市政供电场景环境复杂,供电距离较长且用电设备众多,安全隐患大,触电事故频发,现有市政场景采用交流系统供电,而相关研究表明直流电对人体造成的伤害更小,因此提出市政设施直流供电系统。同时,伴随着LED路灯的应用和智慧灯杆的逐步推广,直流供电系统更适合为其中众多的直流设备供电,也更利于分布式电源的接入。本文针对市政设施直流供电系统的电压等级、接地方式、主接线型式和安全防护展开研究。首先,为了提出安全性优于原有交流系统的市政设施直流供电系统方案,需确定安全性评价指标以评价系统安全性能,具体包括根据人体电流效应设定危险性级别、依据标准拟合人体电阻与接触电压的关系、建立不同方案的触电模型确定预期接触电压;应用安全性评价指标评价交直流系统安全性能,最后得到安全性能优于交流的市政设施直流供电系统方案集合。其次,经公式推导和计算验证了上述方案可以满足市政供电场景对供电能力的要求;然后通过经验公式、项目调研后,在方案集合中选取一种满足供电能力要求的系统方案计算成本,证明了直流系统经济性不逊于交流;最后,选取不同方案绘制成本曲线优选供电半径和线损以优化直流供电系统成本,并提出典型直流供电系统。再次,在典型直流供电系统的基础上设计安全防护方案,主要针对过电流防护和电击防护,经计算分析证明了直流系统可以通过直流供电电源进行过电流保护;然后在原有交流系统基础上对不同接地方式设计了以直流RCD为主的电击防护方案,并经故障分析证明了方案的有效性。供电系统纹波电压会通过电缆对地分布参数和设备对外壳通路产生交流剩余电流,进而影响RCD的检测和动作,因此对其进行路径分析和阻抗计算,为仿真计算奠定基础。最后,建立直流供电系统仿真模型,通过系统末端电压验证了系统供电能力;通过控制系统发生故障验证了安全防护效果;据上述交流剩余电流理论建立模型计算和分析交流剩余电流,证明了系统中交流剩余电流幅值可以达到百m A,在设计研制市政设施直流供电系统RCD时应引起足够重视。