±800 kV直流输电工程受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网技术在世界上属于首创,其直流控制保护系统没有可借鉴的经验。分层接入方式下逆变站高端和低端换流器需要单独配置电压、电流和触发角闭环控制器,需要研究逆变站高、低端阀组间协调控制的问题。分层接入方式下要准确地研究±800kV直流输电的动态行为、分析故障特性和研究交直流系统的相互影响,需要建立与实际直流工程特性一致的电磁暂态仿真模型。分层接入方式下逆变侧交流系统故障工况下,传统换相失败预测控制方法出现故障交流电网所连接的换流器发生换相失败的同时,非故障交流电网所连接的换流器也发生换相失败,故障清除后,直流输送功率发生振荡。分层接入方式下直流系统单极发生直流线路故障时,直流恢复过程中感应电势使得正常运行极发生换相失败,导致直流功率振荡。针对分层接入方式的特殊结构,分析了逆变器中高、低端阀组需要单独配置电流、电压和关断角闭环控制。针对分层接入方式的特点,在传统±800 kV直流换流变分接头控制原理的基础上,提出了分层接入方式下逆变侧高、低端换流变压器分接头的控制方法,能够保证逆变侧同一极串联高、低端阀组间电压平衡。锡林浩特—泰州(简称锡泰)±800kV直流输电工程是第一个逆变侧采用高低端换流器分层接入500kV/1000kV交流电网技术的直流输电工程,本论文以锡泰直流工程为背景,在PSCAD/EMTDC软件中建立分层接入方式下特高压直流的电磁暂态仿真模型。将电磁暂态仿真模型的结果与系统调试期间锡泰工程的工程试验录波进行对比,仿真波形的动态响应与工程试验结果基本一致,验证了仿真模型的准确性。针对分层接入方式下±800 kV逆变侧发生交流系统故障时传统的换相失败预测控制出现换相失败的问题,在分析分层接入方式下换相失败产生机理的基础上,得出逆变侧直流电流迅速增大是导致无故障交流电网连接阀组发生换相失败的直接原因;阀组中配置的换相失败预测控制器未能产生正确的触发角增量值是无故障交流电网连接阀组发生换相失败的根本原因。在此基础上,提出了分层接入方式下改进的换相失败预测控制方法,仿真结果表明,在逆变侧发生交流线路故障情况下有效抑制正常交流电网所连接的阀组发生连续换相失败,避免了直流功率振荡。针对分层接入方式下±800kV直流系统单极发生直流线路故障时,直流恢复过程中正常运行极发生换相失败,进而发生直流功率振荡。针对上述问题,建立直流系统恢复过程的等值电路,得出直流恢复过程中直流线路耦合作用下正常运行极中产生感应电势,感应电势产生与直流电流同方向的感应电流是使得正常运行极发生换相失败的直接原因,实际换相裕度减小是正常运行极发生换相失败的根本原因。在此基础上,本文提出直流线路故障工况下通过修改正常运行极的关断角参考值来增加换相裕度,仿真结果表明方法有效,避免了直流功率振荡。