传统高压直流输电技术在我国西电东送的能源发展战略中发挥着举足轻重的作用,而随着大型水电基地与火电基地的集约化开发,能源基地送端交流系统存在孤岛运行的可能性。直流孤岛送电系统由于缺乏交流主网的支撑,短路比和等效惯性常数显著小于联网情况,交直流相互作用影响显著,运行控制难度较大。而已有的弱交流系统研究主要针对逆变侧受端系统,其结论适用性有限,现有的直流孤岛送电系统研究则缺乏系统性的理论建模与分析。因此,本文对直流孤岛送电系统的等效模型、分析方法和描述指标进行了针对性研究,对直流孤岛送电系统的功率输送能力和过电压幅值进行了影响因素分析并提出改善措施,主要内容包括:(1)建立和介绍了直流孤岛送电系统的等效模型与分析方法。首先,根据逆变侧受端系统和直流孤岛送电系统两者的系统特性差异,针对性地建立了直流孤岛送电系统的分阶段等效模型;之后,详细介绍了基于分阶段等效模型的理论分析方法和基于PSCAD仿真程序的仿真分析方法;最后,对同一个直流孤岛送电系统应用上述两种分析方法,从过电压幅值和直流输送功率极限两个方面进行运行特性分析,两种方法的分析结果基本一致,验证了分阶段等效模型的正确性。(2)归纳和提出了描述直流孤岛送电系统强弱的3个指标,即交流系统暂态阻抗、交流系统稳态阻抗和等效惯性常数。其中,交流系统暂态阻抗可以定性描述直流孤岛送电系统双极闭锁后的暂态过电压水平,交流系统稳态阻抗可以准确描述直流孤岛送电系统的直流功率输送能力,等效惯性常数可以描述直流孤岛送电系统受扰动后短时间内的频率暂态性能。云广、糯扎渡和溪洛渡直流工程孤岛运行方式的仿真分析验证了上述3个指标在评估直流孤岛送电系统运行特性时与已有指标的异同及适用性。(3)研究了直流孤岛送电系统功率输送能力的影响因素与提高措施。首先,基于理论分析与时域仿真,讨论了励磁系统参数对系统功率输送能力和过渡过程的影响;之后,基于理论计算方法,分析了换流变压器分接头系数、无功补偿装置、交流系统稳态阻抗以及发电机机端电压变化时系统功率输送能力变化的灵敏度;最后,将分析结论应用到具体的送端交流系统故障中,从直流系统功率输送能力的角度阐述失稳机理,提出直流电流限幅和发电机强励2种措施改善故障后系统的暂态响应特性,示例系统和云广工程的仿真算例都验证了上述改善措施的有效性。(4)研究了直流孤岛送电系统双极闭锁过电压的影响因素与抑制措施。首先,基于理论计算方法定量分析了交流系统暂态阻抗、换流变压器漏抗、稳态运行触发角以及无功功率欠补偿对交流母线暂态过电压的影响;之后,基于时域仿真方法定性分析了轻载线路电容效应、换流变压器饱和效应、交流避雷器以及换流器闭锁过程对交流母线暂态过电压的影响;最后,根据分析结果提出了无功功率欠补偿和发电机减励磁2种措施抑制交流母线暂态过电压幅值,示例系统和云广工程的仿真算例都验证了上述抑制措施的有效性。