近年来,大面积风电脱网事故频发,给电力系统带来功率冲击。既影响风电场的运行效益,也成为电力系统运行安全的隐患。因此,揭示风电机群大面积脱网机理、构建相应的预防控制措施,对提升风电联网运行水平、促进风能大规模开发利用具有重要的理论意义和工程实用价值。本文首先建立了目前主流风电机组——双馈感应风电机组的数学模型,考虑了crowbar保护、超速保护等动作特性影响,为分析机组初始工况、电压扰动强度、保护策略等因素对机组运行行为影响奠定基础。基于叠加原理,建立了电压扰动激励的双馈感应发电机转子电流解析计算模型。在此基础上,分析了电压扰动强度和双馈感应发电机初始工况对电压扰动后转子电流的影响。针对配备被动式crowbar保护的风电机群,阐释了电压严重扰动引发crowbar保护动作导致的风电机群同时脱网机理。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了双馈感应风电机组联网仿真模型,通过仿真得到了不同工况下转子电流触发crowbar保护动作所对应的机端电压跌落临界值。在此基础上,基于PSAT仿真平台,搭建了我国东北地区某风电场仿真模型。基于该风电场实测运行数据,对同时脱网进行了仿真分析。针对配备被动式crowbar保护的风电机群,根据转子过流所引发的单机脱网时序,阐明了双馈感应发电机在脱网前因存在短时鼠笼异步电机状态而从电网吸收无功功率的现象及其引起风电场集电系统电压进一步下降,从而引发其他机组脱网的可能性。在此基础上,揭示了近满载工况下风电机群连锁脱网机理,建立了基于断面潮流计算的连锁脱网计算分析方法。基于PSCAD/EMTDC和PSAT仿真平台,搭建了我国东北地区某风电场连锁脱网计算分析模型,对该风电场发生的近满载工况下连锁脱网工程实例进行了计算分析,分析结果验证了所揭示连锁脱网机理的合理性和所建立连锁脱网计算分析方法的有效性。针对配备主动式crowbar保护的风电机群,根据crowbar保护的不同控制策略,分析了电压扰动后风电机组的机电暂态过程,揭示了机电暂态过程中电压扰动强度、crowbar保护电阻阻值、crowbar保护复位后DFIG参考功率等不同因素对风电机组转矩平衡的影响。在此基础上,揭示了电压扰动后风电机组转子超速触发超速保护动作导致的风电机群超速脱网机理,推导了超速脱网的条件,建立了超速脱网的计算分析方法。基于PSCAD/EMTDC和PSAT仿真平台,搭建了我国东北地区某风电场超速脱网计算分析模型,对该风电场发生的近满载工况下超速脱网工程实例进行了计算分析,分析结果验证了所揭示超速脱网机理的合理性和所建立超速脱网计算分析方法的有效性。在风电机群脱网预防控制方面,提出了基于提高crowbar保护定值与增大变流器容量的同时脱网预防措施；提出了基于crowbar保护复位后参考功率优化整定的连锁脱网预防控制策略,推导了参考功率整定计算公式；提出了基于crowbar保护电阻阻值优化整定的超速脱网预防措施,推导了crowbar保护电阻阻值整定公式。在此基础上,对所提预防控制措施的有效性进行了验证。