柔性直流技术越来越多地应用于新能源并网、远距离电力传输、孤岛供电及交流系统异步互联等方面，柔性直流电网将成为智能电网的重要组成部分。柔性直流电网直流线路短路故障发展速度快，电力电子器件脆弱，对直流保护速动性提出了极高的要求，同时也给保护可靠性带来严峻考验。柔性直流线路故障的快速、可靠识别已成为柔性直流电网发展亟待解决的问题。故障分析是保护原理提出、故障诊断、保护阈值整定的重要基础。因此，柔性直流电网故障特性和保护原理的研究对于柔性直流电网发展具有重要意义。
　　本文以基于半桥式子模块和模块化多电平换流器的对称双极柔性直流电网为研究对象，采用模态分析法研究柔性直流电网故障发展过程，运用物理等效法和平均能量法建立各阶段等效电路模型。本文根据电力线路不同等值电路原理和柔性直流电网暂态故障分析精确性要求，选择考虑电力线路频变分布参数特性的Marti模型等值电路作为柔性直流电网暂态故障分析的最佳等值线路模型。
　　本文在建立等值电路的基础上，针对对称双极大地回路和对称双极金属回线两种不同主接线方式的柔性直流电网，分析发生直流短路故障后、换流器闭锁前的故障边界条件，联立Marti模型等值电路方程，对暂态故障特征进行分析。通过仿真对比验证分析方法的精确性，为柔性直流电网保护新原理的研究奠定基础。
　　本文将行波保护速动性和纵联差动保护可靠性进行有机结合，以行波理论和Marti模型为基础，结合故障边界条件，提出纵联行波差动保护新原理。该原理利用反向行波差动作为保护判据，有效缩短纵联保护动作时间。针对对称双极大地回路和对称双极金属回线两种不同主接线方式的柔性直流电网，利用解耦后的序分量实现故障类型判定和故障线路准确识别。通过PSCAD/EMTDC大量仿真，验证了所提保护策略满足柔性直流电网直流线路保护的速动性要求，可以快速、可靠识别直流线路故障，过渡电阻耐受能力强，能够耐受5%以下噪声干扰和1%以下测量误差。