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同塔双回直流线路极线间存在复杂的电磁耦合关系，而实际工程中各回直流系统的控制保护仍基于本回电气量信息，必然无法实现其完全解耦分析，从而增加了准确故障定位的难度。首先利用同塔双回直流线路的相模变换对基于单回线路电气量的模量特征进行详细分析，构造了消去地模分量的新差模分量，并对其特点及参数选择进行了分析。然后根据非故障点的线路两端沿线计算电压在故障时刻附近具有最大差值的特点，定义了非故障点最大电压差值区段，进而提出了一种基于单回直流线路电气量的时域故障测距算法。基于PSCAD/EMTDC对实际同塔双回直流系统的大量仿真测试结果表明：所提算法测距精度高，且不受故障极线、故障位置及过渡电阻的影响。