风电机组的物理结构及控制方式与传统同步电机大为不同,因此风机大规模接入电网深刻改变了原有电力系统的运行特性,导致系统的安全稳定运行受到严峻挑战。一方面,风电机组受外部因素如网侧电压扰动及其自身控制环节影响,其输出电流具有独特的暂态谐波特性,给传统的交流继电保护带来较大冲击;另一方面,风电机组传统的矢量控制方式与系统频率解耦,随着高比例新能源系统的高速发展,系统等效惯量显著降低,频率稳定性面临极大考验。因此不同场景下风电机组的暂态运行特性及其对系统安全性能的影响是当前大力发展高比例新能源时期在控制与保护领域需要迫切研究的课题。本文以DFIG交流集中并网系统为研究对象,计及DFIG的不同控制策略,围绕相邻变压器空载合闸场景及电网故障场景下DFIG的暂态运行特性及其对继电保护与系统频率稳定性的影响展开研究,主要研究成果及创新点如下:（1）揭示了相邻变压器空载合闸场景下DFIG二次谐波电流的产生机理。从励磁涌流引起的并网点电压谐波畸变着手,一方面通过定量分析RSC控制下风机定、转子磁链的暂态响应,推导了 DFIG定子电流二次谐波分量的解析表达式;另一方面通过分析直流母线电压扰动与变流器交直流侧功率交换的内在联系、构建GSC控制环节传递函数,详细分析了 GSC侧输出电流二次谐波分量的产生机理;同时,阐述了电压畸变导致的锁相偏差对DFIG二次谐波电流的影响机理。在此基础上,进一步分析了关键参数对DFIG二次谐波电流的影响规律。最后通过与常规机组仿真对比,证明了理论分析具有正确性。（2）提出了DFIG二次谐波电流的主动抑制措施。计及励磁涌流影响,在DFIG二次谐波特性理论分析的基础上,针对主变发生内部轻微故障的场景,分析了 DFIG二次谐波电流对变压器差动保护的影响;并进一步从抑制谐波源的角度出发,提出通过在RSC中施加陷波器滤除基频分量以及在GSC中引入高通滤波器与反馈补偿来实现二次谐波抑制,防止二次谐波制动判据误动,从而有效缓解变压器纵差保护无法可靠动作的问题。最后,通过时域仿真对所提抑制措施的作用效果进行了验证。（3）提出了综合考虑电压与频率变化量的自适应低压穿越控制策略。针对高比例新能源系统等效惯量显著降低引起的频率稳定性问题,提出在不同故障情况下采用不同的功率优先模式,有功优先与无功优先模式分别对应于优先满足频率需求与优先满足电压需求,从而充分调动DFIG的主动调频能力,实现调频与调压兼顾。首先,计及新能源渗透率及DFIG虚拟惯量控制,建立系统频率动态响应模型,实现故障初期频率最低点预测;进而构建电压与频率变化量指标以衡量电压与频率跌落给系统运行带来的风险程度,并通过比较两个指标大小确定功率优先模式;进一步,基于突变决策法对该策略进行评估。最后通过仿真对所提改进低穿方案的作用效果进行了验证。