随着我国经济的快速发展,电力需求持续高速增长,现有的输电网络已无法满足电力负荷日益增长的需求,而我国土地资源有限,建设新的输电走廊成本较高,因此人们开始关注对现有的交流输电线路进行改造以提高线路输送容量。三极直流输电技术正是针对此问题提出的一种新型解决方案。本文从探讨交流输电线路的各种增容改造方式入手,分析了将交流输电线路改造为直流输电线路(交直流改造)的经济技术优势；并进一步研究了交直流改造中涉及的相关问题,包括换流端、直流电压和直流线路结构的选择、以及改造后的输送功率、线损和系统冗余度等；此外,对新建交流输电线路和将交流输电线路改造为三极直流输电线路两种增容改造方式的造价进行了比较,研究结果表明将交流输电线路改造为三极直流输电线路在技术上是可行的,且相比于新建交流输电线路具有一定的经济性优势。分析了三极直流输电系统的主电路拓扑结构,对其中用于实现三极输电方式的关键部分——极3的两种接线方式(即换流阀直接反并联和换流阀中的晶闸管反并联)进行了比较,得出后者更适合应用于实际工程建设中的结论；研究了三极直流输电系统所采用的电流调制控制的原理和其中需要关注的问题；通过比较将交流输电线路转改造为双极直流和三极直流输电系统后的输送容量、冗余度和过载能力,阐述了直流输电系统在运行特性方面的提升,得出后者优于前者的结论；最后,对三极直流输电系统中主要设备的基本性能要求进行了分析说明。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了三极直流输电系统的仿真模型,并验证了模型的可用性；在此基础上,通过系统的稳态仿真,分析了电流调制参数(包括时间量和电流量)对系统运行性能的影响,验证了在输入阶跃信号、交流系统强度变化和功率反送时系统均具有良好的稳态特性；仿真分析了系统在直流系统故障(包括线路的短路故障和换流器的内部故障)以及交流系统故障下的响应,验证了系统控制保护策略的正确性。