高压直流输电技术在我国西电东送和全国联网中将发挥越来越重要的作用,采用背靠背直流输电系统对非同步运行的交流电网进行联网,不会对所联交流系统的短路电流造成影响,可以在网络结构上隔断交流故障的传递,抵御电网中电流和功率的突变和振荡,增强电网的抗干扰和防事故能力。单纯依靠多回LCC-HVDC实现异步联网需要配备大量无功补偿设备、近区交流故障时易发生多回直流同时换相失败。近年来发展起来的VSC-HVDC采用全控型器件,阀可以自关断,不存在换相失败问题,且可以实现有功功率、无功功率的解耦控制,无需大容量无功补偿设备。采用LCC-HVDC与VSC-HVDC混合背靠背直流输电系统进行异步联网,可以减少无功补偿设备的需求,等效地增大无功小组容量,提高直流系统运行的稳定性。本文阐述了混合型背靠背直流输电系统控制保护整体方案,包括控制系统分层结构设计及保护完全双重化设计;分析了混合背靠背直流输电系统中常规直流单元和柔性直流单元的典型控制逻辑及直流保护的分区配置方案,并对双单元协调运行的控制策略加以说明;搭建了含控制保护系统硬件在环的实时仿真测试平台,开展了一系列的控制保护试验,对试验中控制保护系统的响应特性进行了具体分析,验证了控制保护设计的合理性;提出了一种适用于混合背靠背直流输电系统的无功协调控制优化策略,通过对滤波器投切瞬间柔性直流单元出力进行反调,抑制了滤波器投切给弱交流系统带来的无功冲击与电压扰动,提高了混合直流运行的稳定性与经济性;将常规直流单元换相失败类型细分为单桥换相失败、双桥非连续换相失败、双桥连续换相失败,分析了逆变侧交流三相故障导致常规直流单元换相失败的机理,研究了交流故障程度、故障触发时刻对换相失败类型的影响,对轻微故障水平下常规直流单元发生异常换相失败的成因做出了解释,通过单纯形算法优化混合直流输电系统中柔性直流单元的控制参数,抑制了该种异常换相失败现象的发生。