随着新能源发电和直流供电技术的迅猛发展,未来配电网将具有分布式电源高密度接入和交直流混联等显著特点。然而柔性直流配电系统故障电流上升速度快、幅值大,且各区段故障特征差异小,对继电保护速动性和选择性的要求大大提高。同时,由于直流配电网中通常含有大量电力电子接口和包含分布式电源在内的负荷支路,进一步加剧了其故障特征的复杂性。此外,分布式电源的波动性、间歇性等特征也给直流配电网的故障识别与保护大大增加了难度。因此,本文以深圳柔性直流示范工程为参考,对含高密度光伏的双端柔性直流配电网保护方案的配置进行了以下研究。首先,本文详细介绍光伏发电系统的关键控制技术、运行特性、以及典型的直流配电网结构。随后对含高密度光伏的双端柔性直流配电网的故障暂态特性进行分析,并在此基础上分析了高密度光伏渗透率和过渡电阻对直流配电网故障特征的影响,为后续保护方案的提出奠定基础。其次,本文利用解析平均法推导了光伏发电系统在分别发生极间故障和单极接地故障时的平均故障电流模型,并在此基础上推导了直流配电线路区内、区外的故障电流模型。针对直流配电网支路多、分布式电源接入多等特点,提出了基于平均故障电流模型识别的纵联保护。保护方案利用线路首末两端电流和极间电压导数的皮尔逊相关系数在区内故障时均为负数,而区外故障时为一正一负的规律来判断故障区域。另外,考虑到在故障期间线路对地电容对电压的影响,上述保护方案中距离限流电感最近的保护装置将同时获取本地极间电压和对应限流电感电压,利用两者电压计算结果参与相关系数的计算,进一步提高了保护的选择性和可靠性。基于MATLAB/Simulink进行仿真,验证了保护方案能够识别直流配电线路区内外极间短路故障,对光伏电站工况和过渡电阻的变化均具有一定的自适应能力,满足直流配电系统保护在可靠性和选择性上的要求。最后,结合本文直流配电网规模大小及故障特征,同时为了更好地保障整个直流配电系统的安全可靠运行,本文对广域方向保护进行改进,提出了基于故障程度关联矩阵的集中式后备保护。保护方案以直流配电系统的网络结构为基础,结合网络中各点故障电流所包含的相关信息,计算了能表征保护区域内各元件故障程度的故障程度关联矩阵,在一定程度上实现了对故障特征的放大。最后,保护方案则依据该矩阵对故障元件进行识别。基于MATLAB/Simulink仿真,验证了保护方案能够很好地识别故障元件,对光伏工况、过渡电阻和线路对地电容的变化均具有一定的自适应能力,满足直流配电系统保护在可靠性和选择性上的要求。