高压直流输电相比交流输电在增强系统的可靠性、限制电路系统的短路容量、完成系统的非同步联网等方面具备显著的优势，正因如此直流输电得到了迅猛快速的发展。虽然直流输电工程得到了快速的发展，但其线路保护理论的相关研究却发展缓慢；综合各方面因素，直流线路保护领域研究缓慢的主要原因在于直流输电线路过长且线路的故障率较高、线路走向情况复杂、线路故障原因相当复杂。伴随我国经济的快速发展，电能的需求与日俱增，电能高效可靠的供应成为城市和生活的基本保障。这样，如何保障高压直流输电系统的性能、保证系统高效、可靠、安全运营并及时发现和预测系统故障，成为输电系统科研人员急需解决的一项难题，同时激发了广大研究者的研究热情，该领域的研究得到了空前的关注和快速的发展。本文以广州市直流输电线路系统为研究对象，聚焦于直流输电线路运行状态监测与故障诊断关键技术，以工程实践为依托，基于直流输电线路系统的相关工作原理和数学模型，详细研究了直流输电线路系统运行性能状态监测技术和早期故障的检测方法。通过建立直流输电线路系统数学模型和仿真模型，提出基于基于独立分量分析(ICA)的盲源分离技术来实现直流输电线路故障信号准确提取；其次利用小波变换对提取的电网信号进行分解，得到表征故障特征的固有量化指标，从而能够对直流输电线路运行状态进行监测和早期故障诊断；最后以广州市的直流输电线路系统的实际工程数据为研究对象，通过对其出现的历史故障信号的理论分析，有效验证了本文所提出的方法。通过本文的研究，以期能够提高直流输电线路的运行效率，及时发现潜在故障，使得电力输送安全得到明显提高，也为广州市今后建设和发展高效的直流输电线路系统提供了宝贵的经验和数据支撑。