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混合直流输电系统同时具备常规直流的经济优势和柔性直流的技术优势,近年来成为直流输电领域发展的热点方向。完备、合理的控制策略和保护方案是保证混合直流系统可靠、安全运行的关键,本文从故障穿越控制和线路保护配置这两方面对大容量混合直流系统展开研究。准确的电磁暂态仿真是开展各项研究的基础,也是验证理论分析的有力工具。本文基于葛洲坝-上海南桥直流改造工程与白鹤滩-江苏混合多端直流工程的实际参数,在PSCAD/EMTDC仿真平台上分别建立了LCC-MMC(Line Commutation Converter-Modular Multilevel Converter)型混合直流系统和受端混联型混合多端直流系统的电磁暂态仿真模型,通过对各种典型工况的仿真分析,验证了这两个模型的正确性,为后续控制策略与保护方案的研究奠定了基础。在故障穿越控制方面,首先分析得出LCC-MMC型混合直流系统无法穿越送端交流故障的原因:送端交流故障后其直流电压下降,而受端MMC的定电压控制使其直流电压保持不变,从而造成直流电流迅速减小,甚至出现断续现象。对送端交流系统故障时直流电流的暂态过程进行了解析,得到了直流电流及其过零时间的表达式,并通过了电磁暂态仿真的验证。深入揭示了直流电流在送端故障后的变化规律,为故障穿越控制提供理论依据。基于直流电流的暂态解析表达式及对MMC网侧无功与其直流电压关系的理论分析,提出了一种分段无功辅助型电流控制策略,通过从交流电网吸收无功功率的方式,有效拓宽MMC直流电压的下降范围,辅助实现故障后的定电流控制。为了兼顾故障穿越的快速性与稳定性,设计了分段无功辅助的控制模式,从故障瞬间到故障被穿越直至故障被切除,MMC吸入的无功可以随之自动转换。该控制在有效提升系统故障穿越能力的同时还能够维持功率的稳定传输,对常规直流的受端柔直化改造具有重要的工程应用价值。在线路保护配置方面,设计了一种适用于受端混联型混合多端直流系统的直流线路保护方案。受端高、低压换流阀的耦合作用以及多落点的结构给该系统的线路保护带来了新的挑战,结合各段直流线路故障特征的分析,沿用传统直流的主保护作为送受端直流架空线路的主保护,引入基于小波变换的行波保护作为受端高低压阀组间直流电缆线路的主保护,满足树状柔直线路保护对快速性和可靠性的要求,对混合多端直流输电的工程实践具有重要指导意义。