高压柔性直流电网是解决可再生能源大规模接入和消纳问题的有效手段,也是未来电力系统重要的发展方向之一。然而,其发展也使得电力系统潮流控制和故障保护问题更加突出。若直流分支数目比换流站数多,则存在着自由度不足的问题,可能会导致因功率无法调节出现线路过载或欠载的情况。另外,当直流电网发生短路故障时,由于缺乏直流电流过零点同时故障电流具有极高的上升率,瞬时产生的故障电流会严重危及换流站和电网的安全稳定运行。在直流电网中,潮流控制和故障保护通常需要使用不同的设备进行处理,其中包括直流潮流控制器（DC Power Flow Controller,DCPFC）、故障限流器（Fault Current Limiter,FCL）和直流断路器（DC Circuit Breaker,DCCB）。为解决多端直流电网潮流控制和故障电流抑制问题,同时提高装置经济性和设备集成度,本文提出了两种复合装置及其控制策略。本文首先研究了直流电网的运行原理和模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的拓扑结构,在此基础上,对柔性直流系统在短路情况下的故障特性进行深入分析,并在仿真平台搭建故障模型,验证了混合式DCCB的故障开断效果,为电力系统中限流装置和断路器的研发与改造提供了理论依据。提出一种具备潮流控制功能的双端口电感耦合型故障限流器。在潮流控制部分,利用线间直流潮流控制器进行调节,限流器部分利用IGBT的开断控制电感接入来抑制短路电流。分析研究了提出的故障限流器拓扑结构、控制策略和工作流程,并建立四端直流电网等值模型对该方法进行了仿真验证。该拓扑结构的仿真结果证实了它在正常工作情况下可以控制两条线路的潮流,并且在一条线路发生单极接地故障时可以进行故障限流。同时,该拓扑与DCCB结合使用可以清除故障电流,从而有效验证了所提故障限流器及其控制策略的可行性。提出一种具备潮流控制和限流功能的多端口电感耦合型直流断路器。对该断路器的结构和工作机理进行了研究,提出了装置在正常工作和故障情况下的控制方法。在此基础上,进一步分析了该新拓扑结构的潮流控制、故障限流和开断过程。在MATLAB/SIMULINK中搭建四端直流电网模型进行仿真。仿真结果表明,该断路器可在系统正常运行时进行潮流控制,线路发生短路故障时有效抑制故障电流、切除故障线路,同时可适用于多端口出线,实现设备的集约化,降低投资成本,从而验证了研究内容的正确性和有效性。