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国内高校、相关企业合作，在新能源利用与可再生能源的使用以及微电网发展方面取得了不错的成果。
4) 微电网在我国的研究和发展
结合我国电网现状和发展趋势，参考国外微电网定义的特点，我国将微电网定义为：微电网是一种基于传统电源的独立控制系统，通过本地分布式能源或者中、小型发电机较大规模的优化配置，向周围负荷提供热能、电能的特殊电网；在充分满足用电客户对电能质量和供电安全要求的基础上，通过利用内部电源和负荷的可控性，实现微电网联网运行和孤岛运行的自治；微电网对大电网表现为一个可控的整体单元，可以平滑实现并网、孤岛的切换。国家863和973项目中都开设了微电网研究课题。广州、内蒙古、北京等地已经通过引入国外技术建成了近10座微网示范系统。
微电网的发展对我国来说具有重要意义：我国幅员辽阔，清洁能源布局分散、随机和间歇。微电网可将分散的DG整合，最大化接纳分布式能源；可解决偏远农村无电或缺电问题，对逐步实现社会主义新农村的电气化问题提供解决方式；多种互补式能源同时提供冷、热、电能，加上储能单元的调节控制，对提高我国能源利用效率，减轻环境污染具有重大意义；面临地震、洪水、飓风等自然灾害时，微电网的加入能够提高电网抗灾能力，保证不间断供电；微电网的在线实时监控和预警能力，对改善供电可靠性，满足不同用户电能质量需求具有重大意义。
1.2.2 微电网保护的研究现状
通常情况下，低压配电网呈单电源辐射状结构，微电网中由于多个分布式电源的引入，潮流双向流通，使得短路电流的整定计算变得更加复杂。微电源之间的距离可能很短，区内和区外故障时电压可能非常接近，这将造成所形成的故障判据的灵敏度不够。
文献3研究了通过电力电子器件接入电网的分布式电源的控制和保护问题，详细分析了在网络不同运行模式下微电源的不同控制方式和对保护的影响问题。文献4利用动态仿真很好地回避建立系统阻抗矩阵的问题，并且分析了带逆变器并网的DG给配网继电保护带来的影响，并得出结论：经逆变器的DG并网对系统的影响并不十分明显。文献5研究了孤岛运行下的微电网在失去配电网容量支撑时，由于分布式电源自身容量较小，其故障特性与并网运行时差别很大的问题。文献6通过仿真验证了微电网的故障电流一般情况下远远小于主电网的故障电流，传统的电流保护无法应对微电网保护的特殊性。微电网中微电源的容量一般都很小，在孤岛模式或两种模式转换过程中，操作或微电源波动都可能会出现较长的暂态过程。
总之，DG并网给微电网保护带来了一系列问题。由于联网时短路容量大，多个DG接入点不同或是故障类型不确定，引起故障电流方向多变和保护整定困难；另外一点就是包括光伏电池、燃料电池这类逆变型电源，由于内部热过载能力较低，输出电流一般被限制为额定电流的2-3倍，很难利用故障电流进行故障定位。因此，人们开始探索其它保护技术。一种方法是针对孤岛下电流大小不足以使传统过流保护装置
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动作而使用储能系统为微电网提供故障电流；另一种方法是提取新的不受这两种特点影响的故障特征量来检测故障并动作于保护，使微电网稳定运行。
文献7通过控制故障DG接口逆变器的直流侧电压，改变故障时的输出电流。也有学者提出安装补偿性电流源的方法，但是这种方案要根据不同的网络运行状态开启或关闭，所以高度依赖于孤岛检测技术和补偿性电流源的可靠性操作,这种方法是不经济的。
文献8提出了一种在孤岛和并网下相同的保护策略。文中将微电网划分为5个保护区，每个区之间装设有三相电流互感器，中性线上设有三相和电流互感器。针对单相接地故障和相间故障，提出对称分量法和差分电流法相结合的保护策略，过电流保护作为后备。但这种策略无法检测三相短路故障，对复杂结构的微电网通用性不高。
