本发明公开了一种柔性直流输电线路单端行波超高速保护系统及方法，测量直流输电线路保护安装处的电流和电压，确定零模故障电流首行波；利用小波变换标定得到的零模故障电流首行波到达时刻，保护启动；测量保护启动后的零模故障电流，利用小波变换进行反射波识别，自适应改变保护计算的数据窗长度；根据零模故障电流首行波表达式形式，构造基本拟合函数，利用列文伯格-马夸尔特优化算法对得到的零模故障电流首行波进行拟合，得到拟合系数b；判断得到的b值是否满足保护判据，实现不同故障条件下的保护。本发明通过拟合得到反映故障位置的参数，具有高速动性，高可靠性，高灵敏度。