随着越来越多的直流接入交流电网,我国已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网。基于电网电压换相的高压直流输电中由于换流器件容易受交流电压波动影响,单个交流故障可能会诱发直流换相失败、后续换相失败、直流闭锁等连锁故障。这充分暴露出当前交直流混联电网中直流故障演化的复杂性,对交直流混联电网的安全稳定分析与控制保护都提出了新的挑战。因此亟需厘清直流系统故障演化与直流控制保护的关联特性,以提高直流换相失败、直流闭锁对交流故障的抵御能力。交流故障后直流系统故障演化过程可以概括为:交流故障后直流首次换相失败难以避免;直流控制参与调节后若控制不当可能导致发生后续换相失败;经过多次换相失败的故障演化后可能触发直流保护误动致使直流被闭锁。因此研究交流故障下直流系统故障演化与直流控制保护的关联特性,应具体展开为研究直流换相失败与交流故障的关联性、后续换相失败与直流控制的关联性、直流闭锁与直流控制保护的关联性。针对研究换相失败与交流故障的关联性。从机理上分析交流故障对交直流系统状态变化及换相过程的影响,并结合某典型交直流混联电网发生交流故障后逆变站的故障录波挖掘换相失败与交流故障间的关联。分析表明,交流故障是引起直流换相失败的根源,其通过影响换相电压、直流电流以及控制系统行为进而干扰换相过程。换相失败呈现离散特性来源于交流故障时刻的随机性、控制系统调节效果跟直流电流上升的博弈关系两方面,这导致换相存在大范围模糊区。建议控制系统的输入变量增设直流电流指标并优化交流故障检测判据以加快响应速度。最后基于交直流关联特性给出了换相失败评估的改进型策略。针对研究后续换相失败与直流控制的关联性。结合直流基本控制结构,对交流故障下直流发生后续换相失败的过程进行电气与时序分析,进而揭示后续换相失败与直流控制的关联性。分析表明,直流首次换相失败后剧烈的电气量波动决定了后续换相失败与检测电气量变动的直流控制存在密切关联。直流在交流故障期间存在发生后续换相失败的风险来源于两个方面:一是整流侧VDCOL无视逆变侧交流故障情况便升高直流电流参考值;二是定关断角控制器比较环节中直流电流偏差量的引入可能会掩盖关断角变化的真实趋势。据此建议整流侧与逆变侧的VDCOL建立交互机制,在逆变侧交流故障未切除、逆变侧直流电压未恢复的情况下,限制整流侧VDCOL升高直流电流参考值。针对研究直流闭锁与直流控制保护的关联性。结合换相失败与直流控制保护动作情况,对控制与保护配合不当引发直流闭锁的过程进行电气时序分析,从而揭示直流闭锁与直流控制保护的关联性。分析表明,单桥换相失败会产生桥差保护所用的差流,双桥换相失败会产生阀组差动保护所用的差流。后续换相时Y桥比D桥更容易发生换相失败。明确了控制与保护配合不当引发直流闭锁的原因:桥差保护I段在阻止后续换相失败后会返回,减弱了其对直流电流参考值的限制作用,导致直流电流参考值转为定功率控制输出的大数值,而后引发双桥同时发生换相失败并触发阀组差动保护II段误动。从避免交流故障引起直流闭锁的角度出发,建议在桥差保护I段返回后限制定功率控制输出的直流电流参考值。本文工作得到了国家电网智能电网联合基金项目(U1766213)、国家自然科学基金项目(51677073)的资助,部分研究成果的正确性和有效性已经在带有详细控制保护模块的实际直流工程PSCAD/EMTDC仿真模型上进行了验证。