风能发电是新能源发电中最成熟、最有发展潜力的技术方式之一。其中，海上风力发电技术是目前风电技术的前沿和制高点，是未来风电领域发展重心。柔性直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)具有传输距离和容量大等优势，也逐步成为海上风电场并网技术的重点发展方向。然而，风电场和柔性直流输电系统大量电力电子器件共同作用，使得基于柔直并网的海上风电场故障特性发生显著变化，影响传统交流保护的动作性能。因此，分析柔直并网海上风电场集电系统故障特征，研究传统交流保护在集电线路的适应性，对保障电力系统安全与稳定具有重要意义。
　　论文搭建了具有抑制负序电流的低穿控制永磁直驱风电场模型和V-f控制的风电场侧模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)模型。通过EMTP-RV仿真软件构建了符合实际研究需求的柔直并网海上风电系统仿真模型。仿真结果验证了控制策略的有效性。
　　计及控制策略的影响，分析建立了永磁风电场和MMC换流器的故障等值模型，并得到不同故障类型下的故障等值网络。采用网孔电流法建立电压电流求解方程，并针对风电场输出电流的非线性以及风电场和柔直换流器的耦合关系，提出运用牛顿拉夫逊的迭代修正方法。通过分析比较稳态电压、电流幅值和相角的计算值与仿真值，验证了所提方法的可行性和有效性。
　　利用所提控制策略模型和稳态故障电气量计算方法，论文推导分析集电线路两侧电流相位、幅值以及故障分量阻抗在不同控制策略和不同故障场景下的变化情况。根据理论推导结果，对传统纵联电流相位差动保护、纵联电流差动保护、工频量距离保护和工频故障分量距离保护在集电线路不同工况下进行适应性分析，最后通过在EMTP-RV软件中仿真分析，验证了各交流保护适应性分析结论的正确性。