基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的柔性直流电网是应对日益增加的新能源需求下多落点大规模输电的较优选择,在实际直流工程的设计中都需要考虑未来形成直流电网的可能性。柔性直流电网作为大规模的电力电子系统决定了其低惯性的特点,同时“网”的特性又决定了其设计需求有别于现有柔性直流输电系统。目前,各国仍在直流电网建设的探索实验阶段。建设直流电网的关键问题之一是直流故障穿越问题。利用具有直流故障自清除能力的换流站组建的直流电网无法彻底解决需要闭锁换流站进行故障清除的问题。所以,利用直流断路器清除直流故障成为直流电网建设的主流方案。但是,直流故障特性决定直流断路器需要在极短时间内开断十几倍于额定电流值的故障电流,从而加大了断路器的研究难度,提高了制造成本。基于上述背景,针对柔性直流电网的直流故障机理中的相关问题,本文以基于MMC的柔性直流电网为研究对象,重点研究直流故障下柔性直流电网的故障特性和接地方式的设计。主要工作如下:（1）研究了柔性直流电网现有的基本结构及保护策略。从实际工程中的三种换流站拓扑结构出发,对不同换流站在直流故障下的工作原理进行分析,得出半桥子模块+直流断路器是最适合构建直流电网的基本单元方案;梳理直流电网常见的网络拓扑结构并分析对应的接地方式,归纳出双极接线是较为适合直流电网的主接线方案;基于上述结论,总结柔性直流电网直流故障处理时序过程,为后续故障分析建立研究基础。（2）研究了直流故障分析中等效简化及故障电流组成分量问题。通过对换流站等效电容和输电线路等效简化模型的原理进行分析,结果表明,在计算故障电流时利用故障前后能量不变原则得到的换流站等效电容、架空线的RL等效模型和电缆的PI等效模型能有效减少计算难度并保证计算的准确性;在分析其他故障特性时,考虑站级控制策略的等效电容能够有效提高计算远处节点电压和支路电流的准确性,输电线路采用相域频变模型可模拟实际故障中的行波过程和正负极线路耦合（同塔架设下）。在分析直流故障电流的分量时,研究表明故障电流分量分为故障站注入和非故障站注入两种,并且可根据放电时间常数得到离故障点越远的换流站放电时间越长。最后,通过仿真算例验证了理论分析的准确性。（3）提出了一套描述直流故障特性的评价指标。利用保护分区的概念,将指标区域分为交流侧、换流站、直流侧三类。利用指标类型的不同,又将指标类型分为功率类、电流类、电压类、时间类、能量类、温度类。虽然交流侧系统的性质有所不同,但最关键的因素应是故障后交流系统对盈余功率的消纳能力,从而提出功率传输强度比R_ac。根据换流站电力电子器件的限制,提出闭锁时间T_block和电容放电系数k_c,可有效描述换流站对故障的强度。根据直流侧断路器需要成功开断的前提要求,提出故障检测时间T_detect、开断相关参数、换流站闭锁个数N_block和描述潮流重新分配的能力的分配因子λ。通过搭建张北柔性直流电网进行仿真验证,结果表明该系列评价指标能有效分析不同故障位置、故障类型、过渡电阻等故障参数对直流电网的影响,评价直流电网的故障穿越能力,同时能够作为直流电网设备在暂态下的设计依据。（4）基于第三部分提出的指标,提出了一种双极接线柔性直流电网的接地设计方法。稳态时接地点仅提供零电位,而不同接地方式将会影响直流侧和阀侧接地故障后的回路,所以总体设计思路主要考虑不同接地方式暂态下的故障特性及未来扩展性。通过对直流侧单极接地和阀侧单相接地故障下的双极柔性直流电网的故障等效模型和健全极过电压原理进行分析。根据不同接地方式的本质是影响故障放电回路的特性,选取故障后故障电流的上升率和幅值、直流断路器耗能支路吸收的能量以及健全极过电压程度等指标,对可能的不同接地方式的优劣进行了比较分析,以得到较为合适的接地方式及其推荐取值。最后,通过以三端双极直流电网为仿真算例,对上述指标下各接地方式的表现进行总结,最终提出取值5-30?范围下的电阻接地能有效限制故障电流并保证健全极较小的过电压水平的设计结论,并建议可分布式放置电感在中性线处以限制故障电流。