基于模块化多电平（Modular multilevel converter,MMC）柔性直流输电技术（MMC-HVDC）是以新能源为主的新型电力系统电能输送的最佳手段。柔性直流输电系统发生线路故障时,由于直流电容直接并联于换流器直流出口,电容放电导致快速过流,故障电流上升很快。而柔性直流输电系统使用架空线导致故障概率增高;使用绝缘栅双极型晶体管器件（insulated gate bipolar transistor.IGBT）额定参数低,导致短时电气耐受能力、关断能力差。因此柔性直流输电系统的故障限流措施和保护原理必须能在非常短的时间内识别并隔离故障线路,以确保柔性直流输电系统的可靠运行。全文主要研究内容如下:（1）提出了一种安装于接地极的新型限流装置拓扑及分散组合式安装方式,有效抑制了单极线路故障和交流阀侧接地故障电流,提升了系统接地故障的限流效果。对MMC换流站交流阀侧接地故障特性进行了研究,从供电可靠性和故障限流效果两方面分析了故障限流器引入接地极所具有的优势。提出了将故障限流器安装于接地极和线路的分散组合式安装方法,利用电容器组与故障限流电感的新型拓扑结构吸收故障回路中能量和限制故障电流上升率及峰值。（2）针对点对点架空线路柔性直流输电系统,利用线路测量端和接地极测量端故障电流及其故障信息放大作用,构成了新型单端电流保护,提高了接地故障判别的可靠性。接地极作为故障回路的一部分能灵敏地感受接地故障电流且具有方向性,以本端接地极、故障极和健全极测量端电流闭合回路特性构造完备的直流线路保护,具有快速判别区内、外故障,选出故障极和耐受高阻的能力,且保护方案算法简单,阈值易于设定,对采样率要求低,具有较高的工程实用性。（3）针对混合三端架空直流输电系统,基于故障信息丰富的汇流母线故障电流特性,提出了一种混合三端直流系统单端保护方案。以主站汇流母线两极电流和接地极电流判别故障类型和故障区域,配合子站故障信息判别进行换流站重启和故障线路隔离机制,构建了直流输电线路保护方案。阈值易于设定,可以根据接地极电流的突然变化方向准确选择故障极,有效提高了所提方案在反向故障下的灵敏度和可靠性。对应单端启动故障电流的限制措施,满足了架空柔性直流保护的快速动作要求;从原理上提高了保护耐高阻的能力。（4）利用多端柔性直流环状电网的边界特性,提出了一种基于瞬态功率SOD变换系数的直流线路增强型快速保护方法。基于故障时电压、电流前行波、反行波传播特征,引入SOD变换抽取区内、区外故障下的瞬态功率变化特征。由于判据中电压故障分量的参与使得判据耐高阻的能力增强,电流故障分量的参与增强了判据的方向性,并结合电压突变启动判据形成了一套快速、可靠的单端快速保护。本文以柔性直流输电系统故障处置为主线,针对故障初期短路电流上升速度快而系统电力电子器件耐受过流能力差的特点,先对柔性直流输电系统进行故障电流限制,继而用快速可靠的保护切除故障。通过对限流及保护方案的优化提高柔性直流输电系统供电的可靠性。