本论文得到南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局“特高压常规及柔性换流站高压直流断路器控制保护策略异同点分析及其优化方案研究”科技项目的支持。在“碳达峰”和“碳中和”的国家战略大背景下构建以清洁、绿色能源为主体的新型电力系统,促进产业经济往低碳、高效发展。在我国能源分布中,丰富的水电和风电资源大多集中在地理上的西南部和西北部,且远离大规模负荷和经济发展中心,通过高压直流输电的方式将这些清洁的风能、水能以及太阳能等能源远距离输送到中东部经济发达地区有助于双碳目标的实现。随着换流技术不断进步与工业负荷几何式增长,多受端、混合直流输电技术的重要性愈发凸显,保证多端混合直流系统的安全稳定运行对于保证我国能源安全供应具有非常重要的意义。为了评估系统抵御严重故障风险的能力,必须针对直流系统故障恢复和故障隔离技术,以及直流场断路器在各种故障工况下的开断特性进行研究。本文依托国内某三端混合直流工程,针对直流场高压直流断路器和直流系统故障恢复过程中断路器开断特性进行研究,本文主要工作如下:阐述了柔性直流输电系统和高压直流断路器的研究现状,并对比分析了目前高压直流断路器在换流方式、拓扑结构、工程应用上的异同点。以国内某三端直流工程为研究对象,分析了三端直流系统在直流线路发生故障后的恢复过程和在线退站过程,并通过PSCAD模型仿真模拟了系统运行在三端双极方式下分别发生单极瞬时性和永久性故障时直流系统故障恢复策略,并对直流场中不同断路器在不同故障类型的系统恢复过程中所起的作用进行了分析。结合混合三端直流工程各场断路器动作特性及开断原理,基于Cassie-Mayr电弧“黑盒”模型,构建了振荡式直流断路器和加压灭弧式直流断路器的仿真模型,实现断路器电流开断及避雷器能量吸收过程完整模拟。为解决三端直流系统海量运行方式和故障方式下断路器灭弧及避雷器吸能微秒级仿真难题,提出了基于聚类分析法的各场断路器严重故障筛选技术,采用大步长故障筛选与微秒级断路器开断过程中暂态特性分析相结合的方式。基于各断路器的严重故障状态开展场断路器回路仿真,将筛选出的严重故障工况下各场断路器故障电气参数作为模拟场景,对国内某特高压三端混合直流工程运行过程中潜在的风险进行预判,并为系统的运行维护提供建议和依据。