研究背景与目标
我国柔性直流输电技术处于国际领先地位，但柔性直流电网在抵御直流故障方面面临重大挑战。直流故障电流幅值高、变化速度快（1~2ms），现有保护技术难以满足安全隔离和快速自愈的需求。研究目标是为柔性直流电网攻克故障安全穿越快速自愈难题，显著提升运行安全性和供电可靠性。
创新点一：柔直电网故障分析与超高速保护原理
- 直流线路单端暂态能量保护新原理：提出基于时域暂态量的故障线路快速精准辨识原理，动作时间<3ms，耐受过渡电阻从100Ω提升至300Ω。通过分析区内外故障特性差异，解决了传统单端量保护背侧故障误动作的问题。
- 不依赖边界特性的单端阶段式保护原理：基于行波理论计算电压变化量（COV）等特征量，设计段欠范围设计、超高速动作的阶段式保护，快速返回判据和防死区判据有效解决了近端死区问题。RTDS硬件在环实验验证了保护装置的快速性和选择性。
- 时域电容电流全补偿的快速电流差动保护：计及参数分布频变特征，自动补偿电容电流，动作时间<30ms（计及通信延时），较传统电流差动保护缩短一个数量级。
- 免整定的暂态功率极性方向纵联保护：基于暂态功率极性特性差异，提出免整定、无需边界、动作时间<3ms（不计通信延时）的快速方向纵联保护新原理。
创新点二：柔直电网自适应故障限流技术
- 自适应限流型固态断路器：耦合直流故障限流与断流电流，消除电抗器对系统稳定性和断流速度的不利影响。
- D-T混合型直流故障限流器：考虑正反向故障限流需求差异，引入二极管-晶闸管混合设计，降低电力电子器件造价。张北工程应用表明，限流器可有效抑制故障电流（抑制率69.11%），断流时间缩短至<2ms，DCCB MOV耗能降低60%以上，整体造价降低约1.15亿元。
- 多端口限流器拓扑结构：显著减少所需电力电子器件，降低投资成本（降低为传统拓扑的75%~55%）。
- 50kV模块化装置研制与测试：完成核心组件参数选型、电气设计和结构设计，正向/反向故障均能有效限流，验证了装置的实用性和经济性。
总结与展望
研究成果包括：提出暂态量超高速保护原理，保护装置动作时间<3ms；开发D-T混合型直流故障限流器，大幅降低DCCB MOV耗能和系统造价；确定舟山、张北工程应用参数方案，实现高效限流和成本节约。未来研究方向包括：MMC构网送端电网的故障分析方法和保护原理；海上风电柔直送出系统的无边界/免整定保护原理和轻型化核心装备技术。
