偏远乡镇微电网存在电源类型单一、负荷季节性变化规律强、与大电网连接的电气距离远等问题,实现偏远乡镇微电网的稳定可靠供电面临诸多挑战。针对云南省某偏远乡镇“智能微电网改造提升工程”中负荷增长过快导致孤网频率和电压稳定较差、供电可靠性不足,以及弱微电网如何实现稳定快速模式切换、离网模式经济高效运行问题,本文以该偏远乡镇的水柴联合微电网为对象,从电源容量配置、并网-离网模式切换、离网模式优化运行三方面开展最不利工况模式切换下水柴联合微电网控制与优化运行研究,对提高微电网的频率、电压稳定和供电可靠性、整体经济效益具有重要学术意义和工程实用价值。主要工作如下:（1）采用配置柴油发电机,构建水柴联合微电网,形成联络线路与微电网的“双电源”方式供电,解决了联络线路故障断电导致的离网运行方式下微电网电力短缺问题。分析了该偏远乡镇微电网的源荷特性,结合负荷总量预测方法和空间负荷预测方法预测最大负荷,为后续并网-离网模式切换控制提供了最不利工况下配电分支线的潮流数据。基于负荷预测结果提出了电源容量配置方案,并建立微电网仿真模型,通过动态仿真证明了柴油发电机配置容量的合理性。（2）提出了一种基于配电分支线可中断负荷动态调整的并网-离网模式切换控制策略和“无功补偿+调节励磁”的优化方法,解决了水柴联合微电网如何实现稳定快速切换,以及切换后微电网稳定运行的问题。分析了微电网的运行方式,以及不同切换工况存在的频率、电压稳定问题,通过实时采集分析微电网信息,采取不同策略协调控制源、网、荷与联络断面有功功率,从而实现稳定快速切换。仿真结果表明在最不利工况下,所提控制策略具有较强可行性,实时性和灵活性较好,所提优化方法有效降低了切换过程中小水电的频率偏移峰值,抑制了其端电压跌落,显著提高了微电网的外送能力和经济效益。（3）采用原始-对偶内点法求解得到水柴联合微电网离网运行方式的最优潮流,解决了如何实现微电网离网模式经济高效运行的问题。建立了微电网离网模式优化运行模型,采用原始-对偶内点法对模型进行求解,得到了离网运行方式下微电网的最优潮流,实现了最优稳态运行。仿真结果表明通过协调控制电源出力,结合无功补偿和变压器分接头调节手段,实现了微电网的网络损耗最小化,同时最大限度减小了柴油发电机功率输出,使发电成本最小化。