基于电压源换流器的柔性直流输电系统（VSC-HVDC）是应绿色电网、新能源发电并网发展起来的一种新型直流输电技术，这种技术可以实现有功功率和无功功率的独立控制，无需额外的滤波设备、经济节能、结构紧凑，适用于风力发电并网、孤岛送电、交流系统异步互联等很多领域。电压源换流器作为柔性直流输电系统最重要的组成部分，其过压和过流能力差，容易出现故障问题并维护困难。本文以基于两电平电压源换流器的VSC-HVDC为模型，重点研究了电压源换流器常见故障的类型识别问题、IGBT阀失效开路故障定位、VSC-HVDC换流器故障诊断和故障保护协调配合等相关内容，旨在为VSC-HVDC系统开发应用提供理论支持和技术参考。　　本研究主要内容包括：⑴基于所建立的VSC-HVDC系统PSCAD/EMTDC仿真模型，结合故障仿真结果深入研究了系统无保护策略情况下电压源换流器内部常见7类故障的运行特性，依据故障严重程度把故障分为非破坏性故障和破坏性故障，分析了直流电压、直流电流及三相交流电流等故障信号的变化规律，探讨了柔性直流输电系统可变运行参数、PI控制器参数对电压源换流器的故障信号波形畸变程度的影响，提出以换流器故障信号谐波作为故障诊断所需特征参数。⑵在深入研究电压源换流器故障特征基础上，结合信号处理和模式识别思想，提出了一种能够识别VSC-HVDC电压源换流器内部常见故障类型的算法。该算法提出以直流电压作为故障诊断信号，对其预处理后利用小波变换提取出不同频率段谐波信号能量作为特征参数，结合层次化分析和BP神经网络算法实现换流器常见故障类型识别。编写程序进行算法仿真验证，结果表明提出的算法能准确诊断电压换流器的故障类型，诊断结果不依赖于系统运行参数。⑶对电压源换流器阀臂开路等非破坏性故障的故障特性及故障定位进行了深入研究。建立IGBT阀开路故障的直流电压波动分量数学模型和两侧换流器故障交流电流的数学模型，搭建实验平台进行故障实验，实验结果与理论分析一致。深入分析系统运行参数突变对两侧换流器三相交流电流基波分量相位影响基础上，提出了一种综合利用交流电流直流分量和基波相位差的故障阀臂定位算法，可有效避免传输功率翻转引起的误判问题，通过仿真验证了该算法。理论分析交流单相断线对系统直流侧及两侧换流器产生的故障影响，建立故障直流电压波动分量的数学模型和两侧换流器故障交流电流的数学模型，推导故障谐波传递规律。提出了整体非破坏性故障定位算法并通过仿真验证。⑷研究VSC-HVDC系统电压源换流器故障的保护和诊断的协调配合。介绍了换流器故障分层设计思想和故障保护策略。对破坏性故障（包括IGBT失效短路等5种故障）依据先保护后诊断的思想设计诊断算法，在分析闭锁保护后故障换流器交流电流变化规律基础上，提出一种有故障保护的破坏性故障诊断方法，该方法以闭锁保护后故障换流器暂态的三相电流作为故障信号，对信号特征提取后用层次化方法识别故障类型和故障位置。编写程序仿真验证了算法的有效性。