目前,风电场送出线路仍然采用传统的保护方案,没有充分考虑风电系统的特殊性而配置专门的保护,导致风电事故频发。双馈风力发电机目前被广泛应用于风电并网系统,然而其故障特性复杂不同于同步发电机,给传统继电保护的适用性带来了很大挑战,尤其是传统的距离保护。因此有必要深入研究风电场并网系统的故障特性及其距离保护的适用情况。本文研究了双馈风力发电机的构成、变速恒频运行的基本原理、数学模型、转子侧和网侧变流器的控制策略以及Crowbar电路的工作原理。在此基础上,基于空间矢量法,推导了双馈风力发电机提供的正、负序短路电流计算表达式,指出双馈风机提供的正、负序短路电流由衰减的直流分量、稳态的工频分量和衰减的转速频率分量三部分组成。论文阐述了风电场并网系统的构成以及等值方法,并根据实际参数用Matlab/Simulink搭建仿真模型。详细分析了不具备LVRT能力的双馈风电场送出线路发生单相接地故障、具备LVRT能力的双馈风电场送出线路发生单相接地故障和两相短路故障三种不同故障情况的实例,结合理论、实例与仿真深入研究了双馈风电场送出线路发生故障时的阻抗特性、弱馈特性和频偏特性。论文最后研究了双馈风电场送出线路距离保护的适用情况,指出传统的基于傅式算法的距离保护应用在送出线路风场侧时性能劣化,从而提出一种结合最小二乘法的时域距离保护方法,该方法不受频率的影响,利用时域量计算故障点到保护安装处的电感值,能够快速、准确的识别风电场送出线路上的故障距离,故障实例与仿真验证了理论分析的正确性。本文的研究有助于提高对风电场并网系统故障特性的认识,保证系统的可靠。