随着高压柔性直流系统电压等级的不断提高和广域互联网络的持续发展,高压柔性直流电网规模快速扩大,造成直流系统短路电流上升速率和峰值快速攀升,对直流断路器造成极大压力,甚至可能超过其最大开断能力,因此必须对直流短路电流进行深度限制并对短路能量进行快速耗散,以降低直流断路器的电气应力并实现短路故障的快速开断。现有故障开断方案大多对故障限流和能量耗散进行单独考虑,主要采用限流电抗器网侧增阻方法进行短路电流限制,采用直流断路器投入避雷器施加反向电压方法进行短路能量耗散。但由于直流短路故障电流限制与能量耗散过程存在深度物理耦合,故障电流深度限制过程必然降低直流断路器中避雷器能量耗散速度,且可能引起系统整体耗散能量升高,对避雷器能量耗散造成巨大压力。可见,现有方法尚未充分考虑故障电流开断过程的复杂能量耦合关系,难以同时实现故障电流深度限制和短路能量快速耗散。因此,论文针对直流输电系统故障开断中的故障电流深度限制和短路能量快速耗散相互矛盾的难题,提出一种限流电抗器的阻抗自适应跟踪匹配方法和直流断路器的能量主动耗散方法,进而通过构筑能量流耦合通道将限流电抗器与直流断路器进行双向深度耦合,实现故障电流的深度限制和短路能量的分布式快速耗散。论文的主要研究工作及重要成果如下:（1）揭示电路参数对故障电流限制过程与短路能量耗散过程的影响规律。以柔性直流电网等效复频域电路模型为基础,建立模型-矩阵映射关系,并分别建立故障电流限制过程多端馈入解析模型与短路能量耗散过程反向阻断解析模型,开展故障电流对电路参数的灵敏度分析,解析故障开断动态性能对回路阻抗的阶段性需求,揭示了电路参数对故障电流限制与能量耗散的影响规律。（2）提出一种混合式限流电抗器拓扑结构及其阻抗自适应跟踪匹配方法。基于故障开断动态性能对回路阻抗的阶段性需求,制定非对称性的限流电抗器阻抗动态调节规则,提出一种混合式限流电抗器阻抗自适应跟踪匹配方法,可自适应增大故障电流限制阶段的等效阻抗,减小能量耗散过程的等效阻抗,实现柔性直流电网短路故障电流深度限制;以高压仿真和低压试验为测试背景开展了混合式限流电抗器阻抗自适应跟踪匹配方法的有效性验证。（3）提出直流断路器能量主动耗散方法及双向深度耦合。基于两种主流直流断路器基本拓扑结构,深入分析上层控制和底层拓扑一体化协同配合方法,分别提出了混合式直流断路器能量分步耗散的主动跟踪排序控制策略和基于火花间隙桥的机械式直流断路器连续主动耗散拓扑结构;解构柔性直流电网线路短路故障能量在其承载设备上的耦合机制,通过不可控电力电子器件构筑能量流耦合通道,将限流电抗器与直流断路器进行双向深度耦合,同时实现故障电流的深度限制与短路能量的快速耗散。（4）提出了柔性直流电网线路短路故障快速开断综合策略。深入分析柔性直流电网典型线路故障产生的单端模态电压暂态特征量,提出基于模态电压相似度的柔性直流电网线路短路故障快速检测方案,进而形成以故障快速检测方案为前提,综合电流深度限制和能量主动耗散功能的柔性直流电网线路短路故障快速开断综合策略。柔性直流电网线路短路故障开断测试结果表明:故障快速检测方案能在1ms内快速全面地检测出柔性直流电网所有线路短路故障,实现故障开断策略1 ms快速启动;对比常规限流电抗器,混合式限流电抗器对故障电流的限制率提高了16.4%;对比常规直流断路器,两种直流断路器能量主动耗散方法对短路能量的降低率分别为41.4%和46.1%;对比常规故障开断策略,本文提出的快速开断综合策略对故障电流的限制率提高了47.4%,能量加速耗散比可达48.5%,故障开断加速比可达40.8%,验证了柔性直流电网线路短路故障快速开断综合策略通过混合式限流电抗器与能量主动耗散直流断路器的双向深度耦合实现了故障电流的深度限制和短路能量的快速耗散。