我国土地辽阔,但能源分布不均,中西部地区为能源储备中心,而东部沿海地区为负荷中心,可见负荷中心与能源资源呈逆向分布,并且近年来全球新能源需求日益增长。混合直流输电系统综合了传统直流输电和柔性直流输电的技术优势,弥补了其技术缺陷,对于解决远距离、大容量输电及新能源分配接收等问题具备明显的优势。直流输电线路长,易在雷击、污秽等环境下造成对地闪络,导致熄弧困难进而破坏系统稳定,研究安全可靠的线路保护及准确快速的线路故障测距对维持系统安全运行具有十分重要的现实意义。目前针对混合直流输电线路保护与测距方面的研究较少,考虑混合直流输电系统拓扑结构的特殊性,现有的单一类型直流输电线路保护和测距方法并不完全适合混合直流输电系统,因此,研究适用于混合直流输电线路的保护及故障测距方法具有非常重要的现实意义。本文在PSCAD仿真软件中搭建了混合三端直流输电真双极系统模型,并以此为基础探寻适用于混合直流输电的线路保护和故障测距方法。首先,本文介绍了混合直流输电的拓扑结构,并根据搭建的混合三端直流输电系统模型,分析LCC换流站与MMC换流站的基本构成与运行控制原理,在此基础上针对系统直流侧线路发生典型故障时各换流站的故障特性,及不同故障条件对线路故障暂态特征的影响进行了研究,为下文对线路保护原理及故障测距方法的设计提供理论基础。其次,本文提出将基于感性边界特性的单端量行波保护方法用于混合直流输电线路并分析验证其有效性。该方法根据故障电压行波传输至线路感性边界时产生的明显边界特性,分析区内外故障时电压行波暂态能量值的差异,作为确定线路故障保护整定值的基础,进而构造保护判据,实现快速可靠的线路保护。通过仿真验证此方法的有效性,在区内远离检测端故障和区外靠近检测端故障情况下均可准确判断故障区域,不受过渡电阻、故障类型及故障距离等因素干扰,满足系统对速动性和选择性的要求。最后,为避免行波在混合多端直流线路传播过程中复杂的折反射特性以及远距离输电环境对线路参数的影响,本文研究了基于固有频率的神经网络故障测距方法。根据不同线路故障时的行波固有频率特征,利用经过PSO算法优化的分层分布式BP神经网络进行线路故障测距。经过仿真实验并对比单端行波测距法,验证了该方法在混合直流输电系统高阻接地及不同故障类型、位置情况下的良好适应性,测距结果准确且可靠。