随着传统能源的日益枯竭,中国乃至世界面临能源结构转型的挑战,柔性直流电网采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),具有高度的灵活性和可靠性,能够促进可再生能源高比例接纳。柔性直流电网工程中采用架空线进行电能传输,远距离架空线更易受到雷击或挂线等干扰,线路故障率较高;多电压等级的柔性直流电网网架结构复杂,电力电子设备之间互相耦合,其故障发展迅速,故障电流没有过零点,需要进一步研究柔性直流电网故障电流的协同抑制方法。首先,针对柔性直流电网故障电流协调抑制困难的问题,论文分析了柔性直流电网故障电流的发展机理,对比了交直流电网的故障特性,说明了协同抑制柔性直流电网故障电流的必要性;提出了柔性直流电网故障电流抑制方案的基本原则和分类依据,总结了国内外关于直流限流设备的研究成果,将现有的抑制方案分为源侧调压、源侧增阻、网侧调压、网侧增阻和源网配合协调五大类;基于当前的工程现状,针对典型的网侧限流设备特性进行了分析,并在PSCAD中仿真,网侧方案具备选择性,并且不需要改造现有换流站,因此更加具有工程应用前景。其次,针对直流断路器投资成本高以及能量耗散速度慢的问题,论文提出了一种多端口直流断路器(multi-port DC circuit breaker,MP-DCCB)的新拓扑,多条直流线路共用一条主断路支路,各直流线路和主断路支路间的控制单元采用晶闸管,从而有选择性地切断线路;设计了能够吸收限流电感能量的转移支路,将能量耗散和断路过程解耦,降低避雷器需吸收的能量。对MP-DCCB断路、耗能以及重合闸阶段控制方式及电气过程进行了理论解析,并建立了等效数学模型,研究MP-DCCB关键参数。在PSCAD中搭建四端双极直流电网进行仿真,证明了该MP-DCCB可代替多个常规断路器,并降低了避雷器的耗能需求。最后,针对故障电流上升速度快和断路器切断容量大的问题,论文提出了一种限流器与断路器协调配合的多端口限流式(multi-port current-limiting,MPCL)协同抑制方案。设计了限流器与断路器协调配合的时序,按阶段对MPCL方案的预充电、限流、断路及耗能过程做了理论分析,研究了 MPCL方案关键参数对避雷器耗能、电压电流应力的影响,给出了 IGBT及能量转移支路参数的设计方法。在PSCAD中仿真验证,该方案大大降低对避雷器容量的要求,提升故障电流分断速度,从投资成本和故障清除速度方面具有优势,具备工程应用价值。