随着能源革命深入推进,基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)技术一直是近些年国内外的研究热点,国内也在稳步推进多端口、大容量、高电压等级的柔性直流输电示范工程建设,这使得其保护策略的研究得到了更多的关注。高压直流断路器可以灵活可靠地切除特定的故障线路,是柔性直流输电系统直流侧故障保护的最佳方案,在未来的工程实践中具备广阔的发展潜力和应用前景。高压直流断路器的两条主要技术路线是基于人工过零的机械式方案与基于电力电子器件的混合式方案,当前的研究热点是围绕这两条路线提出性能更好、成本更低的拓扑方案,但除此之外仍存在较多的研究方向有待探讨。直流断路器分断过程包括毫秒级分断全过程和微秒级换流过程,现有研究较少深入断路器的分断细节,关于这两种时间维度下瞬态电气特性的研究尚不充分。针对此问题,本文首先研究了混合式高压直流断路器分断过程的毫秒级瞬态电气特性,以模块化混合式直流断路器为研究对象,介绍了其应用优势、拓扑结构和工作原理,并建立等效研究平台对其故障分断过程展开理论分析,最终得到了由分阶段数学理论表达式组成的毫秒级瞬态电气特性的数学模型。在其基础上,本文深入微秒级换流过程中,先后研究了桥式子模块类型、缓冲电路类型、缓冲电路连接方式、IGBT模型等变量,通过参数对比、电路分析、数学建模、器件建模、仿真验证等手段,得出了这些变量对于微秒级瞬态电气特性的具体影响。重合闸问题是当前直流断路器研究的冷门,现有研究即使考虑了重合闸策略,也仅是针对自身拓扑结构提出了相应的工作原理,未考虑重合闸时间要求。针对此问题,本文研究了高压直流断路器快速重合闸问题及其改进方案,首先确定了重合闸适应性的概念和重合闸时间的标准,然后以快速泄流型混合式直流断路器为例,分析了其工作原理和重合闸适应性,针对其不适应快速重合闸的缺点提出了三种改进方案,通过理论和仿真分析手段,验证了改进方案的有效性,最后综合对比了三种改进方案的特点。