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柔性直流输电是实现大规模风电并网极具前景的电力传输方式,其中模块化多电平换流器(Modular multi-level converter,MMC)是柔性直流输电系统中的关键设备,其可靠性关系到整个系统的安全运行。基于可靠性评估的预防性维护是保证MMC可靠性水平的重要途径。然而,风速随机性强,气温变化明显,使得环境因素对MMC可靠性影响较大;同时,随着风电场规模增大,系统电压等级上升,MMC组件增多,导致开关频率等电气参数对MMC可靠性影响增强。因此,有必要计及环境因素和电气参数对MMC可靠性的影响,进而协调MMC预防性维护中的可靠性和经济性。本文对此进行深入研究,主要研究工作如下:(1)针对现有MMC可靠性评估模型难以计及风速、气温和电气参数影响问题,提出一种计及多时间尺度热损伤效应的MMC可靠性评估模型。首先,基于MMC的运行特性和功率器件的失效机理,建立功率器件的多时间尺度可靠性评估模型;其次,基于MMC的拓扑结构,提出考虑环境因素和电气参数影响的MMC可靠性评估模型。此外,针对混合型MMC中因高损耗器件故障导致子模块退出运行问题,根据子模块运行规则,通过对高损耗器件增设旁路开关,使子模块具备多状态运行能力,提出计及子模块多状态的混合型MMC改进运行方法及可靠性评估模型;最后,采用实际气象数据,分析风速、气温和开关频率等环境因素和电气参数对MMC可靠性影响,并通过对比改进前/后混合型MMC的可靠性水平,来验证所提模型和方法的必要性和有效性。(2)针对现有以恒定故障率为主的粗放型预防性维护方法难以根据不同风电场运行工况灵活协调MMC预防性维护中的可靠性和经济性问题,提出MMC动态冗余预防性维护方法。首先,基于MMC拓扑结构,考虑元件的失效机理和维护策略,构建计及元件更新过程和运行工况影响的MMC全寿命周期可靠性评估模型;其次,以元件更新期望成本和基本维护费用最小为优化目标,通过计及每次投入运行的冗余子模块个数、维护次数、可靠性的动态变化等约束条件,构建MMC动态冗余预防性维护模型;并通过优化子模块冗余配置和维护次数,提出MMC动态冗余预防性维护方法;最后,基于不同风电场运行工况,对比分析所提方法与现有预防性维护方法在可靠性、维护成本等方面的效果,验证本文所提方法的必要性和有效性。