随着社会的进步与发展,传统交流电网难以满足可再生能源的接入要求以及用户对更高电能质量的需求。低压直流系统因在减小传输损耗、兼容分布式能源以及提高供电质量等方面具有更大的优势获得了研究学者们的关注。低压直流保护技术作为低压直流系统大规模应用的关键技术,其发展一直受到直流系统保护设备落后的制约。其中最主要的就是缺乏经济可靠的直流断路器和成熟的直流电弧故障检测保护装置。对于典型的低压直流系统,短路故障是最常见且最危险的故障。系统发生短路故障时,若不能及时切断故障,系统电流会迅速攀升至电网难以承受的水平,造成系统的损坏。因此,作为系统中切断电路的关键保护设备,直流断路器受到了人们的广泛关注。除了短路故障外,在低压直流系统中,还会发生导线断裂、导线与开关之间接触不良等常见故障,从而引起直流电弧故障的发生。针对直流电弧故障,若不能及时检测并切断电弧,严重时会引起火灾等灾害。因此本文以低压直流系统为研究对象,针对短路故障设计了一种基于全控型器件的新型混合直流断路器,针对直流电弧故障提出一种基于卷积神经网络的电弧故障检测保护方法。具体研究工作和结论如下。（1）针对低压直流系统缺乏有效快速断路设备的现状,提出一种基于零电流开断的新型混合式直流断路器,详细介绍了其工作原理,在Matlab/Simulink中针对电压等级为400V的低压直流系统建立了混合式直流断路器的仿真模型并进行了400V/40A的短路仿真,仿真结果验证了其可行性。之后针对断路器的电流转移特性进行仿真分析,得到了一系列影响其开断故障电流的结论。最后,在实验室搭建了50V/1A的小型参考性试验样机,针对短路情况下电流的转移过程进行了测试,所得结果与仿真基本相一致,印证了提出的混合式直流断路器的有效性、可行性。（2）针对低压直流系统电弧故障问题,根据美国UL1699B-2011标准搭建了低压直流系统串联电弧故障的试验平台,以电阻、逆变器以及DC-DC直流开关电源为典型负载进行试验数据的采集。对三种负载的直流故障电弧电流与电压进行时域、频域特征分析,最终选择以小波变换的方法提取故障电弧的时频域特征作为检测的特征量。（3）基于小波变换取得的特征量,引入迁移学习的概念,提出了一种基于迁移学习的卷积神经网络直流故障电弧检测方法。以试验数据为基础,在Matlab中对所提算法进行验证,结果表明检测方法能以97%以上的准确率检测出低压直流系统串联故障电弧。