随着分布式发电、储能等技术以及多端直流输电、智能电网的迅速发展,研究具有可靠性高、可控性强、经济性好的直流输、配电网是电力系统未来发展趋势之一。虽然目前直流输电技术相对成熟,但直流电网的构建仍面临着诸多挑战,挑战之一就是直流电流的开断。直流断路器作为规定时间内承载、开断正常电流和各类故障电流的关键设备,是提高直流系统稳定性、可靠性与灵活性的重要手段,对防止故障范围扩大具有重大意义。由于直流电流没有自然过零点导致灭弧困难,并带来关断过电压和能量吸收问题,此外直流系统阻抗相对较低、故障渗透率高,更需要尽快切除故障电流。这些都成为直流断路器研发的主要技术难点。本文对比分析了国内外多种类型直流断路器研究现状,提出一种基于大功率电力电子器件的全固态高压直流断路器拓扑,对其开断、闭合和换流暂态过程的时序控制策略进行分析和设计；针对大容量电力电子器件串联拓扑应用于直流开断带来的动态均压问题,提出一种负载侧均压吸收电路优化方法；在Saber软件中对大功率器件进行详细建模和综合仿真,仿真结果表明该直流断路器拓扑可有效限制故障电流上升率、关断电流等级高、故障清除速度快、关断过程中动态均压效果良好,各部分电力电子器件均得到可靠保护。在上述研究的基础上,以南澳三端柔性直流输电工程作为应用案例,根据各类故障电流特性建立联合仿真模型并设计直流侧故障保护策略,仿真结果验证了直流断路器自身时序控制策略与换流站控制保护策略相互配合可迅速有效地隔离直流侧故障,确保直流侧电压稳定和其他换流站可靠运行。