随着新能源大规模并网和跨区外送需求增长，柔性直流输电及柔性直流电网加快发展；与交流系统相比，直流侧短路故障的电流幅值高、上升速度快、缺乏自然过零特性，故障隔离窗口更短、保护判据更复杂。一旦处置不及时，故障可能沿直流网络迅速扩散，引发连锁解列甚至大范围停电。如何毫秒级完成故障识别与隔离，同时实现系统安全穿越与可靠重启，成为制约柔性直流电网安全运行的关键课题。 我国柔性直流技术研发与工程应用走在前列，厦门、乌东德混合直流、张北柔直电网等示范工程持续落地，也带来更为多样的拓扑结构与运行工况。直流故障信号呈现宽频、强暂态特征，传统保护原理的适配性不足；同时，常规"限流电抗器+直流断路器"配置在限流效果、配合速度、经济性上存在矛盾，难以兼顾快速性、选择性与成本。 若保护动作滞后或误动频发，将直接影响直流电网的供电可靠性与新能源消纳能力，并抬高工程建设与运维成本。对以电力电子装备为主体的新型电力系统而言，直流故障处置能力已成为系统韧性指标：保护是否足够快、限流是否足够稳、重启是否足够可靠，决定了直流电网承载新能源的上限。 天津大学副研究员何佳伟围绕"柔性直流系统保护与故障穿越关键技术"提出以"超高速保护+自适应限流"为主线的系统化解决思路。 一是针对直流故障宽频暂态特征，提出多类超高速保护原理。单端暂态能量保护将动作时间压缩至3毫秒以内，过渡电阻耐受能力由约100欧姆提升至300欧姆；基于电压变化量的单端阶段式保护不依赖边界特性，I段动作小于3毫秒、II段本地故障小于9毫秒；快速电流差动保护可自动补偿电容电流影响，动作时间小于30毫秒；免整定方向纵联保护实现不计通信延时小于3毫秒的快速动作。 二是针对限流与断流难以兼顾的问题，提出自适应故障限流新方案。自适应限流型固态断路器在同一装备中融合限流与断流功能；D-T混合型直流故障限流器在张北工程应用中故障电流抑制率达69.11%，断流时间缩短至2毫秒以内，整体造价节约约1.15亿元；多端口限流器拓扑器件成本降至传统拓扑的55%至75%。团队研制的50千伏模块化限流器装置已完成等效试验系统测试，断流时间更缩短、避雷器耗能降低约55%。 三是推进工程应用与迭代优化。涉及的保护与限流参数方案已在舟山、张北等工程中验证应用，体现出毫秒级动作、耐高阻故障、降低能耗与成本的综合效益。 面向新型电力系统建设，报告提出两条重点攻关方向：其一，面向沙戈荒等大型新能源基地外送需求，聚焦构网型模块化多电平换流器送端电网的故障机理与保护策略；其二，面向海上风电柔直送出场景，研发无边界、免整定的保护技术以及轻型化核心装备。业内人士认为，随着直流电网规模扩大和应用场景多元化，保护与限流技术将从单点突破走向系统协同，标准化、模块化和工程可复制性将成为下一阶段竞争焦点。
柔性直流输电技术的完善是推动能源转型升级的重要基础。天津大学在故障保护与限流技术领域的创新突破，解决了当前工程应用中的实际难题，为大规模新能源基地的高效送出和海上风电的开发利用奠定了技术基础。随着这些关键技术的推广应用，我国柔性直流电网的安全性和可靠性将得到提升，为构建新型电力系统、实现"双碳"目标提供有力支撑。