模块化多电平换流器（Modular multilevel converter,MMC）柔直输电技术以其独特的优势,成为解决大规模新能源并网、直流配电网和远距离大容量输电的有效途径。MMC直流输电系统的故障机理和故障发展与交流系统差异较大,为此,本文主要分析不同接地方式下阀侧接地故障特性及对线路保护的影响,分别提出能够排除阀侧故障干扰的伪双极系统与真双极环网系统的线路保护方法,主要研究内容如下:1.解析了直流母线经钳位电阻接地、直流中性母线接地、变压器阀侧中性点经大电阻接地和阀侧星形电抗经大电阻接地这四种不同接地方式下阀侧接地故障特征差异。通过深入解析阀侧接地故障,发现阀侧故障对线路保护存在严重干扰的问题。2.根据阀侧接地故障的共性特点,提出了基于多端口网络特性的阀侧接地故障辨别方法。文中解析了阀侧接地方式与直流侧接地方式的本质差异,探讨了不同接地方式对多端口网络特性的影响。该方法所需采样时窗短,解决了换流站高阻接地故障辨别难的问题,有很强的鲁棒性,可作为线路保护排除阀侧接地故障干扰的保护辅助元件。3.伪双极直流输电系统发生直流线路单极接地故障,其故障特点类似于小电流接地系统,故障电流较小,但非故障极的过电压情况严重。根据直流线路故障电压正、负极波形相似特点,提出基于电压相关性的保护方案,由于阀侧单相接地故障电压特点与此类似,可应用多端口网络直流侧出口电流来排除干扰。该保护方案采样时窗短,解决了高阻接地故障辨别难问题,有很强鲁棒性。4.针对柔直输电系统在发生单极接地故障后的瞬态过程是线路分布电容的放电过程,提出容性特征系数的概念,应用容性特征系数识别单极接地故障并完成故障选极。鉴于容性特征系数适用性不足问题,根据观测点电流变化率与电压的相关系数,提出基于感性特征系数的单极接地故障保护方法,该方法有更强的耐受过渡电阻能力和适用性。5.解析了真双极系统的单极接地故障与双极短路故障,其故障特点是由直流输电线路故障引起换流器子模块电容快速放电,导致故障电流迅速攀升。根据此类故障特点,提出了基于电流上升速率的反时限保护方法。针对柔直环网结构,文中通过计算故障电流及其上升速率初始值,分析比较了故障线路和非故障线路的本质差异。通过设置较低的启动值,使得高阻故障时保护能够可靠延时动作,设置合适的瞬时动作值保障了较低过渡电阻情况下能够快速切除故障,方法的反时限特性排除了非故障线路和非故障极的影响。本文以柔性直流输电系统接地方式为主线,深入解析阀侧接地故障、伪双极直流线路故障和真双极直流线路故障的本质特征。阀侧接地故障受接地方式影响很大,直流中性母线接地方式的接地故障电流主要是下桥臂子模块电容放电电流,其他接地方式的单相故障接地电流虽然很小,但其正、负极对地电压变为故障相的桥臂电压,均对直流线路保护造成严重干扰。对此,提出了基于多端口网络理论的端口特性甄别阀侧接地故障。根据伪双极直流线路单极接地故障的小电流接地特征,提出电压相关性的保护方案和应用特征系数的保护方法。根据真双极直流线路故障引起子模块电容迅速放电的特征,提出基于电流上升速率的反时限保护。这些保护方法能抵抗阀侧故障干扰,数据时窗短,算法速度快,灵敏性高,选择性强,解决了高阻故障识别困难的问题,具有很强的鲁棒性。