文献9提出了一种新的基于电压扰动量的方法，通过将逆变器接口采集到的三相交流电压量从abc坐标系转换到dq同步坐标系下的直流量，并用与参考值的差值VDIST判断故障类型，当微电网中有故障发生时，接口电压将发生变化，VDIST的值可能是从零到最大值的摆动量、直流量和摆动量的叠加或是恒定直流量三种形式，由此就可以判定出单相、两相和三相故障中的哪种故障；并通过和相邻继电器的通信比较来判断故障发生在区内还是区外。该方法避开了运行方式带来的故障电流差异，但是不适合单相跳闸。
文献使用继电器监测逆变型电源端口输出的电压，通过对电压的离散傅里叶变换和谐波畸变率分析，判断故障相和故障位置。实现技术难点就是THD门槛值的设定和通信的同步，对包含多个DG的微电网实现困难。
文献11设计了一种新式继电器用来应对微电网孤岛下逆变型电源的限流导致的微电网孤岛运行下故障电流小的问题。但是这种方法成本过高，而且该装置目前也在研究阶段。
微电网保护的快速性也是尤为重要的，当微网馈线上直接联有旋转电机时，必须保证用户侧的保护足够快速的动作来减少故障电压跌落的持续时间，尤其是保证孤岛运行时的微网在故障清除后稳定运行。因此，从微电网的稳定运行角度来看，保护的快速响应能力和在网络结构发生变化后的同步能力是十分重要的。
总之，如何能确保微电网内的保护在正常操作和扰动下，可靠不动作；在孤岛和联网不同运行方式下，均对内部故障及时作出正确判断，并且在联网运行时快速感知大电网侧故障，同时能够保证内部保护的灵敏性、可靠性、选择性和快速性。配电网中传统的电压电流保护显然已经无法满足微电网保护的特殊要求，国内外的研究也刚刚起步，还有很多难题没有攻克，缺少一种行之有效的保护策略。针对以上情况，本文分析了微电网继电保护中应调整的对策。最后，分析了微电网主要的保护情况。
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1.3 本文研究主要内容
第一章概述了微电网技术的背景和结构特点，介绍了微电网保护的研究现状，并阐述了本课题的研究意义。
第二章介绍了微电源的分类，着重介绍了逆变型分布式电源接口逆变器的控制策略，并分别针对恒压恒频控制和恒功率控制这两种逆变器控制策略下的分布式电源的故障输出特性进行了理论分析
第三章用MATLAB软件分别搭建微电网仿真模型，并用仿真算例验证了控制策略的正确性，研究了在故障电流达到故障限流之前逆变型分布式电源端口的输出特性，并仿真给出了相应的特征量变化
第四章基于以上理论分析及仿真结果，提出具体的微电网保护方案。
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第二章 微电网的控制策略及故障特性分析
微网内的微源种类多样，包括微型燃气轮机、风机、燃料电池、光伏电池和储能电容器等，其工作特性也各不相同。比如对于微型燃气轮机和燃料电池而言，其出力可以人为干预调节，既可以对有功无功进行控制，也可以实现电压频率控制，在微网孤岛时提供网内电压和频率支撑，属于非间歇式微源；而对于风能、太阳能等发电形式，其输出具有波动性和间歇性特点，输出功率受天气影响很大。这类电源一般采用恒功率控制策略，即跟踪目标的最大功率输出，通过并网逆变器控制电流波形和输出功率，使其向电网输送的功率与电动机或者光伏阵列所发出的最大功率相平衡，以保证可再生能源能够达到最大的利用率。本章首先详细介绍微电网的结构特点和微电源的分类，针对微电网中通常采用的逆变型分布式电源的工作原理和特点不同，区分采用不同的控制策略，进而搭建微电网的模型，对不同控制策略下的逆变型分布式电源的故障进行理论分析。
2.1 微电网的结构特点
