我国的一次能源中心与二次负荷中心在地理上不重合,风电、光伏、水电等清洁能源多集中于西部和西南部,而负荷中心集中于东部和东南部。在国家“西电东送”等战略背景下,大容量、远距离高压直流输电系统获得广泛应用。常规直流输电存在换相失败等稳定性问题,柔性直流输电经济性较差,而混合多端直流输电系统成为现阶段较好的解决方案,且在“乌东德”输电工程中得到应用。本文以混合多端直流输电线路为背景,做了以下工作:一、超高速单端行波保护原理在直流输电线路保护中得到广泛应用,但该原理无法识别故障方向,而且存在阈值问题,较依赖高可靠性的后备保护原理。据此,本文针对行波保护所做工作如下:1)分析了行波在混合多端网络中的传播过程,并计算了行波的反射与折射系数;2)通过定义的故障方向识别系数,推导得到一种故障方向识别判据,并提出了完整的行波方向纵联保护方案;3)利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建的混合三端直流输电系统进行故障仿真研究。二、精确的故障定位是加快故障排除速度、提高系统稳定性的重要手段。对于混合多端直流输电线路,如何精确捕捉高频行波信号并提出适用于混合多端拓扑的行波故障定位原理亟待研究。据此,本文针对行波故障定位所做工作如下:1)电容分压式电子式电压互感器的暂态模型,分析了其对高频行波信号的微分传变特性;2)基于互感器二次侧微分电压行波,提出了适用于混合多端拓扑结构的新型行波定位方法;3)利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建的混合三端直流输电系统进行故障仿真研究。本文通过详细的仿真验证得到:在不同故障类型、不同故障距离和不同故障电阻等因素的影响下,本文所提出的新型行波保护方法具有较高的可靠性、所提出的新型行波定位方法定位精度高。