本发明公开了柔性直流系统换流阀的保护单元、保护系统和保护方法，属于柔性直流输电系统的换流阀控制保护技术领域，保护单元由第一层表决拓扑和第二层表决拓扑组成。第一层表决拓扑由冗余模块A1、冗余模块B1、冗余模块C1、表决器A、表决器B和表决器C组成，第二层表决拓扑由冗余模块A2、冗余模块B2、冗余模块C2和表决器D组成。通过本拓扑设计将保护表决方法划分多层次和多模块结构，将复杂逻辑降为多个简单和微小的简单逻辑，从根本上降低了多比特位单粒子翻转的可能性。通过冗余模块的时间三模冗余方法，将单粒子翻转瞬态产生的单比特翻转进行屏蔽，解决了因单粒子翻转而产生的表决错误，通过多级冗余设计极大提升了表决结果的正确性。