随着我国西电东送能源战略的推进，高压直流输电因具备传输容量大、传输损耗低和非同步联络能力强等优点，越来越多高压直流输电工程接入电力系统。我国电网呈现出“强直弱交、多回直流集中馈入”的特征，交直流系统的耦合越来越紧密，对电力系统的安全稳定运行提出了更高的要求。换相失败是基于电网换相换流器的高压直流输电系统最常见的故障。一旦发生换相失败，会导致直流电流急速上升、直流电压急速下降、甚至功率传输中断等问题，研究如何提升高压直流输电系统换相失败免疫能力成了亟需解决的问题。
　　为提出抑制换相失败的方案，需要对导致换相失败的影响因素进行分析。换流阀关断角小于固有极限关断角是导致换相失败的根本原因。本文推导了关断角的表达式，据此得出影响关断角的主要因素有换相电压、直流电流、触发超前角、换相电抗等。以准东－皖南工程为研究对象，详细分析了以上因素对换相失败的影响，得出了换相电压越小、直流电流越大、触发超前角越小、换相电抗越大，系统越可能发生换相失败的规律。
　　据工程统计分析，换相失败的主要原因是由电压跌落导致的。针对高压直流输电系统换相失败问题，本文提出新型的统一潮流控制器串联电压注入控制方法，旨在提高系统换相失败免疫能力。为统一潮流控制器设计了电压补偿控制系统，使得当受端交流电网发生外部扰动时，统一潮流控制器能将注入的电压与换流侧母线电压串联，从而补偿跌落的电压幅值和减少换相电压畸变。基于此，提出的方法为高压直流输电系统的逆变站提供了令人满意的换相电压，从而提高了系统的换相失败免疫能力。为验证所提方法的有效性，与经典的换相失败预防方法(CFPREV)进行了仿真对比研究。三相和单相短路实验的结果表明，基于提出的串联电压注入控制方法比起CFPREV法对提升换相失败免疫能力有更优异的表现。
　　为进一步探索基于串联电压注入机理的换相失败抑制措施的综合效益，对比研究了统一潮流控制器、静止无功补偿器和静止同步补偿器对提升换相失败免疫能力的作用。在不同短路比下，受端交流电网发生三相接地短路时，针对统一潮流控制器、静止无功补偿器和静止同步补偿器维持交流电网母线电压稳定所需的容量，给出了理论分析。设计了仿真实验，以验证统一潮流控制器、静止无功补偿器和静止同步补偿器对换相失败免疫力的提升。三相和单相短路实验的结果表明，配置统一潮流控制器的高压直流输电系统具有更强的换相失败免疫能力。