柔性直流输电技术从上世纪末期被提出以来,已经经历了二十多年的发展历程,其相关的理论研究不断完善,相应的技术也被不断应用到工程实践当中,柔性直流输电技术成为了近些年来电力领域的一个重要的研究与发展方向。随着柔性直流输电技术的发展,其电压等级与短路容量不断提高,对输电线路保护的动作性能提出了更高的要求。研究VSC-HVDC输电线路继电保护原理对于提升柔性直流输电的安全性、保证该系统的可靠运行存在非常重要的意义。然而目前关于柔性直流输电技术的研究,大多聚焦在运行控制等相关的领域,涉及线路保护的研究较少。另外,在已经投入运行的柔性直流输电工程中,用到的线路保护原理,还是借用已经较为成熟的传统高压直流输电的保护原理,保护没有针对性,没有考虑柔性直流系统自身的结构及控制特点,不能满足VSC-HVDC系统要求。本文以促进柔性直流输电技术的发展和推广应用为出发点,以研究和探索性能优越、更适合柔性直流输电系统结构特点的直流线路保护为目标,深入研究了柔性直流输电系统故障时的暂态波过程,分析了柔性直流系统自身结构特点对故障暂态波过程的影响;提出了一种基于行波能量比值闭锁的VSC-HVDC线路差动保护,并通过仿真算例验证了该保护动作的可靠性;提出了一种基于故障前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护,并给出保护的实施方案和动作门槛的整定方法,并通过具体的仿真实例对保护原理的性能进行了验证。本文具体的研究内容可以概括为如下几部分:1、研究了柔性直流输电系统的结构特点和系统故障时的暂态波过程。本文研究了柔性直流输电系统的主要构成,总结了柔性直流输电系统的常见故障类型,分析了故障行波的产生机理、传播过程、折反射特征,研究了输电线参数模量变换的相关理论。2、以行波差动保护为研究对象,研究了造成不平衡差流的主要因素以及不平衡差流对行波差动保护的影响;分析了在柔性直流线路区外发生严重故障时,行波差动保护由于受到故障引起的不平衡差流的影响,可能会发生行误动作的问题;通过对柔性直流输电系统的故障行波暂态特征的分析,发现线路区外故障时电流行波的能量远高于行波差流的能量值,而区内故障时差动电流与行波电流的能量级相近,根据这一特征,提出了一种基于行波能量比值闭锁的行波差动保护方案。该保护原理能够明确区分区外严重故障和直流线路高阻接地故障,克服了区外严重故障引起的不平衡差流对行波差动保护的影响;参照实际柔性直流输电工程,本文建立PSCAD故障仿真算例验证了该保护的可靠性。3、通过分析故障行波在VSC-HVDC系统直流电容处的折反射特征,提出了直流线路区内故障时故障行波将在直流电容处发生全反射的结论;分析并验证了保护正、反方向故障时,故障前、反行波初始波头的时差特征,提出了一种基于故障前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护;并且把平稳小波变换和奇异性检测的相关理论应用于该保护,用于识别故障行波的初始波头;最后参照实际工程,搭建故障仿真算例,验证了该保护动作性能。