为了实现碳中和及绿色发展的目标,我国电网改革不断深化,能源基地加速向西北部移动,加剧了能源与负荷中心之间的不平衡。为了缓解这一矛盾,实现电能远距离传输,我国大力发展了特高压直流输电（Ultra-High Voltage Direct Current,UHVDC）。特高压换流变压器作为系统中不可或缺的电气设备,其安全运行直接关系到整个系统的稳定性。与传统交流变压器不同,特高压换流变压器自身的参数、空投方式以及运行方式决定了其涌流具有特殊性。此外,特高压换流变压器的工作环境特殊,换流器使系统中谐波含量较高,传统变压器差动保护原理是否适用于特高压换流变压器仍有待研究。当特高压直流输电系统处于不对称运行方式时,会产生直流偏磁,进而对换流变压器的励磁特性产生影响,甚至影响差动保护动作。因此,也有必要在直流偏磁作用下,分析换流变压器的特性及差动保护动作情况。首先,本文对UHVDC系统进行了建模,对系统拓扑及各部分电气设备的结构、功能进行了分析说明。并基于系统数学模型,分析了控制系统的控制方式及各控制层的功能。通过建立系统模型,为进一步研究特高压换流变压器的特性以及差动保护的动作情况提供了仿真基础。其次,理论分析了励磁涌流、和应涌流的产生机理,并通过考虑特高压换流变压器自身参数、投入方式、不同运行方式的转换等因素,对特高压换流变压器的涌流特性进行了仿真分析。在此基础上,分析了传统变压器差动保护在涌流工况下的适用性,得出在换流变压器涌流工况下,传统变压器差动保护能够可靠闭锁。并在各种区内故障工况下,分析了传统变压器差动保护的适用性,得出换流变压器阀侧发生单相接地故障时,传统变压器差动保护会出现严重延时。通过对该工况进行故障特性分析,提取差流中的直流量作为判据,构成了基于直流分量的差动保护新方法。并通过仿真,验证了该方法的优越性。最后,对特高压直流输电系统中的直流偏磁现象进行了研究,从系统的角度出发,仿真分析了直流偏磁电流与系统运行方式之间的关系。在此基础上,通过改变直流偏磁电流的大小,分析了不同程度的直流偏磁对换流变压器励磁特性的影响。并在直流偏磁作用下,研究了差动保护的动作情况,分析了基于直流分量的差动保护新方法的适用性。得出直流偏磁下,换流变压器发生匝间故障时,基于直流分量的差动保护新方法出现了拒动。针对该工况,通过谐波提取,用差动电流中的基波与二次谐波构成判据,对保护新方法进一步完善,并通过仿真进行了有效性验证。