随着“西电东送”和全国联网战略的全面实施，我国将投入越来越多的直流输电工程，其中中国南方电网将成为世界上规模最大的超高压、远距离、跨区域、大容量多馈入直流输电的互联电网之一。大区域、交直流互联电网的形成使电力系统的运行更为灵活多变，并带来巨大的经济利益，与此同时，也带来了一系列技术上的新问题。换相失败是高压直流输电系统最常见的故障之一，其会导致直流电压下降和直流电流增大，若采取的控制措施不正确，还会引发后继换相失败。最严重情况下，换相失败将导致直流系统闭锁，功率传输中断，影响电力系统的安全稳定运行。对于多馈入直流输电系统，如果各直流落点之间的电气距离较小，交流系统与直流系统、直流系统与直流系统之间相互作用，换相失败问题的研究将更为复杂。 为改善高压直流输电系统的动态性能，对换相失败问题进行研究，寻求准确的换相失败故障诊断方法，并提出快速有效的换相失败控制策略，对于提高交直流混合电网的安全和稳定运行将起到重要的作用。同时为体现交直流系统之间相互关系，研究能反映交流系统故障对直流系统换相失败的影响的指标，可以为系统的规划、性能评估和稳定分析等提供定量的参考，具有重要的理论价值和实际意义。 论文以高压直流输电系统换相失败问题作为研究的重点，从换相失败的机理、诊断手段、预防措施和控制策略等几方面展开深入的研究，主要研究工作包括： 首先综述了国内外直流输电系统换相失败研究现状，归纳换相失败的影响因素及其目前的诊断方法和控制措施，并分析了现有方法存在的问题。 其次，利用实时数字仿真系统Hypersim对换相失败问题进行了仿真分析，研究高压直流系统在换相失败的动态过程。建立完整的高压直流输电的电磁暂态仿真系统，对换流器及其控制系统采用详细模型，通过观察不同故障下系统发生换相失败的情况，分析换相失败时交直流系统的相互影响。 为进一步分析影响换相失败的各种因素，采用有效短路比ESCR和换相失败免疫指标CFII反映交流系统的强度和交流系统故障对直流输电系统换相失败的影响程度，并分析直流系统VDCOL控制特性对逆变站换相失败的影响。搭建三馈入直流输电系统仿真模型，分析CFⅡ与ESCR的关系以及VDCOL参数的改进方法。 提出基于小波能量和小波复杂度信息熵的换相失败诊断方法。通过研究高压直流输电系统在不同故障下的动态行为，利用小波变换的多分辨率分析特性和时频域表征信号局部特征的能力，对系统的直流电压和交流电压进行分析。根据其小波能量和小波复杂度信息熵的分析结果，分别设定故障诊断的指标和阈值，实现对直流输电系统中换相失败故障的准确判断，并辨识引发换相失败的原因。提出小波和移动采样相结合的换相失败实时控制策略。根据小波能量和小波复杂度信息熵的诊断结果，设计换相失败故障控制器。通过移动采样窗口的方式，实现对信号的实时检测和换相失败在线诊断；采用诊断输出信号触发熄弧角调整控制单元，在检测到直流输电系统发生换相失败故障的同时，控制器立即减小触发角，增加逆变器的换相裕度，有效地预防某些交流故障引发的换相失败，并避免由于控制方式不当引发的相继换相失败。 本文在高压直流输电系统换相失败问题的机理研究、诊断方法和控制策略等方面做了一些尝试性的工作，并在故障诊断和预防控制策略方面提出了行之有效的方法。 论文的研究工作获得国家自然科学基金重点项目(50337010)的支持。