近年来,直流输电凭借其远距离、大容量输电的独特优势在我国得以快速发展。在输电走廊日益紧张以及大容量跨区域送电需求日益增加的背景下,利用双回直流输电线路同塔架设技术实现远距离送电已成必然趋势。然而同塔双回直流输电线路极线间所存在的复杂电磁耦合关系,不仅会对同塔双回直流输电线路的继电保护造成影响,还可能由于直流线路故障而引发换相失败。因此,本文围绕同塔双回直流输电线路障行波暂态特性分析计算、现有行波保护判据适应性、行波保护新原理以及直流线路故障引发换相失败机理与应对策略等问题开展学位论文工作。主要研究工作如下:(1)针对双回线路的不对称线路结构造成的复杂耦合关系,及其对行波保护产生的影响,根据现有实际工程中双回线路的不对称梯形排列方式和排列特点,采用了先两回线间解耦、再各回线内解耦的方法实现对双回四根极线的解耦。针对双回直流输电工程仍采用单回直流输电线路保护配置的现状,提出了计及双回线耦合的单回线相模变换方法,为进一步研究适用于实际工程保护配置的行波保护新原理做准备。在此基础上,对同塔双回直流输电线路各行波模量的传播特性和在首末端边界点和故障边界点的折反射规律以及对暂态行波计算的影响进行了分析。(2)提出了不对称同塔双回高压直流输电线路各种故障情况下行波模量求解方法,包含了单极接地故障、同回线路极间故障和跨回线路极间故障等故障类型,从理论上分析了与完全对称换位理想线路模型的差异,并以溪洛渡送广东同塔双回直流输电工程进行仿真验证。在此基础上,对现有实际工程行波保护方案应用于同塔双回直流线路的适应性进行了理论和仿真分析,研究表明现有行波保护方案应用于双回线路存在模量解耦不完全、判据物理意义不明确、保护判据整定更为复杂以及耐受过渡电阻能力差等问题。(3)利用单回线相模变换所构造变量在各种故障情况下的故障特征,构造新的故障特征量并提出了同塔双回高压直流输电线路行波保护新原理。该新型行波保护方法能够有效地区分区内外故障、判别故障类型和故障极线,且在高阻接地故障情况和不同运行方式下仍能有效判别故障。所用采样频率为10 kHz且仅利用本回线路电压电流信息,因此可基于实际工程现有软硬件平台实现,而不需要增加额外的配置。基于溪洛渡送广东同塔双回直流输电工程的RTDS仿真测试验证了该保护的适用性和有效性。(4)研究了同塔双回高压直流输电线路故障引发换相失败机理和应对策略。理论分析了单极接地故障和故障重启时逆变侧直流电流的变化情况,并仿真分析了故障位置和控制系统响应对直流故障引发换相失败的影响。研究表明同塔双回直流输电线路四根极线之间的电磁耦合相互作用,及其暂态行波与控制系统响应之间的相互影响,是同塔双回直流输电线路直流故障引发换相失败的原因。最后提出了基于换相结束时刻直流电流预测的换相失败控制策略,基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了该控制策略的有效性。