直流电网技术在应对新能源消纳、近海岛供电、近海风电场电力送出和构建城市电网等领域具有广阔的应用前景。我国正在兴建世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流输电工程张北± 500千伏柔性直流输电示范工程。直流电网是一个具有“低惯量、弱阻尼”特性的系统,当电力系统直流侧有短路故障发生时,各换流站均会对故障点注入比较大的故障电流,故障电流上升迅速。相较于交流系统,直流系统中故障电流上升速度远远超过交流系统中故障电流上升速度,造成的严重危害比交流系统更为严重。因此,直流电网故障清除已经成为直流电网发展的瓶颈。本文提出一种基于预充电换相电容的直流故障限流器。该限流器利用预充电换相电容的特性,将限流电阻和限流电感投入运行,并且合理利用电路原理和元器件特性将限流器阻抗投入电网。同时,通过创新拓扑结构实现双向限流。本文对该限流器的拓扑结构、工作原理、控制模式和电气应力进行研究,阐明故障电流在限流器作用下发展的整个过程,并对该直流限流器的关键元器件参数进行了分析和选择。对新型故障限流器在直流电网中的触发控制进行研究,在PSCAD/EMTDC搭建单端直流电源仿真电路,对其控制策略进行研究并对仿真结果进行相应的分析。同时,对不同类型限流器做了对比分析,对本文所提限流器的经济性做出评价。在PSCAD/EMTDC搭建了四端直流电网模型,对其具体参数设置以及控制策略进行阐述。通过仿真分析验证了该限流器的可行性。新型故障限流器在直流电网中的保护的配合策略,主要研究了区域内故障限流器和断路器拒动时,故障限流器保护的配合策略。在对断路器拒动提出一种判定方法的同时,提出一种故障区域内外限流器保护配合策略,并通过仿真对各种保护配置方案进行了比较。研究结果表明,通过合理设置限流器保护配置方案,可以有效抑制故障电流增长,减缓故障电流上升速度,有利于电力系统的安全稳定运行,适用于高压直流输电场合。