近年來，由于化石能源的枯竭和開采難度增大，以及其造成了嚴峻的環境問題，新能源得到大規模推廣，于此同時，諸如電動汽車、變頻設備、LED照明燈、信息設備等直流負荷占總負荷的比例日益增加，而基于脈寬調制(pulsewidthmodulation，PWM)的直流微電網，作為分布式電源與直流負荷更高效率的接入形式，具有效率高、供電容量大、抗干擾性好、可靠性高、控制相對簡單、電能損耗低等優點，受到廣泛的關注。然而，保護技術作為直流微電網的應用瓶頸，仍處于理論研究階段。直流微電網保護所面臨的問題有：1)電容瞬間放電；2)器件脆弱性；3)保護整定困難。針對以上問題，本文對近年來的國內外前沿文獻進行綜述，為直流微電網保護的研究提供基礎。

1 論文所解決的問題及意義

本文的研究對象是兩電平VSC，基于目前已有的關于直流微網保護的研究成果，本文詳細分析了直流斷路器、直流系統接地方式、直流微網中切斷或限制故障電流的方法、保護原理等方面的研究現狀，指出直流微網保護研究面臨的關鍵問題，并展望了今后的發展方向，對進一步的理論研究，以至直流微網的發展和推廣具有重要意義。

2 論文重點內容

1）保護設備。可用于直流微電網保護設備包括熔斷器、混合式直流斷路器、直流塑殼/框架斷路器。其中，針對電動汽車的10ms開斷的熔斷器，可滿足直流微電網對速動性的要求，但僅可實現簡單的選擇性；混合式直流斷路器成本高昂，難以應用于中低壓系統；直流塑殼/框架斷路器成本較低，動作時間較快，結合適當的限流手段，可保證直流微網的安全性。

2）切斷或限制故障電流措施。由于直流微網故障后電容放電電流具有強沖擊性和快速性，同時應用了大量諸如IGBT、二極管等脆弱的電力電子器件，微網無法承受大電流，因此，快速切斷或限制故障電流是直流微網保護的首要難題，具體措施有：①斷開交流側斷路器，結合“握手”原理，可滿足選擇性要求，但速動性差、系統斷電時間延長，且未對電容放電的沖擊電流給予重視。②全控VSC，即使用可關斷器件替代VSC中的反并聯二極管，配合直流線路上的隔離開關和負荷側的儲能電容，可保證負荷不斷電，但全控器件數量翻倍，正常運行的損耗亦極大增加。③混合式直流斷路器切斷故障電流，因其成本原因無法廣泛應用于直流微網。④故障限流，由于現有技術不能在經濟性的前提下對直流故障快速切斷，故障限流受到學者們的重視，包括限流電抗器、電阻型超導限流器、固態限流器等。⑤截斷電容放電，即在DC-Link電容上串聯全控器件，截斷VSC故障電流的沖擊部分—電容放電電流，但交流電源通過二極管供給的故障電流仍會損壞二極管。

3）保護原理。①單端量保護。單端量保護通過延時實現選擇性，但由于直流微網對保護速動性要求苛刻，單端量保護難以滿足器件安全，而如果采用限流措施保證了器件安全性，單端量保護又出現難以整定的問題。另外，可以考慮而采取保護邊界加裝電抗器，以區分不同故障區域，但工程量較大。②基于通信的保護原理。包括基于多點信息的保護、電流差動保護，基本思想是：首先快速清除故障電流，之后利用暫態信息進行故障定位并隔離，最后恢復供電。當通信延時或失敗時，可采用“握手”方案作為通信失敗的后備。

3 結論

直流微網保護面臨的最大問題是二極管的脆弱性和故障電流之間的矛盾，解決思路包括限流技術、從VSC的設計上增大二極管容量、使用晶閘管或全控器件代替二極管、在增加簡單限流的基礎上，通過較為快速的斷路器保護二極管。保護原理方面，基于通信的廣域集成保護，是未來主要的研究方向。另外，由于缺乏直流微網實際工程，對于接地形式的研究進展緩慢，未來，隨著直流微網保護理論逐步成熟，在實踐經驗的基礎上對接地方式論證和選取至關重要。     來源：中國投資咨詢網