多端混合直流输电系统由于兼具常规直流输电和柔性直流输电的优势,能够实现更大容量、更经济灵活的输电方式,已然成为未来直流输电技术的重要发展方向之一。直流线路保护是多端混合直流输电系统安全可靠运行的重要保障。由于多端混合直流输电系统采用具有自清除能力的MMC与快速开关相配合的故障隔离策略,直流线路保护不仅须灵敏、可靠地识别区内外故障,还须具备正确的故障区段定位以实现永久性故障的线路区段隔离。然而,多端混合直流输电系统采用不同原理的换流技术、线路拓扑结构更加复杂、运行方式灵活多变,这些新特点所导致的复杂故障特性都对现有保护原理提出巨大挑战;而相邻两段线路之间缺乏明确的电气边界,T接母线两侧的故障特征无明显差异而难以分辨,也增加了故障区段定位的难度。为此,本文围绕多端混合直流输电线路保护研究开展相关工作,主要内容包括:（1）针对多端混合直流输电系统的主要组成部分,建立了LCC、MMC换流站和直流输电线路的等值模型,从而搭建了适用于初始行波阶段故障特性分析的多端混合直流输电线路故障解析模型;并且推导了故障端口的解析表达式,推导了不同波阻抗突变点处折反射过程的数学方程。为多端混合直流输电线路的故障特性解析分析、线路保护原理与故障区段定位方法研究提供了理论基础。（2）基于所建立的多端混合直流输电线路故障解析模型,对不同换流站侧的线路区内外故障的电压相位频率特性进行了解析计算,计及行波折反射和线路传播的影响,进行电压相位的故障特征分析。为提高线路保护的灵敏性,根据高频电压相位特征,利用基于广义Morse小波的连续小波变换提取高频电压相位,从而提出了一种基于高频电压相位的多端混合直流输电线路保护方案。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建三端混合直流输电系统的仿真模型进行了大量的故障仿真分析对所提保护方案进行验证。（3）在所提电压相位特征分析的基础上,为进一步提升保护的耐受过渡电阻能力,将电压相位特征与幅值特征相结合。根据区内外故障电压向量随过渡电阻的变化轨迹,在区外金属性故障电压向量的垂直方向上构造一个过原点的投影轴,利用电压向量在投影轴上的投影分量特征,扩大了区内外高阻故障的特征差异。基于此提出的新判据提升了区内外故障识别的灵敏度,进而提升了保护的耐受过渡电阻能力。最后,通过PSCAD/EMTDC上搭建三端混合直流输电系统的仿真模型进行测试,验证了所提的基于电压投影分量的多端混合直流输电线路保护方案的正确性与有效性。（4）针对多端混合直流输电线路故障区段定位困难的问题,对初始行波阶段的行波折反射过程进行分析,得到正反方向故障的复功率相位特征。由于复功率相位只与故障方向有关,受故障距离、过渡电阻和系统参数的影响较小,可提出一种基于复功率相位的多端混合直流输电线路故障区段定位方法,通过故障区段定位与故障识别相配合实现故障隔离策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建一个四端混合直流输电系统以验证所提故障区段定位方法的正确性和有效性。