模块化多电平换流器(MMC)作为一种具有诸多优点的新型多电平换流器拓扑结构,在高压直流输电领域获得了较高的关注度,逐渐发展为柔性直流输电领域的代表性技术。模块化多电平换流器柔性直流输电(MMC-HVDC)系统具有良好的发展前景和技术优势,目前对MMC-HVDC的研究主要集中在控制策略方面,对MMC-HVDC保护和故障类仿真分析方面还有待提高。本文结合电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建的经接地极引线接地的双极MMC-HVDC系统仿真模型,分析了MMC的拓扑结构以及子模块基本运行原理,在现有MMC-HVDC线路故障保护原理的研究基础上分析了MMC-HVDC的调制和保护策略,整体分析了MMC-HVDC系统的运行情况。同时还探讨了MMC-HVDC系统区内外故障范围的划分。所做的研究对MMC-HVDC系统运行方式及线路故障识别的研究具有重要意义。在MMC-HVDC的系统故障特性分析上,结合仿真分析系统交流一次侧、换流变压器二次侧及直流输电线路故障时的故障特性,并分析对比不同故障类型的电压、电流突变量方向的关系。结合了小波理论和梯形数值积分理论提出了基于MMC-HVDC系统两端电压、电流突变量方向的区内外故障识别方法,并验证了故障距离、过渡电阻大小等对故障识别结果的影响。论文还分析了故障情况下MMC-HVDC直流输电线路测点处电压突变量的HHT变换不同层数曲线的敏感度,并对敏感度最高的曲线进行了信息熵特征提取,基于此提出了HHT改进能量熵的MMC-HVDC线路故障识别方法,可以通过故障信号的HHT改进能量熵差异来实现交、直流侧故障的辨识,并能在发生单极接地故障时通过故障极和健全极的电压突变量HHT能量熵的比值选出故障极,仿真验证使用该方法来识别故障的效果明显而且有效。