基于电压源型换流器的直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current Transmission,VSC-HVDC)系统的换流器在发生短路故障引发保护动作后,需要快速地对故障进行处理以使VSC-HVDC系统能够快速重启,从而保障功率的传输与系统的稳定。然而VSC-HVDC系统换流器的短路保护可动作于多种换流器区内的所有短路故障,因而无法简单地根据保护动作情况判断出具体的故障类型与位置,这给故障处理带来了巨大压力。另外,IGBT开路也是VSC-HVDC系统换流器研究领域较为关注的故障类型,换流器IGBT开路故障虽不会导致保护立即动作,即不会引起VSC-HVDC系统的立即崩溃,但其将导致系统的电压或者电流出现失真情况,乃至于可能引发正常的IGBT或者换流站内其它设备发生故障,严重时可能导致VSC-HVDC系统停运。因此,有必要研究VSC-HVDC系统换流器短路与IGBT开路故障的诊断算法,以提高对VSC-HVDC系统的运营维护效率,从而保障VSC-HVDC系统的设备安全以及系统的可靠稳定运行。因此,本文以VSC-HVDC系统送端换流器为对象,以其短路故障和IGBT开路故障的诊断为目标,开展了以下研究工作:(1)搭建双端两电平VSC-HVDC系统模型。基于RT-LAB半实物实验平台,依据国际大电网会议(CIGRE)中VSC-HVDC测试系统标准,搭建了双端两电平VSC-HVDC系统模型,并且通过在模型上设置VSC-HVDC系统有功功率、无功功率以及换流器直流侧电压目标量的突变,分析了所建系统模型的静态特性。该部分工作为本文对VSC-HVDC系统送端换流器短路故障和IGBT开路故障诊断的研究提供了验证平台。(2)研究考虑短路保护的VSC-HVDC系统送端换流器短路故障诊断方法。在考虑送端换流器短路保护对故障电气特征影响的基础上,系统地分析了送端换流器3种接地短路故障和3种非接地短路故障在短路保护启动IGBT闭锁后的电气量特征;基于此,利用IGBT闭锁后5ms～25ms时间段内的送端换流器交流侧三相电流、直流支撑电容器电流以及直流侧高压端和低压端电流数据,设计了不同位置的短路故障分类判据;进而提出了一种VSC-HVDC系统送端换流器短路故障的诊断方法。基于搭建的VSC-HVDC系统模型对所提方法进行了实验,实验结果表明,所提故障诊断方法能够准确识别6种短路故障,并且能够识别出相间短路故障的故障相和桥臂短路的具体故障桥臂。(3)研究基于电压残差的VSC-HVDC系统送端换流器IGBT开路故障诊断方法。基于VSC-HVDC系统送端换流器拓扑结构得到了换流器开关函数模型,给出了基于开关函数的三相电压残差定义;推导了两类单桥臂IGBT开路故障和四类双桥臂IGBT开路故障下的三相电压残差计算公式,分析了IGBT开路故障的电压残差特征。基于此,通过设定电压残差阈值和IGBT故障标志,提出了基于电压残差的送端换流器IGBT开路故障诊断方法。基于搭建的VSC-HVDC系统模型对所提方法进行了实验验证,实验结果表明,所提方法能够准确诊断出各类单桥臂IGBT开路和双桥臂IGBT开路故障,具有较高的工程应用前景。