接地极线路是直流系统的重要组成部分。接地极线路用于连接接地极与换流站中性母线。由于接地极线路常常穿过山区,地质条件较为复杂,由树枝等导致的故障概率较高。接地极线路故障对直流系统运行存在较大影响,及时准确地识别、定位接地极线路的故障对于直流系统安全稳定运行起到至关重要的作用。本文针对接地极线路的继电保护和故障测距技术展开了深入研究。首先,针对目前接地极线路保护中广泛应用的阻抗监视系统,利用长线方程和解耦矩阵,推导了接地极线路不同工况（正常运行、双回线跨线接地故障、单回线接地故障）下的阻抗监视系统的测量阻抗,给出了精确的解析表达式,并指出了测量阻抗变化的影响因素,包括故障类型、故障距离、过渡电阻等。仿真算例表明,所推导得出的测量阻抗表达式具有极高的精确性,能准确计算不同工况下的测量阻抗。根据故障前后测量阻抗模值发生的变化,本文提出了一种基于测量阻抗模值的保护判据,利用测量阻抗表达式,分析了该判据下保护的死区分布规律。根据死区分布取决于信号地模波波长的结论,提出了一种复频率叠加法保护:利用两个不同频率信号注入,分别利用基于测量阻抗模值的判据,并将结果取“或”逻辑,以消除彼此的死区。大量的仿真算例表明,所提出的复频率叠加法能够沿全线正确动作,并具有一定耐过渡电阻能力。此外,本文也对基于测量阻抗复数值的保护判据进行了讨论,并给出了该判据下的定值整定方法。首先根据测量阻抗表达式,得到了测量阻抗随故障距离变化在复平面上的轨迹。根据末端高阻故障的故障特征最不明显的结论,定值整定应当同时考虑正常情况和末端高阻故障情况,以避免误动和拒动。大量的仿真算例表明,进行定值整定后该方法具有较高的可靠性与灵敏性。针对于目前广泛建设的基于模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的柔性直流系统,利用其灵活可控性,本文提出了一种接地极线路故障测距方法。通过对MMC投入子模块数量的限制,在接地极线路上注入谐波,并利用工频同塔双回线测距方法实现测距。仿真表明,该方法具有较高测距精度,并具有耐过渡电阻能力。