随着国家“西电东送、南北互供、全国联网”战略方针的实施，加快建设±800kV、±1100kV电压等级的特高压直流工程(Ultra High Voltage Direct Current, UHVDC)已成为趋势。逆变侧换相失败、输电线路故障是直流系统最常见的两种故障。本文以特高压直流系统为研究对象并建立仿真模型，采用理论分析与PSCAD/EMTDC仿真验证相结合的方法，从交、直流侧故障出发，提出了两种换相失败识别方法和两种直流线路保护原理。
　　首先，从特高压直流系统交流侧故障特性出发，针对特高压直流系统换相失败识别方法进行了研究。通过分析谐波对换相失败的影响，并引入了换相失败风险因子(CFRI)，利用CFRI幅值即可判断UHVDC系统是否发生换相失败；随后，为进一步得到换相失败发生持续时间、故障阀等信息，给出了一种利用阀电压或阀电流的改进换相失败识别方法。最后，在PSCAD/EMTDC中仿真验证了两种识别方法的有效性。
　　其次围绕特高压直流系统直流侧故障特性，提出一种特高压直流线路的保护原理。首先结合线模分量的特点对线路两侧的初始行波传输关系进行分析，提出了基于远离故障侧实际反行波与计算反行波差值纵联保护方法。该方法具有更快的动作时间，有良好的耐受高阻故障能力和选极能力，不受雷击干扰影响且采样频率低。在PSCAD/EMTDC中设置不同类型、不同过渡电阻的故障，证明该保护原理均能正确、可靠动作。
　　第三，为进一步减轻传输负担，解决上一方法在不同工程中需改变整定值的问题，提出了一种基于行波调谐能量的纵联保护。该方法具有门槛值不依赖仿真整定、通信负担小、在不同直流工程中均具有良好通用性的优点，但采样频率较高且受雷击干扰影响。PSCAD/EMTDC仿真验证表明，保护方案在不同过渡电阻和不同类型故障下可以快速、正确动作。
　　最后，对本文所做的工作进行了总结。