中国东部地区电能需求增长迅速,而西部地区能源储备丰富,使得我国电能的生产和消耗呈现逆分布,长距离大容量的输电系统成为我国电力系统结构中极其重要的环节。相比于交流输电系统,直流输电系统具有耗能少、可靠性高等优势。随着电力电子技术的不断进步,直流输电发展不断的涌现出新的思路,很多新型的系统被提出,比如柔性直流输电系统、混合直流输电系统等。其中,典型的混合直流系统,如乌东德混合直流输电系统,在供端采用传统直流,在受端采用柔性直流,既能保证输电系统具有较强的抗过压能力,也能避免受端换相失败问题的产生,相较于单一类型的直流输电系统具有明显的优势。保护作为保证系统稳定运行的重要组成部分,其动作性能的优良影响着电力系统的稳定性。由于混合直流输电拓扑结构的特殊性,已有的直流输电线路保护方法并不能很好地适用于混合直流输电系统,因此研究适用于混合直流输电线路的保护具有重要意义。本文搭建的混合直流输电模型是以乌东德高压直流输电工程作为参考背景,针对实际典型场景,研究适合的直流输电线路保护方法。首先,构建了混合直流输电真双极系统仿真模型,并分析了不同工况下,线路故障的等效电路及故障电流计算方法。分析了混合直流输电系统的拓扑结构及运行机理,结合某实际工程的系统参数,搭建了三端混合直流输电系统的简化仿真模型。分别针对供端LCC(Line Commutated Converter)和两个受端混合MMC(Modular Multilevel Converter)的换流站出口处典型线路短路故障,进行了故障特性分析,建立了故障后不同阶段的等效模型,推导出不同故障阶段的故障电流计算方法,并通过仿真验证了故障电流的特性。其次,提出了基于时频谱的单端混合直流输电线路保护方法。在分析不同工况下,区内外故障高频暂态衰减特性的基础上,利用故障后暂态电流时频谱中频域幅值的大小构造保护判据,确定完整的保护方法。考虑了过渡电阻、故障距离以及噪声等因素对其保护性能的影响,并通过仿真验证了该保护原理的有效性。最后,提出了基于功率增量方向的纵联保护方法。通过采集线路双端的电流、电压两种电气量信息,忽略高频暂态量的影响,利用故障后线路中低频故障功率的增量方向构造保护判据,及相应的保护逻辑。通过仿真验证了该保护方法对故障位置、过渡电阻、噪声的抗干扰性能。