相比于传统的交流配电网,基于电力电子变流器接口的直流配电网具有控制方法灵活,能源转换效率高的优势,已经成为分布式电源理想的组网方式。然而随着分布式电源渗透率的不断增长,分布式电源接入对直流配电网稳态运行及暂态故障隔离的影响日益显著,不但增加了配电系统供电功率和电压的波动,甚至在直流短路故障期间存在毫秒级过电流冲击和电压波动,这些都威胁到了直流配电系统的供电质量和安全。由于上述问题与直流配电网运行与控制、安全与保护紧密相关,因此本文分别从研究分布式电源接入对直流配电网潮流、运行中网络损耗、发生故障时系统运行特性的影响入手,将电压分布均衡、网络损耗最低、短路故障后的安全稳定运行作为目标,提出适用于含分布式电源直流配电网的优化控制方法,以提高系统运行效率和供电质量,改善其暂态运行稳定性及故障穿越能力。论文完成的主要工作和取得的成果如下:(1)在分布式能源渗透率和直流配电网拓扑结构不同的状况下,研究了直流配网的电压分布和网络损耗的变化规律,建立了以电压不平衡度和网络损耗为目标函数的直流配电网潮流优化数学模型,提出了通过控制换流器指令来优化直流配网潮流的方法。该方法通过给交流/直流换流器提供优化后的控制指令值,来降低网络损耗和电压不平衡度。最后通过两个典型算例分析,对比了优化前后直流配电网的网损、电压不平衡度指标,验证了所提方法的合理和可行性。(2)在分析直流配电网降低损耗方法的基础上,提出了一种通过优化上层控制指令来降低含分布式能源直流配电网网络损耗的方法,该方法不需要改变现有电网拓扑结构、繁琐潮流算法、添加额外的设备。首先,基于直流配电网潮流计算推导网络损耗公式,研究网络损耗变化规律,然后建立直流配电网络最优潮流数学模型,以网络损耗最低为目标函数,采用人工蜜蜂算法进行潮流优化模型求解,针对采用主从控制的直流配电网络,通过优化控制指令实时精确控制潮流,减少网络损耗,最后,以IEEE16节点直流配电网为例,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了该方法的可行性。(3)针对短路故障期间毫秒级的冲击电流和电压暂态对直流配电网故障检测和保护性能的挑战,推导了含分布式电源直流配电网的短路故障特性表达式。研究了不同故障阶段的故障响应,分析了各分布式电源接入对其故障电流、电压幅值和峰值时间的影响,并根据直流配电网络电路参数之间的数学关系,提出了通过串联直流故障限流器(Fault Current Limiter,FCL)来抑制冲击电流的优化控制方法。借鉴桥式交流限流器的结构,以提高短路故障条件下系统的持续稳定运行能力和保障器件的安全为目标设计直流FCL结构和参数,同时可以检测小电流故障,并给故障检测和保护及其执行装置提供足够的运行时间。在直流配电网发生双极短路故障时,提出了基于直流FCL的故障穿越策略,进行了 MATLAB/Simulink软件仿真,验证了所提优化控制方法的可行性。