当前中国东南部经济发达地区传统能源资源逐步枯竭，能源资源与电力负荷在更大范围内逆向分布的问题日益突出，煤炭运输成本过高且运力不足，经济发达的人口密集地区空气污染问题日趋严重。迫切需要发展特高压电网作为我国能源传输的新途径，从更大的地理范围实现能源资源优化配置和利用。高压直流输电系统，是特高压电网的重要组成部分，可以高效、广域、低损耗的传输清洁能源，是远距离大容量输送电力的重要技术形式。国家电网在运的四回特高压直流输送容量在6400-8000MW之间，联系了我国的能源基地与负荷中心，发挥着巨大的社会效益和经济效益。本文以全球性的视野，重点介绍和展望了特高压直流输电技术的发展与前景。为满足国内直流输电工程的建设需要，紧跟直流输电设备制造水平的前沿技术，对直流输电技术发展的最新成果进行了总结。归纳了特高压直流运行方式的特点，指出将电流自然换相技术与柔性直流技术相结合构成多端直流输电技术是未来直流输电技术的发展方向;介绍了多换流站共用接地极技术、换相直流输电技术、大功率半导体器件及换流变压器的应用现状;分析了3种光电式电流互感器的特点;总结了直流输电控制保护系统的发展现状;最后结合生产实际，阐述了跨区电网运行中采用区域直流集控技术的优势，对未来高压直流输电的设计、制造、建设有很强的指导意义。
目的
我国一次能源与负荷需求逆向分布的特点，客观上要求在大范围内对能源进行优化配置。为实现能源的经济合理调配，国家电网公司正全力建设全国范围内的特高压坚强智能电网。高压直流输电因其技术上的优点成为远距离跨区域电能输送的重要组成手段，自三峡地区电力送出、西电东送等工程后，复奉特高压直流、德宝直流等工程相继投运，后续还有二十余条特高压直流输电工程已进入规划设计阶段。
自1954年瑞典哥特兰岛直流输电工程投运以来，世界各国已有上百个现代工业化直流输电工程建成投运，直流电压、电流和输电容量遍布各个等级。随着材料科学、微电子技术、制造工艺水平等的不断发展，换流站一、二次设备有了长足进步。在直流输电技术大规模应用于电力系统背景下，有必要掌握设备发展现状、总结设备发展趋势、归纳设备运维经验，反哺设备设计制造，以确保直流输电技术的不断更新进步。
本文从电网建设生产实际角度总结了当今直流输电技术发展现状，分析了一次拓扑、主设备、二次控制保护设备等方面的技术发展趋势，以期为后续工程的建设实施提供参考。
方法
文章从系统查阅科技文献、工程资料入手，吸纳最新工程实践经验，将理论分析与工程应用相结合，既分析了已有技术的优缺点，又指出了相关领域技术进步在直流输电技术创新中的应用。梳理了直流输电的可行拓扑，主要推荐了国家电网公司主导建设的采用双12脉动阀组串联技术的特高压直流输电工程。围绕直流输电核心设备：换流阀、换流变压器、光电流互感器、直流控制保护、集中控制系统展开研究，总结了上述设备的发展现状，指出了未来设备发展趋势。
结果
文章指出特高压直流拓扑最显著的特点是解决了为提高系统可用率而产生的换流器在线投退问题。一个极可以采用单组或两组12 脉动换流阀串联运行，允许一个阀组退出运行后另一个阀组继续运行，每极高低12脉动换流器两端设计电压相同，其正送和反送功率传输方向下运行方式有40余种。为适应风光电打捆输送和城市多落点直流电网需求，混合型多端直流、极联式多端直流拓扑的应用前景十分广阔。特别指出极联式多端直流将同一极的换流器组合理分布于不同的物理点，送端或受端都可能由地理位置上不同的若干换流端组成，整个系统控制方式与一条含多换流器组的特高压直流线路的控制没有区别，也可以灵活的安排不同地点的阀组灵活的投退运行。优点包括：减少了从交流电源到送端换流站的联系输变电工程投资;减少了单一换流端无功功率的压力，便于无功合理就地平衡;通过分区消纳电力，各换流站出线大大减少，短路电流水平降低;有效解决了交流系统潮流回转问题，减轻了受端交流系统的压力。
文章还指出电压源换相直流输电技术、电触发大容量晶闸管技术、全光控晶闸管技术、碳化硅器件技术是换流器件的突破方向;指出了大容量换流变压器制造的重难点问题，提出了现场组装换流变压器的建设思路;强调光电流互感器对于直流输电控制保护系统发展的重要性，特别提示了全光型电流互感器的实用优势。此外文章还对直流输电控制保护系统集成和模块化设计进行了讨论，为适应多区域多馈入直流输电系统的集中控制系统构架设计指明了发展方向。
结论
直流输电发展到今天，在一次和二次设备层面均有了长足进步，其发展方向是在保证系统运行可靠的情况下不断提高运行电压、增大输送功率、降低系统损耗、发挥其快速可控性以提高电力系统的稳定性。一次设备发展的关键是在制造和运输限制条件下提高设备的绝缘耐压水平，提高通流能力,研究合理的主电路拓扑，提高直流输电系统动态性能。二次设备发展的技术趋势是不断提高设备可靠性，提高控制性能指标，提高协调控制能力。通过功能的合理集成、有序分布，方便人机交互，不断提高直流输电运行的集约化水平。
重要图表
图6 420 kV断路器一体化安装的纯光CT
相关阅读：
原标题：梁旭明等：高压直流输电技术现状及发展前景
