基于模块化多电平换流器的柔性直流输电（Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC）工程在我国直流输电系统中所占比重逐年升高,柔性直流输电工程的保护方案研究离不开快速电磁暂态仿真模型。现有模型无法同时满足研究中对于精确性和快速性两方面的需求,因此建立一种可同时满足上述要求的电磁暂态仿真模型是十分必要的。由于MMC-HVDC换流站内的接地故障会对站内元件产生严重冲击,危害很大,且现有换流站内的接地保护存在权责不清的问题,因此,提出可靠有效的换流站接地保护方案同样具有重要意义。首先,针对MMC传统戴维南等效模型在预充电和直流故障两种工况下精度较低,并且无法处理桥臂内部的故障这两个问题,本文分析了预充电和直流故障工况下MMC桥臂电流的特性,根据分析结果对两种工况下的戴维南桥臂模型参数赋值过程进一步细化,进而提出一种改进戴维南等效模型,最后通过在桥臂中增设一灵活可调的故障节点实现对桥臂故障的处理。在PSCAD中搭建基于改进戴维南等效模型、传统戴维南等效模型以及详细模型的双端伪双极MMC-HVDC系统,进行仿真精度与速度的对比验证,结果表明改进后的戴维南等效模型相较传统戴维南等效模型精度有所提高,并可以仿真桥臂内部的故障,为后续MMC接地保护方案和MMC-HVDC换流站接地后备保护的研究提供模型支撑。其次,对MMC接地故障保护方案展开研究。针对MMC直流差动保护会在换流变压器阀侧故障时发生误动的问题,通过对换流变压器阀侧接地故障时换流器电流的特性分析得出MMC直流差动保护误动的原因,而后结合对MMC正常工况和内部接地故障工况下电流特性的分析,提出一种MMC接地保护新方法,该方法可以代替直流差动保护作为MMC的接地主保护。运用前面搭建的双端MMC-HVDC伪双极系统对该保护方法进行验证,结果表明所提接地保护方法可靠、有效。最后,针对MMC-HVDC换流站内元件接地保护易受电流互感器运行状态影响的问题,通过引入广域保护思想构建起MMC-HVDC系统换流站的站域保护框架,并根据换流器、换流变压器、母线的接地保护作用区域划分相应的最小差动环路,进而提出了一种基于最小差动环路的换流站站域接地保护方法,在此基础上,通过形成融合差动环路实现在电流互感器不正常运行状态时的换流站接地后备保护。最后运用前面搭建的双端MMCHVDC伪双极系统对该保护方法进行验证,仿真结果表明所提站域保护方法可以在电流互感器处于不正常运行状态时有效隔离接地故障,可作为换流站的接地后备保护。