高压直流输电技术作为现代电力系统体系重要组成部分和全球能源互联网建设的关键技术之一,凭借其电能传输容量大、输电有效距离远、功率调节灵活、建设运行过程中经济性强等优势,为解决全球能源问题、改善气候环境、推动清洁能源发展提供了重要支持。近年来,我国(特)高压直流输电工程建设和技术研发均迎来了“黄金时期”。(特)高压直流输电深刻影响着电网形态,在显著提高电网大范围资源优化配置的同时,也对电网安全稳定运行提出了新的技术挑战。由于在(特)高压直流输电工程中,直流输电线路上发生故障的概率上明显高于其他位置。因此,针对直流线路保护现存问题,优化提高直流输电线路保护的基本性能,可以明显提高直流输电系统安全性,进一步保障直流线路的稳定运行。目前己投运的直流输电工程大多使用行波保护作为线路主保护,该保护的速动性较强,但可靠性和灵敏性受线路长度、过渡电阻等干扰因素的影响较大。因此,在满足速动性要求的基础上,研究设计具有更高可靠性和灵敏度的(特)高压直流线路保护具有重要的理论指导意义及实际应用价值。论文所做的工作和取得的成果如下:设计提出一种适用于特高压直流输电线路的单端量保护并用作线路主保护的方案。首先,针对直流输电线路两端由平波电抗器和直流滤波器构成的线路边界元件的幅频特性和远距离长线路信号的衰减特性进行分析,利用广义S变换作为故障暂态量的分析工具。分析特征频段分量的暂态能量和以及与其相邻频段的平均暂态能量和,利用二者能量和之比的平方值构成判据,实现保护区内外故障判别;计算得到高、低频段分量两部分的S变换能量和的比值区分识别线路故障、雷击干扰和雷击故障;通过比较两极特征频段的谐波电压幅值大小实现故障选极。在保护启动后,以区内外故障识别单元、雷击干扰识别单元、故障极识别单元为保护主要功能单元。同时提出一种基于S变换相对熵的HVDC线路故障区段定位方法,该方法可用于分布式布置多测点的高压直流输电线路。基于故障点所在区段与各个测点电压电流变化量的极性之间的关系分析,当故障点位于相邻两个测点之间时,则两测点的故障电流分量的能量相对熵较大,反之亦然。则S变换能量相对熵最大的一组测点构成的区间即为故障区间。最后,以PSCAD仿真软件作为试验平台,在所建立的(特)高压直流输电系统电气模型中对上述单端线路主保护及故障区段定位方法进行了完整、系统的仿真测试。仿真结果验证了所提方法的理论合理性和实际可行性。