微电网可以管理分布式电源(Distributed Generation,DG)与大电网进行可控的能量交互,在提高大电网稳定性的同时,还可提高新能源发电效率,获得了极大的重视和支持。然而,由于微电网自身惯性小,过流能力小,潮流双向性等特性,使得微电网限流和保护面临着许多挑战。因此,为提高电网供电可靠性和建设坚强电网,需对微电网限流和保护方法进行研究。为构建稳定运行的微电网,首先研究一个基于下垂控制的微电网,这是因为下垂控制具有传统同步电机特性和无需通信线路等优点。对该微电网研究分为2部分:(1)从下垂控制的基本原理出发,分析现有下垂控制存在的缺陷和改进方法,选择Washout滤波器来改进下垂控制,进而实现微电网的电压和频率不随负荷变化而变化,确保微电网稳定运行;(2)为解决传统的限流策略不能适应不同短路故障类型的问题,提出一种基于改进型参考滤波电感电流的限流策略。以下垂控制的DG为研究对象,对比例-谐振控制器和比例-积分控制器,分别推导了参考滤波电流、DG输出电流及输出电压之间的关系式。结果表明,在这2种控制器条件下,都可通过调整滤波电容和控制系统参数,使DG输出电流有效地跟踪参考滤波电感电流,且不受短路故障类型、接地电阻等因素影响。微电网存在大接地电阻故障和非线性高阻故障2类弱故障,也存在着并离网切换、负荷投切和DG投切3类正常扰动,若不正确区分正常扰动和弱故障扰动,不仅会使弱故障发展为强故障还会使保护设备误动。因此,本文提出一种基于dq变换和小波包的微电网故障检测方法,通过母线上d、q轴的电流来构建分析电流,采用小波包对分析电流进行分解,进而利用多层小波包系数所构成的小波能量来进行故障检测,大量仿真实验验证了所提故障检测方法能够有效区分微电网正常扰动以及故障扰动。故障检测方法不具备选择性,为使保护装置具备选择性以及简化阈值整定,本文提出一种基于几何表征和差分算法的微电网保护方法。在对微电网在不同位置发生故障后的电气量进行分析的基础上,给出一种利用椭圆曲线拟合各母线上特征余弦的方法,依据电气量分析结果和特征余弦来获取各母线上的差分方向,进而检测出故障区段。最后,通过大量仿真实验验证了本文所提方法的有效性。