高压直流输电因其特有的优点,在我国发展迅速。接地极系统是高压直流输电系统的重要组成部分,接地极线路一旦出现故障将影响到高压直流输电系统的供电可靠性。然而,目前接地极线路的故障保护与测距装置仍然存在可靠性不高、易误动等问题,测距的准确度也有待进一步提高。利用故障点暂态行波信号可实现故障准确可靠测距,但其在接地极线路故障测距中的应用研究不够深入与全面。本文针对直流接地极线路,研究利用其故障时产生的暂态行波实现直流接地极线路的单端行波故障测距。首先详细分析了直流接地极线路故障暂态行波的产生机理、直流接地极线路故障初始行波模量以及故障初始行波的传播特性;根据直流接地极线路故障暂态行波的传播特性,分析了直流接地极线路单端行波测距基本原理,并提出两种适用于直流接地极线路的单端行波测距算法:基于数学形态学的测距算法和基于多分辨相关函数的测距算法,前者利用具有滤波能力的形态学梯度变换处理行波浪涌,不但能提取信号突变点的起始时刻,同时能分辨行波的波头极性,后者采用多分辨时窗处理故障行波,充分利用宽窄时窗各自的优点,能准确提取故障点的时刻,同时通过相关函数极值点能准确识别第二个反向行波的极性,利用两种算法获得的故障点时刻都能实现单端行波故障测距;以PSCAD/EMTDC为平台建立高压直流输电系统仿真模型,对直流接地极线路故障暂态行波传播特性和直流接地极线路单端行波测距算法进行了仿真验证,仿真结果表明两种测距算法具有较高的测距精度。本文提出的基于数学形态学的测距算法和基于相关函数的测距算法各有特点,仿真验证表明两种测距算法都能实现直流接地极线路的单端行波故障测距,且测距精度较高,为研究直流接地极线路上的故障保护提供了新的解决思路,并可以推广应用到运行极和交流极等领域。