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随着社会的进步与发展,传统交流电网难以满足可再生能源的接入要求与用户对更高电能质量的需求。低压直流微电网由于能更好地兼容分布式能源、具有更好的供电质量及更低的传输损耗等优点获得了研究学者们的关注。低压直流微电网保护技术作为低压微电网大规模应用的关键技术,其发展一直受到缺乏实际运行经验和直流系统保护设备落后等原因的制约。故障特性分析是保护系统设计的理论基础和重要前提。现有的直流保护研究大多针对高压直流输电等应用场合,而低压直流微电网则缺乏相应的故障特性研究及故障保护方案及设备。基于此,本文以低压直流微电网为研究对象,分析了典型故障的过程及特性,针对极间短路故障设计了基于碳化硅(Silicon Carbide,SiC)结型场效应管(Junction Field Effect Transistor,JFET)的新型固态直流断路器,针对单极接地故障提出了基于小波变换(Wavelet Transformation,WT)的故障定位方法。本文的主要研究内容如下:(1)针对低压直流微电网缺乏故障特性研究的问题,通过理论分析及故障仿真探究其典型故障的特点。首先,对极间短路故障和单极接地故障的过程及特性进行了详细的理论分析,深入探讨了故障暂态时经历的不同阶段,在Matlab/Simulink中搭建了直流微电网模型进行故障仿真;根据理论分析和仿真结果,提出了低压直流微电网故障及保护的特殊性,为设计低压直流微电网保护方案提供了理论基础。(2)基于低压直流微电网极间短路故障的特殊性和直流系统缺乏有效断路设备的现状,提出了基于耗尽型SiC JFET的新型固态直流断路器,该断路器具有快速分断、控制简单等突出优点。首先,对新型直流断路器的拓扑进行设计,介绍其工作原理并进行优化,设计了断路器上下游之间的配合实现方案;在PLECS中搭建了断路器仿真模型进行仿真,并制作断路器样机进行实验;仿真和实验结果均验证了所提新型固态直流断路器的有效性。(3)针对低压直流微电网单极接地故障定位困难的问题,提出了一种基于小波变换的单极接地故障定位方法。首先,基于单极接地故障发生时系统对地电容的放电现象,提出以暂态共模电流(Common Mode Current)作为接地故障定位的原始信号;然后选取合适的小波函数对原始信号进行小波分解提取故障特征量,并设定合适的判据以区分不同的接地故障点;最后,提出了该接地故障定位方法的算法流程并通过修改接地电阻对方法进行了可行性验证。