本发明公开了一种基于电流行波时频矩阵相似性的直流线路保护方法及系统，包括：基于直流线路两侧保护安装处的正负极电流，分别计算线路任一侧的线模电流；基于所述线模电流，分别判断线路两侧的保护是否启动；当确定线路两侧的保护均启动时，对于线路任一侧，基于该任一侧对应的预设采样时间段内的线模电流确定该任一侧对应的电流行波时频矩阵；基于所述电流行波时频矩阵分别计算任一侧对应的电流行波左特征实矩阵；根据线路两侧的电流行波左特征实矩阵等效计算两侧电流行波时频矩阵的相似度，并基于所述相似度判别线路区内外故障。本发明可适用于无直流滤波器，或直流电感装设在换流站出口的直流电网，并具有更强的耐过渡电阻和抗噪声能力。