特高压直流输电(UHVDC)具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低、输电走廊窄、点对点直达输送、可实现异步非同频联网等特点,在大区域间能源输送方面,担负起越来越重要的任务。目前我国已经投运±660kV高压直流工程1条,±800kV特高压直流输电工程5条,另有2条在建,我国在特高压输电建设方面已领跑世界。远距离、大容量以及穿越高山峡谷的特高压直流输电线路极易遭受风雨雷电等引起的故障,因此需要快速、可靠、灵敏的直流线路保护保障输电系统的安全稳定运行。国内前期投运的高压、特高压直流输电工程所采用的关键控制和保护技术大部分由国外公司提供,国内在此领域的研究相对落后,而实际工程中应用的直流线路保护也普遍存在灵敏度较低、可靠性较差、误动率高等缺陷。因此,在当前高压直流线路保护仍存在诸多问题的背景下,深入开展高压直流输电线路的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。基于分析特高压直流线路故障后的暂态特征,论文提出了特高压直流线路的两种快速保护方法。其一,利用行波在线路始末端的折反射理论,根据线路区内外发生故障后正、反向行波在一段时间内的特征差异,构建了识别故障方向的积分判据,进而提出了一种特高压直流线路新型行波方向纵联保护方法。理论分析表明：当保护安装处的正方向发生故障时正反向行波幅值积分的比值远小于1；而当保护的背后发生故障时,两者的比值远大于1。为此,通过分析直流线路两侧保护对故障方向的识别结果,进而判断直流线路是否发生区内故障。当线路两端换流站保护都判别为正方向发生故障,可最终识别为线路区内故障。此外,根据区内故障时线模波与地模波的极性差异,进一步确定故障极和故障类型。从保护原理来说具有绝对的选择性,而且识别快速、灵敏可靠。其二,利用直流线路发生故障后一段时间内的故障分量电压和电流的变化特征,提出了一种暂态能量方向纵联保护方法。规定电流方向由母线指向线路为正,电压方向都选为对地参考电压。当正极线路发生区内故障后,线路两端保护检测到的电流变化量都为正,电压变化量为负,则暂态能量为负；当负极线路发生区内故障后,保护检测到的电流变化量都为负,电压变化量都为正,则暂态能量方向为负；当暂态能量方向为负时,判定故障方向为正。当线路两端保护都判别为正方向发生故障时,便可确定该线路为故障线路,该方法可以直接判别出故障极,具有很高的选择性和抗干扰能力。根据2014年初刚投运的哈郑±800kV特高压直流输电工程参数,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了双极双12脉波、额定电流为5kA的特高压直流输电模型。并以此为平台,对所提出的保护方法进行了一系列仿真,仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。最后,针对直流输电线路行波及暂态能量保护等易受雷击干扰的现状,利用非故障性雷击和故障雷击高低频能量的差异,提出了一种非故障性雷击的识别方法,利用特高压直流模型验证了所提识别方法的有效性。