高压直流(High-voltage Direct Current,HVDC)输电线路故障是直流输电工程常见的故障之一,在直流输电线路故障时,直流线路保护识别出故障后,将动作信号发给控制系统,实现对故障的切除和直流系统重启动。目前,现有直流输电工程上配备的保护原理受制于过渡电阻和故障距离的影响,其动作可靠性不高,导致直流线路上的故障无法及时切除,造成了不必要的直流闭锁,影响了功率输送和电力系统稳定。本文围绕直流线路保护存在的问题,在评估现有直流线路保护性能的基础上,从行波传播特性出发,深入挖掘故障暂态量所包含的故障信息,利用电压电流突变量极性关系和综合波阻抗特征,分别构建适用于高过渡电阻故障的快速后备保护,有效提高高压直流输电线路保护的可靠性和灵敏性。论文主要内容如下:(1)利用高压直流输电系统故障录波数据,对实际直流工程的线路保护行为进行验证,对直流保护定值进行校核,评估现有保护的动作性能,分析保护拒动的原因,总结现有保护在原理和配置上的不足,从而可以更好的研究可靠性和灵敏性兼备的直流线路快速后备保护方法。(2)通过分析直流线路不同位置故障时直流线路两端电压、电流突变量极性特征,提出一种利用直流电压突变量与直流电流突变量S变换能量相对熵比值的纵联保护方法。故障发生在直流线路上时,直流线路两侧电压和电流突变量极性特征一致,两侧S变换能量相对熵差异较小,线路两侧相对熵比值小;故障发生在直流线路外时,直流线路两侧电压突变量和电流突变量极性特征相反,两侧S变换能量相对熵差异较大,线路两侧相对熵比值大。依据区内外故障时线路两侧电压和电流突变量S变换能量相对熵比值的差异可实现区内外故障的识别。大量PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该保护方法可以快速、可靠的识别直流线路区内外故障,不受过渡电阻、故障距离等因素的影响。(3)针对高压直流输电线路,提出了一种基于综合波阻抗的方向纵联保护方法。当故障发生在换流站的正方向时,换流站测量点处的综合波阻抗为换流站反方向侧的等效阻抗,当故障发生在换流站反方向时,换流站测量点处的综合波阻抗为直流线路的波阻抗。其中,综合波阻抗的值是通过S变换提取换流站测量点处特定频率下的电压及电流初始行波计算得到,根据故障方向的差异,给出了相应判据以区分正反方向故障,进而结合线路两端故障方向判别直流线路区内、区外故障。