换相失败作为直流输电系统常见的故障,严重时可能危及系统稳定,特殊情况下换相失败会对换流站内主设备保护产生影响,但影响机理并不完全明确。本文在研究换相失败的影响因素及电流特征的基础上,分析了换相失败在特殊工况下对换流变压器(换流变)差动保护和零序差动保护的影响机理。根据保护异常动作情况下的电气量特征,给出针对性的应对策略,提高换流变主保护的可靠性,保障系统安全稳定运行。本文主要针对换相失败后电流变化特征及其对换流变差动保护的影响和对策进行研究。首先对换相失败的影响因素以及连续换相失败的产生场景进行分析。然后依据实际参数建立了直流输电系统仿真模型,分别分析了在故障恢复期间发生换相失败时差动电流波形特征、换相失败对换流变差动保护的影响机理及其导致保护异常动作的原因;利用离散Frechet距离算法,对换相失败所导致的换流变差动保护异常动作场景和不同故障情况下电流特征的差异进行识别,提高换流变差动保护的可靠性。分析了连续换相失败入地电流,经地网耦合与大直流入侵换流变中性线电流共同作用后,中性线零序电流的特征,及其对换流变零序电流互感器(CT)传变特性的影响,探讨了该工况下换流变零序差动保护存在的误动风险;利用ZOOM-FFT对零序差动电流的幅频特征进行细分,采用电流低频与工频频带幅值的比值作为辅助判据,有效防止该类工况可能引发的换流变零序差动保护的误动作。