近年来,随着分布式发电、直流储能装置的不断发展以及直流负荷的广泛应用,直流配电网成为了国内外研究、应用的热点课题和发展方向。本课题依托国家高科技发展计划“863计划”科研项目中“保障直流配电网可靠性的多端柔性直流控制保护关键技术”课题,建立了四端直流配电系统仿真模型,分析了直流配电网拓扑结构、电压等级和控制策略,针对直流配电系统内可能发生的各类故障及影响因素进行了理论分析与仿真验证,以故障分析为基础,开展直流配网保护配置的研究。首先,基于对现有直流领域拓扑结构的分析,结合未来直流配电系统三种拓扑结构的优缺点比较,以及对直流配电系统电压等级制定原则与初步设想的讨论,选择了两端供电型拓扑结构作为本文直流配电系统建模的基本拓扑,直流电压等级选为±10kV。在变流器设计上,选择定直流电压-无功控制和定有功-无功控制策略对两端基于两电平电压源型入网换流器AC/DC进行控制;采用双向BUCK-BOOST变换器,以恒流控制策略对储能负载并网进行控制,并在MATLAB/Simulink环境下建立了直流配电系统的电磁暂态仿真模型。其次,基于本文所建立的直流配电系统模型,对直流配电系统的故障特性进行分析。通过理论推导研究直流配电系统入网换流器直流侧极间短路故障和单极接地故障的故障回路及其传播特性,并分析换流器接线接地方式、过渡电阻大小、故障距离及限流装置对故障特征的影响;研究交流电源侧不对称故障的故障特性,分析交流侧故障对直流侧电压电流的影响;研究储能负载并网换流器高压和低压侧故障特性及对直流区的影响。并进行仿真验证,提取相关故障特征为保护方案的合理配置打下基础。最后,基于直流配电系统的故障特性分析,本文对直流配电系统进行了保护分区,并结合直流配电系统的特征,给出了直流配电系统保护基本要求及配置原则。为了满足直流配电网对保护四性的要求,结合现有直流领域常用保护方法及原理,本文提出了一种基于本地信息的快速直流保护方法,通过对故障潮流和保护原理的详细分析及配置整定,进行了大量仿真,得出此保护方法可在2ms内对直流区内各故障进行快速保护动作,在区外故障时不动作,验证了该方法的有效性与可行性。