随着柔性直流输电技术的发展，由模块化多电平换流器组成的柔性直流电网成为学术研究的热点和未来工程建设的重要方向。柔性直流电网与传统交流电网在故障发生、演化和处理方面有本质区别，其网架结构与运行方式的多样性及多种电力电子设备之间的强耦合关系对柔性直流电网的故障特性及协调控制研究等提出了新的挑战。不同于交流系统，柔性直流电网故障电流没有过零点且上升速度快、电网设备耐受过流能力差，如果不进行有效的故障控制，将严重威胁柔性直流电网乃至交流系统的安全稳定运行，因此柔性直流电网中直流故障电流抑制和清除变得尤为迫切。

针对这一问题，赵成勇教授课题组认为利用源侧设备控制故障电流大小，可降低网侧设备的开断难度，再采用网侧设备来分断故障线路。故应从源侧与网侧协调配合方面研究MMC直流故障穿越方案及重合闸策略，一方面能够提高源侧装置的利用率，优化投资；另一方面满足选择性分断故障线路的要求。据此，提出了通过对传统半桥型MMC的局部改造，使其可与线路侧低成本隔离单元配合，以隔离故障的协调配合方法，其原理如图1所示。该源侧与网侧故障电流抑制的协调配合方案经过如图2所示的实验平台验证，具备以下优点：无需高压直流断路器，仅对换流器和线路做出局部的改造可清除直流故障。在故障线路能量耗散过程中便可进行隔离操作，提升了故障清除速度，且大大降低了对避雷器的需求。能够实现重合闸前的故障类型判定，避免重合于永久性故障。故障清除期间，换流器子模块电容不会充放电，提升了换流站恢复速度。

图1.混合子模块等效电路及其短路电流抑制示意图

图2.MMC辅助直流故障穿越方案实验验证

相关研究成果以“一种配合增强MMC的辅助型直流断路器（An Auxiliary DC Circuit Breaker Utilizing an Augmented MMC）”为题发表在国际电气工程领域权威期刊IEEE Transaction on Power Delivery上。该论文的通讯作者和第一作者为赵成勇教授课题组的许建中副教授和博士生李帅，新能源电力系统国家重点实验室是论文唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家重点研发项目“柔性直流电网故障电流抑制的基础理论研究”（2018YFB0904600）的资助。