我国能源中心和负荷重心在地理上呈逆向分布，为有效解决能源的跨区域传输问题，基于电网换相换流器型的高压直流输电系统因其在大容量远距离传输上的优势，逐渐得到了广泛的应用。多回直流密集接入同一交流电网，形成了复杂的多馈入系统，对电力系统的安全稳定运行形成了新的挑战。换相失败是直流输电系统最常见的故障之一，单次及连续换相失败会对直流功率传输、无功电压稳定、暂态稳定等方面造成不利影响。多馈入系统由于各直流系统间存在复杂的耦合关系，某回直流的换相失败故障可能会引起邻近直流的相继换相失败，进而造成更为严重的区域性失电事故。开展针对相继换相失败的机理及控制策略研究有助于大电网的安全稳定运行。
　　本文的研究工作主要有以下三个方面：
　　首先，本文研究了直流系统换相失败机理，分析了换相电压幅值跌落、波形畸变、下跌速率以及直流电流变化等因素对换相失败的影响。进一步，在归纳总结了交直流系统无功特性的基础上，结合多馈入系统特点研究了相继换相失败典型场景，提出了一种多馈入系统相继换相失败溯源方法，以定量评估故障直流受其余各回直流的影响程度。
　　其次，从换相失败机理层面出发，本文提出了一种考虑换相电压波形畸变及直流电流变化的相继换相失败预测方法，通过将时域数据转换到频域并结合电力系统固有响应形式对换相电压及直流电流进行预测，并代入到换相失败最本质的数学描述中实现对熄弧角的预测。进一步的，考虑到纯机理驱动方法在精细物理模型建立上的不足，本文提出了一种基于数据物理融合的相继换相失败预测方法，以换相电压的各次谐波幅值及相位作为输入特征，用数据驱动的方法对机理驱动的熄弧角预测值进行修正。
　　最后，本文在归纳总结了直流系统典型控制方式的基础上，针对相继换相失败故障及恢复过程，分别提出了一种基于熄弧角预测的多馈入系统相继换相失败抑制策略以及一种基于附加电流指令的相继换相失败渐进恢复策略。前者以熄弧角预测值作为策略的启动条件，并计算使熄弧角恢复至稳态所需的整流侧电流指令值，以实现控制系统的超前调节，抑制相继换相失败的发生；后者在计算附加电流指令时充分考虑了系统无功裕度及各直流强度，在保障系统安全运行的情况下实现各直流传输功率的快速恢复。
　　本文对于相继换相失败机理及影响因素、预测方法及控制策略的研究，可为实际工程运行提供重要的参考价值。