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风力发电与传统火力发电的机理不同,故障后风机电磁暂态特性发生较大变化。双馈风电的接入,使得电网结构愈加复杂,可靠性与安全性难以得到有效的保障。因此,本文通过对电网对称以及不对称故障下双馈风电机组电磁暂态特性的研究;得到双馈风机在电网故障下定转子电流瞬时表达式；并通过PSCAD仿真进行验证。同时考虑到大规模双馈风电场接入电力系统时对电网中传统保护的影响,提出针对风电场汇流线路和风电场送出线路的改进保护策略,并通过PSCAD进行故障仿真验证。本文首先建立了双馈发电系统不同坐标系下的暂态数学模型,重点阐述了同步旋转轴系下双馈感应电机的暂态模型及其常用坐标变换；推导了DFIG网侧与转子侧变流器的数学模型,分析了双馈感应风力发电机的发电特性及运行原理,并搭建了DFIG的PSCAD模型进行仿真验证。其次,本文在电网对称和不对称故障下,充分考虑DFIG机端电压相位跳变、DFIG转子侧与网侧变流器控制以及直流母线电压的波动对故障电流的影响。利用DFIG暂态数学模型分别推导出对称与不对称故障下DFIG能够反映出暂态输出特性的DFIG定转子电流时域表达式并通过PSCAD仿真和动模实验验证公式的正确性,并分析DFIG机端相位跳变以及双馈风机网侧与转子侧变流器控制对故障电流的作用机理与影响程度。由于双馈风电场自身的弱电源和故障特性,当风电场汇流线路或送出线路发生故障时,传统保护己不能可靠动作。本文提出基于双馈风电场故障特性的汇流线路自适应电流保护策略,基于故障稳态量的风电场送出线路电流纵联差动保护策略以及自适应距离保护策略。并搭建含双馈风电场以及电网联络线的PSCAD模型分别对传统保护和改进保护策略进行仿真验证与分析。为大规模双馈风电场接入电网时风电场汇流线路以及送出线路保护新原理的研究和应用提供了理论基础。