直流輸電是電力系統(tǒng)中近年來(lái)迅速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離大容量輸電、電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離海底電纜或大城市地下電纜送電、配電網(wǎng)絡(luò)的輕型直流輸電等方面。直流輸電與交流輸電相互配合，構(gòu)成現(xiàn)代電力傳輸系統(tǒng)。隨著電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)需求的不斷增長(zhǎng)和提高，直流輸電受到廣泛的注意并得到不斷的發(fā)展。與直流輸電相關(guān)的技術(shù)，如電力電子、微 電子、計(jì)算機(jī)控制、絕緣新材料、光纖、超導(dǎo)、仿真以及電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃等的發(fā)展 為直流輸電開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用前景。直流變?yōu)榻涣鹘心孀?，交流到直流叫整流，無(wú)論高壓低壓，原理是一樣的。ups里面是包含了整流和逆變兩個(gè)過(guò)程，原理一樣，但具體的過(guò)程以及數(shù)值和設(shè)定的參數(shù)有關(guān)。整流，全波整流電路就是利用二極管單向?qū)ǖ奶匦?，?個(gè)二極管連成一個(gè)橋式整流電路，使輸入端電是交流電流，其波形是正弦波，電流方向是交變的，而輸出端波形電流變?yōu)橥环较?，再?jīng)過(guò)濾波電路將波形濾掉之后可得到直流電。逆變是整流的逆過(guò)程，是通過(guò)晶閘管實(shí)現(xiàn)的，把直流電逆變成交流電的電路稱為逆變電路。在特定場(chǎng)合下,同一套晶閘管變流電路既可作整流,又能作逆變。
直流輸電由于自身的結(jié)構(gòu)及性能，具有以下特點(diǎn)：
1）經(jīng)濟(jì)性
高壓直流輸電的合理性和適用性在遠(yuǎn)距離大容量輸電中已得到明顯的表現(xiàn)。由于直流輸電線路的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用比交流輸電低，而換流站的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用均比交流變電所要高。因此對(duì)于同樣輸電容量，輸送距離越遠(yuǎn)，直流比交流的經(jīng)濟(jì)型越好。如下圖可以看出當(dāng)輸電距離大于等價(jià)距離時(shí)，直流輸電的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)便可以體現(xiàn)出來(lái)，并且輸電距離越遠(yuǎn)其經(jīng)濟(jì)性越好。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于架空線路此等價(jià)距離為600~700km，電纜線路等價(jià)距離則可以降低至20~40km。
另一方面，直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得其工程可以按照電壓等級(jí)或級(jí)數(shù)分階段投資建設(shè)。這也同樣體現(xiàn)了高壓直流輸電經(jīng)濟(jì)性方面的特點(diǎn)。
2）互聯(lián)性交流輸電能力受到同步發(fā)電機(jī)間功角穩(wěn)定問(wèn)題的限制，且隨著輸電距離的增大，同步機(jī)間的聯(lián)系電抗增大，穩(wěn)定問(wèn)題更為突出，交流輸電能力受到更大的限制。相比之下，直流輸電不存在功角穩(wěn)定問(wèn)題，可在設(shè)備容量及受段交流系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，大量輸送電力。
交流系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展，會(huì)造成短路容量的增大，許多場(chǎng)合不得不更換斷路器，而選擇合適的斷路器又十分困難。而采用直流對(duì)交流系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)時(shí)，不會(huì)造成短路容量的增加，也有利于防止交流系統(tǒng)的故障進(jìn)一步擴(kuò)大。因此對(duì)于已經(jīng)存在的龐大交流系統(tǒng)，通過(guò)分割成相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，采用高壓直流互連，可有效減少短路容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
直流輸電所連的兩側(cè)電網(wǎng)無(wú)須同步運(yùn)行，原因是直流輸電不存在傳輸無(wú)功問(wèn)題，兩側(cè)的系統(tǒng)之間沒(méi)有無(wú)功的交換，也不存在交流系統(tǒng)中頻率的問(wèn)題。由于直流輸電的這個(gè)特性，它可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的非同步互連。進(jìn)而也可實(shí)現(xiàn)不同頻率交流電網(wǎng)的互連，起到頻率變換器的作用。
