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在微网中，发电机组数量较少，其旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，用电负荷的冲击，对于微网的频率、电压冲击较大。发电机组的数量较少，其系统可靠也较低，一旦发生机组故障就会出现功率缺额，必须采用快速和可靠的保护策略实现负荷平衡。在大网中，由大网的调度中心进行负荷调度和频率、电压、功角控制，而在微网内部必须有相应的系统完成相应的功能，而且其性能应更优，能够承担更大的负荷冲击。
为了在上述条件下，实现微网安全运行的目标，我们认为必须针对各种可能的事故工况建立完善的调整和保护措施，我们将其称为微网系统的五道防线。
I. 第一道防线。在小负荷（<5%）冲击的情况下，充分利用各台发电机组调节能力，同时与负荷侧进行合理的协调管理，维护微网频率、电压的稳定。同时合理调度有功负荷，使得系统的热备用最大化，合理调度无功负荷，使得系统的暂态稳定水平最优。第一道防线由微网的机网协调系统完成，要求发电机组的调频调压性能优异。
II. 第二道防线。在出现大负荷冲击的情况下，利用机网协调的特殊控制系统，快速定位故障类型和故障程度，采用相对应的快切用电负荷或者快减发电负荷的手段，重建发电和用电的平衡，保证频率和电压快速恢复平稳。第二道防线由机网协调的特殊控制系统完成，同样要求发电机组的调频调压性能优异。
III. 第三道防线是第二道防线的后备保护。在出现大负荷冲击的情况，如果特殊控制系统失灵，或者出现特殊控制系统策略没有考虑到的事故工况，在频率和电压出现大幅度偏差的情况下，启动切负荷切机动作，以重建发电和用电的平衡，使得频率和电压恢复平稳。第三道防线是由分散式的电气保护装置来完成的，需要进行系统的参数整定和配合。同样，第三道防线是建立在发电机组优良的调频调压特性之上的。
IV. 第四道防线是机组甩负荷带厂用电功能。即使出现小概率的极端工况，造成微网崩溃，发电机组仍然能够甩负荷自带厂用电运行。第四道防线分为两种情况，一种是在母线正常的情况下，但下游负荷全甩，六台发电机不解列，共同甩负荷带厂用电。另一种是出现母线故障的情况下，发电机组解列，自带厂甩电运行。第四道防线建立在发电机组优良的调频调压特性之上，在母线甩负荷的情况下，由机网协调系统协调各台机组共同甩负荷。
V.第五道防线是在厂用电全失时，由保安系统安全停机，避免设备损坏和安全事故。
微网的五道防线是一个有机的整体，使得内部电网在各种工况下，面对各种可能出现的故障，都能够保证系统安全的最大化。
在微网的正常状态下，由于内部电网负荷冲击的比例较大，必须进行发电机组的快速频繁调整，对于发电机组的寿命损耗较大。为了解决这一问题，机网协调中可以增加发电机组寿命优化功能，在正常状态下，平衡负荷变化，减少发电机组的快速频繁调整。
上述五道防线的建设从总体上提高了发电侧对于微网运行安全性的支持能力。如果要进一步提高微网的安全经济性，还必须针对用电侧风险进行全面管控和针对性治理。
机网协调系统
1、机网协调系统功能
机网协调系统包括实时二次调频（AGC）、实时二次调压（AVC）、功角测量、低频低压减载（UFLS）、远动通讯RTU这些通用功能。同时还包括了机组寿命优化、功角/功率因数调平、负荷管理系统等特殊功能。
1）实时二次调频（AGC）
系统通过与DCS和DEH通讯，快速分配各台机组的有功功率，维持微网周波在50Hz。AGC控制采用恒定频率控制模式，控制周期应小于50ms，即频率采样、控制运算到向各台发电机组发出负荷指令的时间小于50ms 。AGC的基本功能包括维持系统频率在给定值、调整时间偏差、控制与邻区的净联络线功率在给定值；实现对发电机组快速调整指令，对发电机组出力进行自动调整，在满足安全约束的条件下分配区域发电出力使区域网损为最小；对微网电力系统旋转备用容量进行计算和监视，当计算出的实际旋转备用容量小于要求值时应发出报警信号。在异常情况下，应能自动停止实时二次调频，并发出报警信号。
2）实时二次调压（AVC）
与励磁系统通讯，分配无功功率，维持微网电压。实时二次调压(AVC)系统是通过对厂站的电压及无功调节设备的合理调整，在保证系统电压的前提下，最小化系统网损、最优化各母线电压，并且尽量利用发电机的无功可调节容量。AVC控制中心向各台机组的AVR发出快速的调整指令，调节发电机组无功，保证高压侧母线电压追踪设定值。由于微网的特殊性，AVC的控制周期应小于50ms,即电压采样、控制运算到向各台发电机组发出无功负荷指令的时间小于50ms。
3）功角测量
通过对转速、定子电压、系统电压的测量及调节适时监测发电机功角，根据功角调平的要求，分配各台发电机组的无功。当功角过大时，应发出报警，指导运行人员调整无功补偿装置。
4）低频低压减载
低频低压减载是基于频率和电压的偏差来切除负荷的功能，一般情况下，电气综保系统中配有低频低压减载功能。
5）远动通讯RTU
每台发电机组配置一套数据采集终端，采集发电机组的调速系统、励磁系统、锅炉系统的数据。由于微网的特殊性，数据采集终端的实时性应能够满足AGC和AVC 50ms的要求。
6）机组寿命优化
