微电网作为分布式电源与负荷的组合,以可控制单元的形式接入主电网,是提高配电网中新能源渗透率和微电源运行性能的有效方式之一。微电网保护是保证微电网稳定、安全运行的关键技术,在并网和孤岛两种运行工况下均应可靠动作,且不受分布式电源和可控负荷“即插即用”的影响。本文以微电网保护技术为研究重点,分析典型微电网结构特性和设计方案,将微电网保护分为并网和馈线保护,以运行特性和故障特点为基础,分别提出和研究微电网并网保护、直流单元保护、基于弱通信环境的差动保护、差动阻抗保护、反时限低阻抗保护以及自适应保护。论文以理论分析为基础,利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立中压和低压微电网模型,对保护方案进行严格验证。论文的主要工作如下:(1)以供电特性为基础,将微电网划分为直流微网、交流微网和交直流混合微网。分析三种典型微网结构的特点及其应用范围,根据分析结果重点总结交流微网网架结构设计的基本原则、要素与流程。设计了一种包含中压微网和低压微网的多电压等级配电网结构。(2)从微网与主电网互联的角度,提出了一种新型微电网保护方案——并网保护。并网保护安装于微电网与主电网接口处,旨在减小故障对另一侧系统造成的不利影响。并网保护可分为系统级并网保护、区域级并网保护以及单元级并网保护。基于并网保护的动作要求,通过分析微网内外扰动时并网点处相关电气量特点,提出了三种类型并网保护的配置策略和配合方式。(3)以交流微网中典型直流单元结构为研究对象,根据直流系统不同的接地方式,分别分析直流系统极间故障和极地故障的电气量特征;以此为基础,提出了极间故障和直流接地系统极地故障保护配置策略以及直流非接地系统接地监察方法。(4)考虑实际运行情况以及技术经济性,重点研究了软通信环境下微电网馈线电流差动保护技术。提出了一种利用启动元件检测故障时刻的馈线数据同步方法,解决弱同步环境下馈线各侧数据同步问题。提出了一种改进的离散傅氏算法,降低故障后非周期衰减分量对相量计算的影响,提高电流相量差动保护的可靠性和灵敏度。(5)主要针对含逆变型分布式电源的微电网或主动配电网,提出两种以阻抗为基础的保护方案。第一种保护方案借助于微电网通信技术,借鉴电流差动保护原理,利用各端测量阻抗的差动值检测并切除故障;该保护方案称为“阻抗差动保护”。另一种保护方案借鉴反时限电流保护原理,利用最小负荷阻抗与测量阻抗的比值来确定故障是否在保护范围内;该保护方案称为“反时限低阻抗保护”。阻抗差动保护可作为微电网线路的主保护方案,反时限低阻抗保护则充当线路后备保护;两者互相补充,构成一套完整的保护方案。(6)以微电网反时限低阻抗保护为对象,以微电网通信技术为基础,考虑配电变压器分接头调整、用户负荷变化、分布式电源出力变化与网络结构调整,提出了一种自适应保护方案。该保护方案以微网中实时事件为驱动,从馈线末段逐级计算微网中保护定值,并依次更新。考虑反时限低阻抗保护在有助增电源或过渡电阻时动作速度较慢,以自适应方案为基础,提出加速阻抗自适应保护。自适应反时限低阻抗保护方案可最大化保护性能,有效提高不同运行状态下对馈线的保护能力,改善上下级保护的速动性、可靠性和稳定性。