近年来,风电场的建设与发展越来越快,而被广泛使用的双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG),由于其控制策略、故障类型、故障位置、接入容量、接入方式等不同,受暂态特性影响,双馈风机表现的“多态性”极大的削弱了风电场的保护装置,即不能再使用传统的继电保护配置。因此,亟需深入探究其复杂的暂态特性并提出切实可行的继电保护新方案。本文在研究DFIG并网系统数学模型的基础上,建立了基于不同控制策略的双馈风机模型并分析了不同控制策略下的故障暂态特性,深入剖析短路电流各分量与转差率的关系,结合风电场制定了保护配置方案和整定原则,提出了集电线保护策略、仿真验证了风电场广域保护方案。双馈风机变流器具有多种控制策略,本文选择了矢量控制和直接功率控制两种控制策略进行数学建模及仿真建模,并利用这两套仿真模型分析了稳态运行特性和故障暂态特性,根据仿真结果详细对比分析了不同控制策略下稳态运行特性及故障暂态特性的异同并给出了合理解释。针对双馈风机短路电流特性受到许多因素影响的问题,本文重点探究了故障前双馈风机的运行情况对故障期间撬棒投入的短路电流各分量的影响。推导了定子短路电流和转子短路电流的解析表达式,分析了转差率对短路电流中周期分量、暂态直流分量及衰减转速频率分量的影响。其次,本文针对风电场内集电线路电流保护的不足,提出了一种能够与风电机组LVRT能力相配合,同时与箱变保护的熔断器相配合的自适应反时限低电压方向保护策略,能够快速、准确及有效地切除故障。最后,开创性的把广域保护应用到风电场保护中,提出了基于电流保护的广域保护方案,能够准确、有效地实现对故障的定位,防止保护误动出现在非故障区段内,使上下级保护保持配合,为风电场继电保护提供了可靠有效的保障。