随着社会科技进步,城市配电网系统规模日益扩大,用电侧对于电力供给的各方面要求也愈来愈苛刻。传统交流配电网不论是在电能质量、输电类型或经济环保等方面上,都逐渐体现出较难适应未来配电网发展形势的状况。近二十年来,随着大功率电力电子器件等相关技术的迅速兴起,大容量、长距离、高稳定性的柔性直流配电系统开始受到电力行业的广泛关注和研究,其中,柔性直流配电网的保护技术是目前研究阶段的重中之重。因此,本文主要研究一种多端口拓扑结构下的柔性直流配电网后备保护方案。本文首先根据柔性直流系统的组成结构,总结三种常见的系统拓扑和各自特点,分别研究了换流器件和换流站的工作原理和控制方式,并在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了三端环型连接的柔性直流系统模型,实现稳定运行。其次,分析了柔性直流系统的故障特性,通过搭建数学模型等分析手段,分别阐明了极间短路和单极接地短路的故障机理以及故障对系统稳定性的影响,并在仿真中验证了理论分析结果。再次,通过与其他保护方法的对比分析,选取电流微分极性作为故障表征量,并通过区内和区外故障的系统等效模型研究分析了电流微分极性差异原理。在此基础上,归纳构造了以向量为组成单位的9种故障状态矩阵表达形式,提出了基于向量内积计算的故障判别方法,定义了区系数、类系数和极系数三种判别系数,从而设计了后备保护方案。该方案主要有四种判别功能:一是将两换流站间的正负极四端口电流微分平均值之和作为启动判据,判断系统是否启动;二是将区系数作为区内外故障识别判据,判别故障区域;三是将类系数作为故障类型识别判据,判别故障为极间短路故障或是单极接地故障;四是将极系数作为故障选极判据,在类系数的判别前提下,判别故障发生在正极或是负极。最后,根据理论分析基础,在PSCAD/EMTDC中对不同故障工况下的保护方案进行实验分析,实验结果验证了本文所提保护方案的有效性、正确性以及具有一定的耐受过渡电阻能力。图[51]表[8]参[80]