多端混合直流输电技术充分结合LCC-HVDC和MMC-HVDC两种直流输电技术各自的优势,既能实现更大容量和更为经济的多端送电,又避免了换相失败的风险,成为解决传统两端高压直流输电技术缺点的新技术手段。然而与传统两端直流系统相比,多端混合直流输电系统包含两种不同换流原理的换流站,且通过汇流母线连接两段参数各异的线路及换流站,其故障行波特性与传统两端直流存在明显差异。因此,现有的行波解析计算方法及行波保护原理难以直接应用于多端混合直流系统。开展多端混合直流系统的故障特性分析、行波解析计算方法及保护新原理的研究,对确保多端混合直流系统线路保护可靠运行有较大的理论指导意义。因此,本文围绕多端混合直流系统线路行波保护开展研究工作,主要内容包括:(1)通过研究LCC和MMC换流站在行波阶段的响应特性,建立这两种不同换流原理换流站的行波等值模型;然后根据线路的频变参数,利用低阶拟合法获取线路的波阻抗和传播函数的复域表达式,从而建立了线路的行波等值模型;结合换流站和线路的行波等值模型,建立了多端混合直流输电系统行波等值模型,并将多端混合直流输电系统行波等值模型的行波响应曲线与PSCAD时域仿真结果进行对比。(2)基于多端混合直流输电系统的行波等值模型,推导包含汇流母线在内的不同故障位置及不同过渡电阻下的故障初始行波表达式;推导输电线路对行波传播的衰减与畸变系数、汇流母线和换流站的行波折射系数,建立换流站测点的故障行波数学解析式,从而提出了多端混合直流输电系统的行波解析计算方法。(3)基于所提多端混合直流线路行波解析计算方法,实现不依赖时域仿真的行波保护定值快速整定、灵敏度快速校核。通过搭建多端混合直流系统的PSCAD详细仿真模型,在考虑多种故障位置与过渡电阻的条件下进行详尽的仿真,验证了本文所提行波解析计算方法以及基于行波解析计算的行波保护定值整定与灵敏度校验方法的正确性与快速性。(4)基于所提的多端混合直流输电系统行波解析计算方法,进一步分析了直流线路区内外故障时行波相位特性、汇流母线及架空线路对行波传播的相位偏移特性。为构建基于行波相位特性的多端混合直流线路行波保护新原理提供了理论基础。(5)基于多端混合直流线路区内外故障的行波相位特性,采用Morlet小波相位提取方法,构建了基于行波相位特性的多端混合直流输电线路保护新原理,包含启动元件、方向元件、选极元件及区内外故障识别元件。在考虑多种故障位置和过渡电阻的条件下,通过大量时域仿真分析,验证所提行波保护新原理的正确性及耐受过渡电阻性能。