基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统,能够独立调节有功功率和无功功率,不存在换相失败的问题,并且能向无源网络供电。因此,柔性直流输电技术非常适合应用于大规模可再生能源并网、电网异步互联、海上大规模风力发电、无源电网并网等领域。但目前针对柔性直流线路保护方案的研究较少,已有的高压直流输电保护原理应用在柔性直流输电时也存在一些问题和不足。本文对此展开研究,主要研究内容和取得的成果如下:(1)研究了基于MMC的柔性直流系统拓扑和分层控制策略,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中建立柔性直流系统的仿真模型,对柔性直流系统中的关键元件模型及参数配置进行详细设计,验证了仿真模型的可靠性。(2)分析了柔性直流系统线路故障后暂态电流变化特点,采用波形信号距离和移动平均滤波提取了直流线路电流的变化趋势,利用边界电流波形差异化特征构造了直流故障辨识判据,提出了基于边界暂态电流信号距离的柔性直流输电线路纵联保护方案。在两端MMC-HVDC系统中仿真验证了该保护方案,该方案原理清晰,算法计算量小,能保护线路全长。(3)总结了目前故障限流器的种类和优缺点,重点分析了电阻型故障限流器的工作原理,在PSCAD/EMTDC中搭建了电阻型故障限流器模型,并基于柔性直流系统分析了电阻型故障限流器的应用效果。(4)分析了多端柔性直流输电系统电压源换流器的直流端故障原理,推导了故障后直流电压和直流电流暂态量表达式,提出了一种基于电抗器电压的单端量一体化保护方案。在多端VSC-HVDC系统的仿真结果表明,该方案动作迅速,抗干扰能力强,对采样率要求较低,能作为直流线路的主保护。最后对全文作了总结,提出进一步研究的方向。