最小割集法作为可靠性定量分析的核心算法，并对主要元件的可靠性模型进行了分析。以1000kV南京变电站为例，利用软件对5种1000kV初期电气主接线方案（即变压器一线路单元接线、三角形接线、变压器—母线接线、双断路器接线、3/2断路器接线）的连续性指标、安全性指标、充裕度指标、全站停运可靠性指标进行仿真。变压器—线路单元接线、双断路器接线、3/2断路器接线等3种方案可靠性较高，指标非常接近，最大相差仅2％。　　③对5种主接线方案扩建过渡的过程、扩建工程量以及对接线可靠性的影响进行分析。5种方案均可实现向远景接线扩建过渡，其中变压器—线路单元接线、双断路器接线、3/2断路器接线等3种方案在扩建过渡时，工程量基本相当且对主接线可靠性的影响较小。　　④分析了变电站LCC主要由初始投资成本、运行维护成本、技改报废成本等组成。提出了基于区间净现值法的LCC分析方法，分别计算了变压器—线路单元接线、双断路器接线、3/2断路器接线等3种方案第n年扩建至远景接线的投资净现值。变压器—线路单元接线的LCC最优，且扩建年与初期建设年时间相隔越长，其经济效益越明显。　　⑤综合权衡可靠性与安全性、可扩展性、LCC最优等3个OBS，对初期“2线1变”的建设规模，推荐采用变压器—线路单元接线。　　(2)1000kV变电站站用电系统研究　　①提出将分布式电源微电网系统引入特高压站用电系统。针对目前微电网容量配置存在的问题，提出了一种新的微网容量配置多目标优化方法，对微电网规划中的分布式电源容量和储能系统容量进行联合求解，同时进行优化配置。　　②运用微电网规划设计软件DGPO(Distributed Generation Planning and Optimization)，对光储微网系统、风储微网系统、风光储微网系统作为特高压站用电系统补充电源的方案分别进行了设计。以1000kV南京变电站为例，推荐采用一种并网/离网运行的光储微网系统作为站用电系统的补充电源。　　③从可靠性、经济性、设备选型与布置等方面，对一级降压、二级降压2种降压方式进行了全面比较，论证了一级降压方式的可靠性、经济性与可行性，提出1000kV变电站应推荐采用一级降压站用电系统。　　④基于一级降压系统，对特高压示范工程站用电系统原理接线进行了优化改进，改变联络开关位置，满足各种运行方式要求，降低系统故障概率，提高系统运行可靠性。　　(3)雷电侵入波防护研究　　①分析了雷电侵入波过电压计算的贝杰龙数值计算过程，建立了输电线路以及集中参数元件的贝杰龙模型。　　②分析特高压变电站（换流站）的雷电流波形，提出雷电流值和故障率2种指标模型，运用ATP-EMTP软件分别计算南京变电站内1000kV徐州1、2线路进线段杆塔绕击、反击的最大雷电流值，构建了绕击、反击雷电过电压的仿真计算模型。　　③对几种典型的多波阻抗模型进行分析比较，提出采用Hara无损线多波阻抗模型对特高压交流、直流线路杆塔进行模拟。　　④根据1000kV南京站输电线路的杆塔塔型和档距参数，提出模拟输电线路进线段6基（＃1～＃6）杆塔和导线及变电站内门型构架（＃0杆塔）的进线段模拟方案，采用相导线和双避雷线构成的分布参数线路模型进行模拟。　　⑤对1000kV南京变电站内1000kV交流配电装置、±800kV郑州换流站内500kV交流配电装置（含滤波器）的雷电过电压进行仿真研究，分别选取最为严苛的运行方式，对站内配电装置布置和避雷器配置提出优化方案。