高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电系统在长距离、大容量电力传输方面比高压交流输电更为经济,高压直流输电具有距离远、控制灵活、线路损耗小、反应速度快、输电能力强等诸多优点,在现代电力系统中得到了越来越广泛的应用,在异步网络中也扮演着越来越重要的角色。目前,我国高压直流输电各项工程的数量正在不断增加,并已居世界领先地位。但是在一般情况下,由于高压直流输电线路距离较长,输电线路要跨越不同的地形和气候,所以远距离高压输电线路的故障概率较高,其故障率占直流输电系统故障的50%。因此,加强高压直流输电线路保护的安全运行稳定性,快速可靠地检测并隔离故障等技术,对高压直流输电系统的安全稳定性具有重要意义。目前,高压直流线路保护原理主要包括行波保护、微分欠压保护、低电压保护和纵差保护。其中行波保护和微分欠压保护动作速度快,常作为线路主保护,但行波保护有易受高阻、故障距离以及干扰影响的缺陷。传统的行波保护方法利用电压变化率作为保护启动判据,利用故障后电压、电流突变量作为保护动作判据,然而随着过渡电阻增大,电压、电流的变化率和突变量会显著减小,这使得行波不易被检测到。针对行波保护原理的缺陷,一些学者做了大量研究。小波变换作为暂态信号时频分析工具,能够有效提取行波波头,极大地完善了行波保护原理,但是针对不同类型的信号,需要选取不同的母波,不同类型的波形提取,这也为行波保护的分析增加了难度。因此,研究一种可靠性强,反应快速准确,灵敏度高的高压直流输电的线路保护具有十分重要的应用价值和现实意义。在本课题研究中所做工作和取得的成果主要如下:其一,首先对本课题的研究背景及现实意义进行了介绍,其中主要包含有国内外高压直流输电的发展情况、直流输电的主要技术特性及优缺点分析、直流输电系统的各组成部分和主要功能以及本课题研究的主要意义。并较全面地对我国近些年来高压直流输电的研究现状进行了阐述,指出了我国输电线路的现存保护中存在的很多优点与不足。其二,以S变换为基本工具,对S变换的基本原理、推导和基本性质以及离散S变换的推导过程进行了研究,并将其与小波变换和短时傅里叶变换进行对比,对各自的优缺点进行了详细分析和对比。通过三者分析得出,S变换可用来提取输电线路中电压的频率分量的时间幅值特征,从而能够根据频率分量的突变点检测故障以及确定故障时刻。其三,在大量分析和仿真基础上,对电压不同频率分量在直流输电线路中的传播特性进行了分析,并基于S变换提出了一种新型的高压直流输电线路单端保护方法。首先利用S变换提取线模电压的频率分量,并根据高压直流输电线路的边界特性,利用所提取的高频分量的时间-幅值特性检测故障,同时区分区内、区外故障;然后根据所提取的零频分量的幅值识别故障和干扰;最后根据故障后正、负两极电压突变量积分值的比值判断故障极。其四,最后以PSCAD为平台搭建了中国银川-胶东±660 kV双极12脉动的高压直流输电工程的仿真模型,并对所提出的保护方法进行验证。经大量仿真结果显示,本文所提出的继电保护方法可以快速准确地区分区内和区外故障,排除雷击与噪声干扰,正确判断故障极,且在远端高阻接地时也可准确有效地动作,表明所提出保护方法具备很好的可靠性与速动性。