电能质量问题，严重威胁着电网的安全运行，发展STATCOM是解决我国电能质量问题的有效手段。链式STATCOM是综合了多种优越性能的最新型的装置，论文针对链式结构STATCOM的控制、保护和智能报警与诊断进行了相关的研究。 论文深入分析了变压器多重化主电路、二极管钳位多电平逆变器、飞跨电容多电平逆变器和链式多电平逆变器4种逆变器的结构和原理，对它们进行比较后，得出他们应用于STATCOM时存在的优点和不足；指出在对大容量STATCOM装置主电路拓扑结构的选型中，链式多电平逆变器作为STATCOM主电路的结构形式，综合了多种优越性能，是今后一段时期STATCOM主电路选型必然趋势。 文中分析了11电平链式逆变器STATCOM的系统结构和基本工作原理，重点提出了逆变器主电路器件的基频丌关法(FFS)，此方法可大大减少丌关器件的损耗，增加STATCOM主电路的安全裕度；在FFS法的基础上，提出了选定次谐波最小化(SHtM)控制策略，以实现逆变器总输出电压中选定次低次谐波最小化；同时随丌关角度的不同，既可控制输出电压基波分量大小，又可消除可选定的低次谐波，达到一举两得的目的；针对求解丌关角度存在非线性超越方程组时初值较难选择的问题，采用了解轨迹微分预估初值算法；利用Matlab的SIM Power Systems模块进行仿真，仿真结果表明文中所提出基于FFS的SHM控制策略是正确的。 电容电压不平衡及其控制是链式STATCOM安全可靠运行必须解决的关键问题。论文深入分析了直流电容电压不平衡现象，建立了链式STATCOM直流电容稳态数学模型，通过数学模型反映了可能造成的直流电容电压不平衡问题。在讨论控制电容电压的各种手段基础上，提出了一种基于单工频周期同相各H桥脉冲循环换位的直流电容电压平衡控制策略，最后用仿真验证了所提方法是正确的。 论文分析了STATCOM装置及各子系统的故障情况，提出了相应的保护措施和装置安全运行的判据；为最大限度地发挥STATCOM的补偿作用，提出了在正常运行状态之外的异常状态下控制性保护方式和紧急或故障下保护方式的STATCOM分级保护体系方案。 论文最后研究了STATCOM逆变器主电路故障诊断方案，指出STATCOM的主回路故障诊断系统的主要任务应该是故障报警和故障记录；对STATCOM的报警处理和故障诊断系统进行了探索性的研究，给出了报警处理和故障诊断子系统的体系结构及工作流程。