随着交直流电力系统规模逐渐扩大,对直流输电系统运行稳定性的要求也越来越高。作为直流输电系统核心元件,直流线路的可靠性直接关系到整个直流系统乃至与之相连交流侧系统的运行安全。针对目前直流线路行波保护动作正确率不高、雷击误动无法彻底避免的问题,本文结合工程实际开展直流线路故障以及行波保护特征量的解析分析工作,提出以考虑耐过渡电阻和抗雷击扰动博弈的解析整定、雷击误动风险评估为主要手段的直流线路行波保护优化思路。本文首先介绍基于贝瑞隆法的直流线路故障模型与解析分析方法,其中包含交流侧系统和换流器、行波色散、直流控制的等值模型。推广至双极直流线路后,又利用该模型实现了对直流线路中点短路故障、逆变站平波电抗器阀侧故障、直流线路非故障雷绕击的解析分析,并借助基于实际参数的仿真模型波形对比验证本文解析结果的正确性。为了解决保护采样随机性无法准确获得故障过程中特征量最大值的问题,本文基于特征量算法提出了对应的解析方法。利用远小于采样频率的时间间隔对电压、电流波形信息进行扫描,最终得到一次故障过程中特征量可能出现的所有情况。该方法同时可得到特征量动态特性曲线,为行波保护动作特性分析、整定研究以及雷击工况下的误动风险评估等提供前提条件。基于直流线路故障解析结果和行波保护特征量解析结果,本文展开了对行波保护解析整定方法的研究。提出了某定值下判据可能抗受的过渡电阻边界和雷击扰动边界的概念,从而定量分析了行波保护的保护边界。以保护各判据的逻辑约束,平衡选择性和灵敏性要求,根据各特征量按不同方式整定时所得的保护边界选择最优整定方案。最后针对直流线路雷击误动无法彻底避免的问题,本文建立了对应的误动概率分析模型及风险评估体系。以线路落雷率、绕击率、波头参数分布概率和考虑雷击位置的行波保护误动区间等构成行波保护雷击误动概率模型并形成以行波保护雷击误动概率、误动频率为指标的风险评估模型。该方法还可以针对已运行的直流线路开展行波保护雷击误动风险评估,丰富高压直流线路风险评估体系,为高压直流工程安全运行提供指导。