高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)技术具有输电容量大、输电距离远、损耗低且无需考虑同步等优点,广泛应用于电能远距离传输及区域大电网互联等领域。而换流器运行时在直流侧产生特征谐波,对通信系统产生干扰,降低电网供电质量。同时,谐波可能诱发谐振,导致设备因过电压或过电流而损坏。因此,为了抑制谐波的危害在直流母线处安装有直流滤波器。对直流滤波器保护适应性进行分析发现,现有直流滤波器保护存在盲区,且误动和拒动现象频发,无法准确定位故障,因此,从直流滤波器高压电容器保护和故障定位两方面开展研究。针对直流滤波器差动保护受互感器暂态特性不一致的影响而发生误动的问题,提出了一种基于特征谐波阻抗比值的直流滤波器接地故障保护方法。首先分析了高压电容器发生接地故障之后直流滤波器的等效电路变化特征和调谐点、谐振点的偏移情况;其次,对调谐频率和谐振频率对应谐波阻抗的变化趋势进行了理论推导,定义二者的比值为特征谐波阻抗比值。根据分析结果可得,在高压电容器发生接地故障之后,特征谐波阻抗比值明显增大,基于此,构造了直流滤波器接地故障识别判据。最后通过仿真验证所提保护方法在不同工况下的可靠性和适应性,且所提保护方法不受互感器暂态特性差异影响。针对直流滤波器不平衡保护在对称故障和连续故障时存在保护盲区的问题,提出了一种基于电容参数识别的直流滤波器开路故障保护方法。首先分析了高压电容器发生开路故障后结构和参数的变化特征,通过端电压和电流等电气特征量的变化表征高压电容器参数变化。因此,本文通过直流滤波器参数和可测电气量计算高压电容器电压、电流,建立电容微分方程,通过微分方程识别电容参数,定义电容相对误差。通过分析可得,高压电容器开路故障后电容相对误差出现明显差异,电容相对误差与开路故障电容元件个数紧密相关,基于此构造了开路故障识别判据。通过仿真验证了开路保护方法的可靠性,有效解决了传统不平衡保护存在保护盲区的问题。目前,对直流滤波器高压电容器桥臂故障定位的研究甚少,实际工程中多通过手动测量电容值定位故障桥臂,存在效率低且威胁检修人员人身安全的问题,因此,本文提出了一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法。详细分析了高压电容器不同桥臂发生故障之后,不平衡桥支路电流方向变化、桥臂支路电流与滤波器电流的关系,基于该电流变化特征实现电容器故障桥臂的准确定位。最后通过仿真验证了不同工况下故障定位方法的准确性和可靠性。论文分析了直流滤波器不平衡保护和差动保护的适应性,所提基于特征谐波阻抗比值的直流滤波器电容器接地故障保护方法可有效避免传统差动保护受两端互感器暂态特效差异的影响;所提基于电容参数识别的高压电容器开路故障保护方法可有效解决传统保护在连续故障和对称故障存在保护盲区的问题;所提基于电流特征的高压电容器故障定位方法可在一定程度上提高检修效率,保障运维人员人身安全。所提方法可望在直流滤波器高压电容器保护与故障定位相关研究中提供理论和技术支持。