作为“能源互联网”的重要支撑网络,主动配电网(Active Distribution Network,ADN)是分布式发电单元(Distributed Generation,DG)的核心接入载体,可以有效促进可再生新能源的接入和就地消纳,提升可再生能源的利用效率。然而,大量可再生新能源的接入改变了传统配电网的网络结构和运行方式,使传统配电网转变为主动配电网。大量DG的接入所引发的不确定性,为主动配电网的安全稳定与经济运行带来了新的挑战。故障控制与能量调度是关系主动配电网安全稳定与经济运行的关键问题,亟待突破。本文在国家高技术研究与发展计划/863计划“海岛新能源电站智能监控与能量管理平台”(2011AA050203)、中美国际科技创新合作重点专项“企业级能源互联网组网与优化运行关键技术研发”(2016YFE0105300)、国家自然科学基金优青项目“综合能源电力系统规划与运行优化理论与方法”(51722701)、湖南省自然科学基金杰出青年项目“企业级能源互联网组网、运行与控制的基础理论与关键技术研发”(2017JJ1011)和湖南省研究生科研创新项目“基于混合控制策略对工业主动配电网的电压补偿研究”(CX2017B107)等项目资助下,分别从主动配电网故障电压补偿、故障电流抑制、故障自愈控制和孤岛模式下能量调度管理方面开展研究,解决了主动配电网故障情况下的底层故障控制和上层能量调度的关键技术难题,实现了主动配电网的安全、稳定、经济运行,为主动配电网的示范性建设和推广应用提供故障控制与能量调度的理论依据和实践指导。主要技术创新点如下:1.针对主动配电网的DG逆变器在电压补偿时无法有效兼顾动态性能和稳态性能的难题,提出一种结合改进频率下垂控制和改进无源控制的主动配电网电压补偿混合控制方法,基于“能量成型”加“阻尼注入”的思想,从逆变器能量控制的角度出发,通过改善DG逆变器的能量控制率,有效地提高了主动配电网电压补偿的动态性能和稳态性能。仿真与实验结果都验证了该混合控制方法的有效性和合理性。2.针对主动配电网交互式微电网进行故障穿越导致故障点总故障电流增大的难题,提出一种微电网故障穿越电流中和抑制方法,通过考虑微电网公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)与主动配电网之间的相位差,量化出更精确的微电网逆变器输出电流的期望相位角度,结合逆变器输出电流峰值抑制以及多台并联逆变器协同运行策略,不但提高了微电网的故障穿越能力,而且更彻底地中和了微电网注入故障电流对故障点总故障电流幅值的影响,使故障点总故障电流幅值依然等于配电网注入故障电流的幅值。大量仿真结果验证了故障电流中和抑制方法的有效性和合理性。3.针对大规模DG接入影响主动配电网拓扑结构和运行状态,可能引发难以识别的潜在安全隐患这一难题,提出一种基于分层分级划分的主动配电网运行状态划分方法,基于主动配电网运行状态的分层属性优先级,分别制定外部稳定性、可靠性、完整性和经济性判据标准,自上而下地划分主动配电网为6个运行状态,包括故障状态、越限状态、预警状态、不完整状态、安全状态和优化状态。基于不同运行状态下的控制目标,分别制定相应运行状态的自愈控制方法,实现对主动配电网已发生故障和潜在故障的自愈恢复和预防性重构控制。大量仿真结果验证了主动配电网运行状态划分方法和自愈控制方法的有效性和合理性。4.针对外部电网发生故障导致主动配电网进入孤岛运行模式时负荷/新能源出力预测误差不确定性造成系统可靠性和经济性降低的难题,提出一种主动配电网孤岛运行模式下时间尺度自适应能量调度方法,根据误差置信度、误差置信区间和系统旋转备用容量之间的内在联系,自适应在线动态调整主动配电网孤岛模式下的调度时间尺度,有效降低了分布式电源和负荷不确定性对主动配电网精益调度的影响,提高了主动配电网的供电可靠率和经济性。大量仿真结果验证了时间尺度自适应能量调度方法的有效性和合理性。