随着电力电子技术的长足发展，低压直流配电系统具有供电质量高、电能变换次数少、便于分布式微源接入等优势，受到学术界和工业界的广泛关注。然而，发生短路故障时，直流配电系统故障电流迅速上升，且直流故障电流没有自然过零点，对电力电子器件安全性和电力系统稳定性造成严重威胁。这要求保护技术根据复杂的故障暂态特征可靠、有选择地快速隔离故障区域，维持低压直流配电系统高可靠运行。目前，直流配电系统故障分析和保护研究面临着分布式微源接入后故障暂态特征不明确、影响机理不清晰、保护标准不统一等问题。
　　本文以典型多端辐射状低压直流配电系统作为研究对象，在理论分析的基础上构建直流配电系统故障特征数值计算模型，从变换器装置安全性和系统稳定性等层面对故障过程、故障特征、保护原理、保护判据、门槛整定、保护流程展开研究，提出了一种基于高频故障分量和突变极性的低压直流配电系统保护方案。
　　本文主要研究工作分为三个部分。第一部分，研究了低压直流配电系统短路故障时三端口谐振变换器暂态特性。提出了基于三端口谐振变换器的分布式微源接入低压直流配电系统的拓扑结构。针对极间短路和单极接地故障进行研究，定量分析三端口谐振变换器和VSC变换器(Voltage Source Converter)的故障机理和特征，明确故障电流峰值和严重电压跌落的发生阶段。同时，研究了三端口谐振变换器不同工作模式和系统参数对故障特性的影响。
　　第二部分，从系统层面研究了多端辐射状直流配电系统区内、区外发生短路故障时暂态电气量特征差异。在第一部分的基础上，研究了多端辐射状直流配电系统不同位置发生短路故障时电压突变量和电流突变量特征。并考虑了系统参数、负荷和分布式微源等因素对故障特征的影响。同时，对短路故障时变换器暂态高频阻抗进行等效计算，讨论了系统不同故障工况下暂态高频阻抗特征差异，研究了叠加定理的适用频段。为保护原理提出、保护判据构建提供理论依据。
　　第三部分，结合高频故障分量和突变极性特征提出一种低压直流配电系统保护方案。在变换器短路故障数值计算模型的基础上利用电流微分作为故障检测判据，在系统暂态特征分析的基础上利用高频故障分量和突变极性作为故障识别判据，提出直流配电系统的保护方案，并给出保护判据阈值的整定原则。利用PSCAD仿真软件和RT-LAB实验平台搭建多端辐射状低压直流配电系统仿真模型，验证了该保护方案能够快速可靠识别短路故障线路，并具有较好的抗过渡电阻能力。