3）控制性
直流輸電另一個(gè)重要特點(diǎn)是潮流快速可控，可由于鎖鏈交流系統(tǒng)的穩(wěn)定與頻率控制。直流輸電的換流器為基于電力電子器件構(gòu)成的電能控制電路，因此其對(duì)電力潮流的控制迅速而精確。且對(duì)于雙端直流輸電而言，可迅速實(shí)現(xiàn)潮流的反轉(zhuǎn)。潮流反轉(zhuǎn)有正常運(yùn)行中所需要的慢速潮流反轉(zhuǎn)和交流系統(tǒng)發(fā)生故障需要緊急功率支援時(shí)的快速潮流反轉(zhuǎn)。其迅速的潮流控制對(duì)于所連交流系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，交流系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)對(duì)負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的頻率控制及故障狀態(tài)下的頻率變動(dòng)控制都能發(fā)揮重要作用。
4）缺點(diǎn)
當(dāng)然，直流輸電也存在一系列的缺點(diǎn)。直流輸電換流站的設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、損耗大、運(yùn)行費(fèi)用高、可靠性也差。換流站的工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量諧波，處理不當(dāng)而流入交流系統(tǒng)的諧波就會(huì)對(duì)交流電網(wǎng)的運(yùn)行造成一系列問(wèn)題。因此必須通過(guò)設(shè)置大量、成組的濾波器消除這些濾波。其次傳統(tǒng)的電網(wǎng)換相直流輸電在傳送有功功率的同時(shí)，會(huì)吸收大量無(wú)功功率，可達(dá)有功功率的50%—60%。需要大量的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備及其相應(yīng)的控制策略。另外，直流輸電的接地極問(wèn)題、直流斷路器問(wèn)題，都還存在一些沒(méi)有很好解決的技術(shù)難點(diǎn)。
當(dāng)受端交流系統(tǒng)的短路容量與直流輸送容量之比小于2時(shí)，稱為弱受端系統(tǒng)，這時(shí)為了控制受端電壓的穩(wěn)定性，保證直流輸送的可靠運(yùn)行，通常要增設(shè)調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器或靜止無(wú)功發(fā)生器，且應(yīng)實(shí)現(xiàn)hvdc與這些補(bǔ)償設(shè)備的協(xié)調(diào)控制。
由于上述直流輸電自身的一系列的特點(diǎn)，使得直流輸電有其適用的領(lǐng)域，接下來(lái)論述這些適于高壓直流輸電應(yīng)用的領(lǐng)域。
1）海底電纜輸電 從世界范圍來(lái)看，直流輸電工程的約三分之一為海底電纜送電。
2）長(zhǎng)距離架空線輸電 有研究工作表明，對(duì)于輸送10gw、300km的電力，直流架空線路輸送已開(kāi)始占有優(yōu)勢(shì)，依據(jù)這一分析報(bào)告，適用直流架空線路的輸電容量將占到全球總輸電容量的26%以上。
btb方式 btb方式工程約占全世界直流工程的40%，主要用于在不增加交流電網(wǎng)短路容量的情況下，實(shí)現(xiàn)功率的融通和緊急功率支援。其以應(yīng)用可分為交流系統(tǒng)互聯(lián)或不同頻率交流系統(tǒng)互聯(lián)。如我國(guó)的靈寶工程（一般交流系統(tǒng)互聯(lián)），日本國(guó)內(nèi)工程（不同頻率交流系統(tǒng)互聯(lián)）。
4）短路容量對(duì)策 世界范圍內(nèi)，隨著電力負(fù)荷的增加，電源及電網(wǎng)建設(shè)不斷擴(kuò)充，交流電網(wǎng)的規(guī)模越來(lái)越大。在這種情況下，短路故障發(fā)生的故障電流越來(lái)越大，直流輸電作為限制短路電流的對(duì)策獲得極大的關(guān)注。
①負(fù)荷供電：都市負(fù)荷集中地區(qū)供電，有時(shí)必須采用地下電纜送電。這種情況下，要求設(shè)備占空間小，短路電流過(guò)大時(shí)，斷路器的選擇就有困難，這時(shí)采用直流輸電就表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。采用器件換相的輕型直流輸電就更顯示出直流輸電的這一優(yōu)點(diǎn)。
②系統(tǒng)分割：將已有的大規(guī)模交流系統(tǒng)分割為若干相對(duì)較小的獨(dú)立運(yùn)行的小系統(tǒng)，系統(tǒng)之間采用btb等直流方法互聯(lián)，可有效減少故障短路電流。這方面的工程實(shí)例還沒(méi)有，但日本學(xué)者對(duì)日本的關(guān)西、中國(guó)、九州、四國(guó)的串行系統(tǒng)進(jìn)行的研究表明，若通過(guò)在關(guān)西與中國(guó)、中國(guó)與九州、九州與四國(guó)、四國(guó)與關(guān)西間采用直流方式連接，將可大大抑制短路電流，并實(shí)現(xiàn)小系統(tǒng)向大系統(tǒng)的輸電。