直流电网具有分布式电源接入效率高、供电容量大、利于并网、损耗小和电能质量高等特点,且适于电动汽车等直流负荷的接入,具有广阔的发展前景。然而,由于直流电网含有大量的支撑电容,极间短路故障发生后,支撑电容快速放电,故障电流上升迅速且峰值很大,对系统中脆弱元件的安全性造成巨大的威胁,而现今的继电保护技术不能很好的解决该问题,使得直流系统的发展和推广受到极大的限制。因此,对直流系统继电保护进行研究具有重要的价值及意义。首先,本文介绍国内外该领域的继电保护原理研究现状,将现有保护原理分为基于单端量的保护原理、基于通信的保护原理,并讨论了各种保护原理的优缺点,归纳了继电保护需要解决的关键问题,并对未来该领域的发展方向作了简单展望。其次,在建立了低压直流系统仿真模型的基础上,对VSC、DC-DC电路进行故障分析,重点分析了故障稳态后的直流电压、电流特征,推导出稳态故障过电流的解析方程。在此基础上,考察系统中的脆弱元件—DC-Link电容、IGBT、二极管对故障电流的耐受能力,综合限制或切断故障电流方法的研究现状,依据电阻型超导限流器的工作原理,提出一种电阻限流方案,利用故障分析所得结论,求得限流电阻的参考阻值。再次,对低压直流系统多种接地方式进行了讨论,并推荐了负极经小电阻接地方式,针对该种接地方式,提出接地保护原理,该保护原理能够在大过渡电阻情景下可靠动作。针对辐射型低压直流系统的极间故障,文章提出基于暂态电流突变量的纵联保护作为主保护,基于R-L模型的距离保护作为后备保护的综合保护方案,该保护方案基于故障限流,在通信失败的情景下仍然有较强的可靠性。最后,提出一种超高压直流输电系统新型保护原理,该保护利用电流变化率启动和选极,利用故障电流分量判断故障相对位置。该保护动作速度极快,选择性强,原理简单,可适用于环网、辐射网等各种拓扑结构的输电网络,在单极接地故障、极间故障时都能够可靠动作。