基于电压源换流器的柔性直流输电技术,具有输出谐波含量低、功率调节方便、可以向无源网络送电等卓越优势,在直流电网、多端直流输电领域得到广泛应用。由于直流输电系统自身结构和运行机理的特殊性,直流侧故障时故障电流上升速度快,故障传播速度快,会对直流电网的安全运行造成严重的影响,因此快速有效的直流侧故障切除和隔离技术一直受到广泛关注。采用直流断路器来清除直流侧的故障是未来的一种趋势,其中,基于电流转移原理的混合式直流断路器(Hybrid DC Breaker)具备良好的速动性、可低损耗经济运行的优点,是最受关注的一种直流断路器类型。但其应用于大规模的直流电网时所需采用的昂贵的主断开关数量较多,造价偏高,经济性差,而通过采用公用的“主断开关”的直流开关场,可以有效减少拓扑中主断开关的数量。现已提出的不同直流开关场拓扑有着各自的优点与缺点,对直流开关场分类分析、归纳总结,有助于后续对直流开关场研究的展开,并为未来工程应用中实际选型提供指导。基于电流转移方式,本文将现有直流开关场分为三类:选择转移型,单转移型和全转移型直流开关场,并开展了以下的研究工作:(1)分析三类直流开关场的拓扑结构和工作原理,对各类直流开关场的特点进行分析总结,同时考虑到未来高压直流电网下,直流开关场所应满足的基本要求,对各类直流开关场实际应用时的各方面性能进行了对比分析。(2)本文在现已提出的单转移型直流开关场拓扑的基础之上进行改进,提出了单向电流转移型直流开关场拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对单向电流转移型直流开关场拓扑的优越性与多线路连锁故障的适应性问题进行了分析。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提拓扑的性能进行了仿真分析与验证。(3)将全转移型直流开关场内部元件故障分为内部电力电子器件组成的部件被击穿和直流母线接地故障两大类,分析各种内部器件故障情况下对全转移型直流开关场的影响,并在此分析的基础上提出了相应的拓扑改进方案,并分析改进的拓扑在直流母线接地故障时的工作原理,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上对改进拓扑进行仿真验证。