世界各国已经开始了能源结构的调整,可再生能源相对于传统能源所具备的优势使其得到快速发展。可再生能源发电技术的研究和大规模应用给电力系统带来了新的挑战和机遇,如何应对大规模可再生能源接入电力系统后远距离传输以及及时消纳等问题,成为学界热烈探讨的议题。相比于交流输电技术,直流输电技术更适合于非同步交流系统的互联、大容量可再生能源远距离输电等应用场合。从直流输电技术的发展历程来看,电压源型直流电网技术将会是直流输电技术在未来的发展方向。本文选取了电压源型直流电网协调控制策略和直流故障特性两个切入点,采用PSCAD/EMTDC这一仿真软件对这两部分内容进行研究,完成的研究工作及取得主要研究成果包括:介绍了直流电网建模中使用的两种电压源型换流器,研究了能够模拟稳态特性和故障特性的两电平电压源型换流器和模块化多电平换流器快速模型;比较研究了环形、辐射型、网状和混合式等不同拓扑直流电网的灵活性和经济性,研究表明,各类拓扑直流电网均具备其适用的应用场景。基于采用混合式拓扑的五端直流电网,研究了主从控制、主从备用控制、直流电压偏差控制和直流电压下垂控制等直流电网控制策略及其特性;在此基础上提出了一种主从-下垂协调控制策略,五端直流电网算例仿真研究表明,采用主从-下垂协调控制策略,在输入功率波动、换流站功率反向等情况下,能够精确跟踪电压和功率指令值,在主换流站退出运行的工况下能够快速平稳地转换至新的控制模式。分别建立了环形、辐射型和网状等三种典型拓扑直流电网,仿真研究了不同换流站出口处直流极间短路故障时直流电网短路电流特性。结果表明,直流电网中短路电流上升速度极快、峰值极大,最大短路电流的分布和峰值大小与直流电网拓扑、故障点位置和线路参数相关。建立了混合式高压直流断路器详细与简化仿真模型,针对连接交流电压源、交流负荷、永磁式直驱风力发电机或双馈式感应风力发电机的单个直流节点极间短路故障,仿真研究了该类型断路器开断故障电流的暂态过程,验证了其开断能力。