全球性的能源危机以及环境污染问题的日益严重，开发可再生清洁能源对于人类和环境的可持续发展意义深远。相比于其他可再生能源，风力发电起步较早技术成熟、开发成本较低且运行可靠性较高，具有十分广阔的发展潜力。近年来风电产业发展迅速，然而大规模风电并入电网后出现了许多在规划、设计时没考虑到的问题，几次脱网事故暴露出了风电场内集电线故障及继电保护问题重重，基于此本文对集电线接地保护和相间保护等相关问题进行了研究。　
首先研究了风电场集电线的基本拓扑结构以及保护配置，并分析了保护存在的问题。接着在风电场为快速切除单相故障采取电阻接地这一背景下，对电阻接地方式在风电场中的适用性能进行了研究。以两个采取电阻接地方式的实际风电场为基础，研究了两个风电场在采取电阻接地和直接接地下的性能，得出了直接接地方式在达到快速切除单相故障技术指标的同时经济性能更好的结论，并就接地变直接接地方式的可行性进行了分析，结合集电线结构和接地故障特征对集电线接地保护进行了整定。　
其次对风电场消弧线圈接地系统的接地保护进行了研究，针对故障选线未解决使消弧线圈接地方式在风电场的适用性不高这一问题，在模型识别思想的基础上，提出了一种基于电容模型误差的选线方法。避免常规暂态电气量选线方法选线结果存在时间短的问题，此方法故障暂态和稳态数据都可用，选线窗口有较高的辨识度，采取差值判据，有更高的可靠性。还特别对此方法耐高过渡电阻性能进行了验证，增强了消弧线圈接地方式在风电场中的适用性。
最后对风电场相间馈线保护进行了研究，结合直驱风机低电压穿越控制特性，对直驱风机网侧变流器的故障控制策略进行了改进，使模型更贴近实际。分析了集电线的故障特征以及目前风电场集电线保护的动作性能，发现传统保护不能很好地兼顾故障切除的快速性和选择性。结合直驱风电场集电线相间故障特征和集电线的结构特点，提出了改进的阶段式电流保护和反时限电流保护，其中改进的阶段式电流保护可以在集电线全线范围内快速切除故障，又可以达到与熔断器的配合，但经过渡电阻故障时不能兼顾保护动作的快速性和选择性，反时限电流保护比改进阶段式电流保护在兼顾保护动作的快速性和选择性的同时有更强的耐过渡电阻能力。