用电侧负荷的频繁大幅度波动，会导致微网系统中的发电机组的调节频度和幅度都高于并网机组，发电机组的轴系扭振加大，导致发电机组寿命损耗加速，影响微网运行的经济性。为了减少寿命损耗，在负荷突降时，利用电负荷平衡装置平缓负荷突变；建立与负荷侧的增减允许信号，在负荷突升比例超限时，限制负荷侧的进一步变化
7）功角/功率因素调平
为提高各台发电机组的暂态稳定水平，采用自动功角或者功率因素调平功能，应将各台发电机组的功角或者功率因素调平。
8）负荷管理系统
与用电负荷进行双向数据通讯，收集用电负荷的电流、电压、周波和有功无功负荷，向用电负荷发出启动允许条件、发出增减负荷指令等功能。
9）控制接口
建立与电负荷平衡装置数据联系，快速控制电负荷平衡的投切，以实现调节和控制功能；根据需要，可以建立与柴油发电机机组数据联系，控制柴油的启动、停止和有功无功负荷。
2、机网协调系统结构
机网协调系统包括控制中心、机组级控制接口、负荷管控终端三部分，系统结构如下
机网协调控制系统的电源、网络、控制器均采用双重化设计，关键性的保护信号采用三重化设计。
1) 控制中心：完成机网协调系统的数据采集、AGC、AVC、功角/功率因数调平、汽轮机寿命优化、负荷管理、特殊控制系统和相关的数据记录和人机交互功能。
2) 机组级控制接口：为AGC和AVC终端，其与DCS、DEH和励磁装置进行双向数据通讯，收集机组的运行数据，并向机组发出有功无功负荷指令和解列指令。
3) 负荷管控终端：与用电负荷进行双向数据通讯，收集用电负荷的电流、电压、周波和有功无功负荷，向用电负荷发出启动允许条件、发出增减负荷指令等功能。
3.1.3机网协调系统运行模式
机网协调系统能够完整地控制整个微网的各个电源和负荷，根据相关之间的关系发出协调控制指令，维持微网的长期稳定运行。
1）正常状态运行模式
正常状态下，电源侧与负荷侧保持发电和用电的平衡，各个发电和用电设备正常运行，有功和无功需求波动小于微网在线备用容量的5%。机网协调系统合理分配微网的有功和无功负荷，维持负荷平衡和备用量最大。此种情况下，微网频率波动小于0.2Hz，电压波动小于2%。 在微网中，即使在正常情况下，小幅度的负荷波动也会频繁发生。
2）小负荷冲击运行模式
小于15%的负荷冲击，首先由电负荷平衡装置和负荷管理功能进行平衡，减少负荷冲击的速度。同时，机网协调控制将协调控制所有可用的有功和无功调节手段，迅速恢复频率和电压的稳定。此情况下主要的控制瓶颈在于锅炉的负荷调整。机网协调将根据锅炉的负荷率合理分配有功，保证各台锅炉的负荷冲击量平均分配。同时考虑旁路系统的热备用容量，尽可能减少对锅炉的负荷冲击。小负荷冲击下，微网频率波动小于0.5Hz，电压波动小于5%。
3）大负荷冲击运行模式
超过电负荷平衡装置容量，但对发电机组的冲击小于30%的，定义为大负荷冲击。机网协调通过了联切用电负荷、快关调门，使得微网频率波动小于1Hz，电压波动小于10%。
4）超大负荷冲击运行模式
对于超出发电机组容量30%的更大规模的负荷冲击，包括线路故障、电源点故障等。这种情况下负荷冲击的规模超出了机组正常调节的能力，已经不能通过正常的调节手段来维持微网的稳定，必须采用OPC快关调门和切负荷的方式来维持稳定。 超大负荷冲击，应保证微网频率波动小于2Hz，电压波动20%，避免微网崩溃。
应对大负荷和超大负荷的冲击，除了通过第一道防线，机网协调调动有功和无功备用之外，还必须通过第二道防线机网协调中的特殊控制功能完成快关调门和切负荷的操作。如果特殊控制功能出现故障，将通过第三道防线分散式的低频低压减载作为后备保护。由于低频低压减载是基于频率和电压的偏差来动作的，与特殊控制相比，参数的偏差较大。
5）母线崩溃运行模式
如果变电站出现母线故障，母差保护动作，将会导致同一段母线上所有负荷失电，所有机组脱网。在负荷侧应考虑全网崩溃时保安电源的供给。在电源侧应维持各台机组甩负荷带厂用电，即FCB功能，避免全厂停电。 FCB功能的核心是励磁系统、汽轮机调速系统和锅炉控制系统，应能够在100%负荷状态下，甩负荷带厂用电，转速维持在+200rpm，-50rpm以内，电压稳定。
6）FCB失败全网失电运行模式
如果FCB失败，微网将全网失电，此种情况下，应尽快完成备用电源的切换，启动润滑油泵等安保设备，使得微网中机组安全停机。
3.2特殊控制系统（SPS）
微网的特殊控制系统，通过对于发电侧和用电侧电量信号的高速采样和在线辅助决策，快速定位故障类型和故障程度，采用相对应的快切用电负荷或者快减发电功率的手段，重建发电和用电的负荷平衡，保证频率和电压快速恢复平稳。
特殊控制系统通过检测电厂机组、线路的运行工况，根据判断出的故障类型、事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮流大小，查找存放在装置内的控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量，采取切机、压机组出力等措施来保证电网的安全稳定运行。
故障判断功能包括判断本厂出线、机组的各种故障类型：如单相瞬时、单相永久、两相短路、三相短路、无故障跳闸、同杆架设的双回线路跨线故障、多回线路相继故障跳闸等。
