近年来连续发生的多起风机大规模连锁脱网事故引起了政府及各研究机构对风电并网运行安全稳定性的关注。事故调查结果表明，风机大规模脱网的主要原因除了风机在故障存在及恢复期间的弱生存性以外，现阶段风电场内的保护策略及方案也难以应付大规模风电集中并网带来的挑战。目前，针对风机大规模脱网现象，不仅要从机组本身的控制出发，改善其暂态特性，更要电网保护及控制等策略与风电机组的低电压穿越（LVRT）特性相配合，才能最大程度地实现其故障穿越的能力。因此，本文首先介绍了异步风力发电机及双馈风力发电机的机组结构、数学模型及短路电流计算式，并基于PSCAD/EMTDC仿真软件对不同故障类型下的风机暂态特性及短路电流特性进行仿真分析。仿真结果表明，具备LVRT能力的风电机组在故障持续期间会有持续的短路电流输出，对电网的保护选择性及灵敏性均有影响；而且双馈风电机组的暂态特性及故障穿越特性因其自身的控制的限流及调压作用，要优于异步电机。其次，本文针对风电场内集电线路电流保护动作延时较长的不足，提出了一种适用于集电线路的自适应反时限低电压方向保护策略，启动判据为低电压，动作延时为集电线路汇流母线电压及故障线路电流的反时限，通过系统在最大运行方式下发生三相短路的故障电气量信息来整定保护定值，不仅能与箱变保护的熔断器相配合，又能降低对非故障集电线路上的风电机组LVRT能力的要求，快速、准确及有效地切除故障。本文还针对基于VSC-HVDC的海上风电场并网特点，提出了一种可分段进行故障切除的风电场直流输电线路距离保护策略，此方法以基于保护处电压测量值计算得出的故障距离作为动作判据，以VSI中的反偏二极管在故障中的过电流特性来整定距离保护各段间延时，在保证电力电子器件安全的同时，也实现了对金属性短路故障的高可靠性及选择性，避免了直流电缆故障时全部切除风机的弊端。最后，本文为了验证保护方法的可靠性与正确性，通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了典型风电场模型，并对各故障类型进行了仿真实验，验证结果表明自适应的反时限低电压方向保护策略在各种故障情况下均能实现选择性、速动性及可靠性；而风电场直流输电线路距离保护策略如理论分析一样，对金属性故障灵敏度、可靠性极高，但受过渡电阻的影响极大。