多端柔性直流系统具有潮流控制灵活、供电可靠性高、换流站的建设投资相对较低等优势,是一种实现大规模清洁能源并网与传输的有效手段,也是柔性直流输电技术的主要发展方向。但因其低阻抗特性,在直流线路发生故障后,故障电流在极短时间内即远超额定电流,上升速率极快,致使换流站闭锁、停运。故障期间,多个换流站均向故障点注入故障电流。多端柔性直流系统的故障特性分析以及继电保护面临严峻挑战。本文围绕多端柔性直流系统故障电流特性、电压行波特性以及继电保护方法展开了理论研究和仿真分析工作,主要研究内容如下:研究了一种多端柔性直流系统直流线路故障的故障电流计算方法。建立了包含多个换流站的多端柔性直流系统故障等效电路,确定了故障电流计算所需要的微分方程组并计算故障电流。在PSCAD/EMTDC中搭建了真双极四端口柔性直流系统仿真模型,仿真实验证明了该故障电流计算方法的有效性,并定性地分析了故障电阻与系统参数对故障电流的影响。为多端柔性直流系统直流线路故障检测的阈值整定提供一定依据。推导了故障电压首行波与次行波的频域表达式。通过分析多端柔性直流系统直流线路的故障暂态过程,针对典型故障,根据故障位置不同,利用考虑行波色散的直流线路贝瑞隆模型,在复频域中推导了故障电压首行波与次行波的表达式。与多端柔性直流系统的仿真结果进行对比实验,验证了所研究计算方法的有效性。为后文多端柔性直流系统直流线路保护方法的提出以及阈值的整定提供一定依据。针对多端柔性直流系统对继电保护的速动性、选择性与可靠性的高要求,提出了一种利用本地信息的抗雷击干扰的直流线路快速保护方法。根据第二章的研究,以故障电流上升率构建保护启动判据。根据第三章的研究,以小波奇异熵作为故障特征量,建立故障区域识别判据。针对行波保护易受雷击干扰信号影响的问题,分析了故障行波与雷电干扰行波传播特征的区别,通过次、首行波小波模极大值的幅值比构建了辅助判据,防止了雷击干扰引起的保护误动。经过大量的仿真实验并与已有方法对比分析表明,所提方法能够快速、正确识别故障线路,且不受雷击信号干扰,可靠性较高,能够满足多端柔性直流系统对继电保护的动作要求。