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模块化多电平换流器柔性直流输电技术(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)是能够实现大规模新能源发电高效接入的可行方法。随着电压等级和输电容量的增加,架空线路在柔性直流系统中优势逐渐凸显出来,是未来柔性直流系统大功率传输的必然选择。采用架空线路的MMC型柔性直流系统线路故障概率也将增大,所以亟需突破采用架空线路的MMC型柔性直流系统线路保护相关技术,这是确保MMC型柔性直流系统安全可靠运行的关键。本文以MMC型直流系统直流侧故障特性分析与短路电流计算作为主要切入点,提出MMC型系统直流线路双极短路故障短路电流的近似计算方法,为系统相关电气参数设定提供理论依据,并在MMC-MTDC系统故障暂态特性基础上,提出了一种MMC-MTDC系统直流侧故障识别新方法,所提新方法能够满足系统线路主保护在快速性、选择性等方面的性能要求。(1)针对不同主接线方式下的MMC-HVDC系统直流侧故障特性进行理论分析。提出了交流侧接地方式下伪双极系统单极接地故障短路电流的近似计算方法,而线路双极故障是线路最严重的故障,详细分析了发生双极短路故障时直流线路短路电流的产生机理,提出了换流站闭锁前后线路电流与桥臂电流的详细解析式。大量仿真结果验证了所提理论分析的正确性与短路电流计算方法的准确性。(2)对MMC-MTDC系统双极短路故障短路电流进行理论分析和近似计算。首先分析了MMC-MTDC系统直流线路双极短路故障下故障电流的故障机理,对换流站闭锁前MMC-MTDC系统等效电路进行合理的假设与简化,提出故障后短时间内线路双极短路故障短路电流近似的计算方法,为系统线路保护定值和直流断路器相关参数的选取与整定提供一定的理论依据。在仿真平台上搭建相关算例,验证了所提方法能够较为准确的描述故障后短时间内的电流变化趋势。(3)提出了一种基于单端单极电流的多端柔性直流系统直流侧故障识别方案。该方案通过对电流动态偏差值极值的检测与电流累差值的计算实现直流线路故障快速定位,采用母线短时能量保护区分直流母线故障和线路故障,并且根据所提保护方案设计一套故障检测和识别单元,就地化配置直流线路保护单元。在仿真平台上搭建仿真案例,验证了该保护方案能在各种情况下能够快速、可靠识别故障,无需双端数据通信,无需复杂数据分析与处理,满足多端柔性直流系统对线路保护的要求。