从结构上看，微电网是一个带有多个负载及DG的微型电力系统，通过一个能量管理系统、灵活交流输电系统控制装置(例如，功率潮流控制器，电压控制器等)以及保护装置构成。微电网自身可以是直流或者交流网络，交流微电网可以是一个单相或是三相的系统。它可以被连接到一个低压或者中压的配电网中。
微电网的基本结构如图2-1所示，它包含的分布式电源包括光伏发电、微汽轮机以及燃料电池系统，连接在A、B馈线中。微电网和大电网之间的连接是由公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)处的分断设备(通常为一个静态转换开关)来保证一旦大电网故障时的快速断开。更简单的说，微电网可以看做是一个包含了电源和控制设施的分布式系统，能量管理系统作为微电网的控制中心，内部包含了保护设备的配合以及电能质量监控管理，来保证微电网的可靠操作以及对大电网需求的响应。微电网的另一个特点是该分布式的网络可以连接为一个环网，来提高系统的可靠性。由于DG更接近负荷，燃料电池及微汽轮机之类的电源就可以作为热电联产的电源来提高能源的利用率。加装了蓄电池的燃料电池可以产生可控的输出功率来满足大电网或者负荷切换瞬间的需求。风力发电及光伏发电通常有来自风机和太阳能电池板的最大功率跟踪(Maximum Point of Power Tracking, MPPT)。同样，加装了储能单元的风机和太阳能发电系统能够产生可控的输出功率来满足发电和负荷的需要。总之，微电网为能源的最佳利用提供了机会，可以根据不同的地区环境和不同的负荷需要合理的配置不同的发电单元以全面提高电能和热能的使用效率。A、B两条馈线当大电网
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侧发生故障时，也可以实现与大电网断开后的独立运行，因此可以满足对可调节负荷或敏感负荷的不间断本地供电；C馈线上一般连接用电要求不高的非敏感负荷，通常是由大电网直接供电。
分隔器光伏电池潮流控制器（断路器）敏感负荷热负荷断路器A保护协调器微电网调度能量管理器可调节负荷B微型燃气轮机燃料电池变压器PCC静态开关非敏感负荷C
图2-1 微电网的基本结构
微电网的运行方式主要有两种：并网模式和孤岛模式。并网时，DG的主要功能是提供电能并提供本地电压和功率支撑，由于电力电子元件的使用，DG还能产生可控的无功功率。这样能够降低线路损耗，提高整个系统的效率。微电网的能量管理系统可以单独控制每一个DG的有功和无功参考值，例如光伏和风力发电之类的DG也可以由MPPT跟踪控制输出最大的功率。另一个运行模式是孤岛运行，它是在微电网从大电网断开后(例如，当大电网断电时)持续为本地负荷提供电能的运行方式，保证孤岛能稳定运行，其内部DG的控制需要满足以下三个需求：第一，所有DG供能总和应能满足网内负荷需要，由此可以避免DG间通过容量大小分担负荷而造成的设备损坏。第二，有DG能够采用电压控制来保证所有线路电压值在范围内。第三，所有DG必须同步并提供微电网的频率控制。根据两种运行模式下的不同的控制方法，为保证微电网的正常运行，每个DG都带有快速可靠的孤岛检测技术也十分重要。
为保证故障清除后微电网重新稳定并入大电网，微电网还需要有再同步技术。由于孤岛模式下微电网侧的PCC终端电压幅值，频率和相角，可能与大电网侧的终端值不同。所以，在闭合开关前就需要采用再同步技术，再同步技术是为了保证重新联网时的平滑过渡。
最后，保护是微电网另一个十分重要的问题。无论是大电网侧或是微电网内部发生故障，微电网都需要能够快速响应于新的保护方案以及配合方法，这是因为： （1）传统的分布式系统保护可能由于微电网的放射状结构发生变化而退出。
（2）电力电子器件在DG中的使用，限流幅值通常只有额定电流的2-3倍，传统
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