1接地注意事项
DCMG接地和保护方案的目的是在故障条件下最大限度地保证人员和设备的安全。在这方面必须考虑:故障电流大小，接触电压、故障检测和电流限制。由于这些需求通常是相互对立的，在设计适合DCMG的接地方案时，必须进行一定的权衡。电网规范的要求之一就是要具有故障穿越能力，它要求在故障期间保持其母线电压稳定，并且需要DCMG控制方案参与故障期间母线电压稳定的维护。
2电力电子变换器在故障期间的行为
2.1G-VSC
G-VSC正极接地故障，接地故障电阻Rg的减小会导致电压波动较大，从而导致G-VSC失去控制。根据直流电压Vdc的不同，有3种不同的操作行为，即线性调制、过度调制、不规则调制。如果故障电阻很高，Vdc没有被拉到2以下，其中，是线路到G-VSC交流侧中性点电压，则G-VSC继续在线性调制区域工作。
如果稳定状态下Vdc被拉到2以下，则G-VSC在过度调制区域工作。
如果稳态Vdc低于1.35，则G-VSC不再是PWM控制，而是在一个不规则的方式下运行。
2.2DC/DC变换器
稳态下，ESS和PV电站都会产生接地故障电流，但前提是有闭合回路。故障可使Vdc脱离调节，但仍高于DC/DC变换器的输入电压Vin，变换器的额定电流将限制PV电站或ESS产生故障电流。然而，如果Vdc低于Vin，电感电流将无限制地增加，以致变换器控制也不能限制电流。因此，ESS和PV电站产生的接地故障电流将远高于最大额定电流。当故障电流流过二极管时，即使采用IGBT去饱和保护方案阻止IGBT操作，也不能限制电流。
3接地故障分析
3.1交流电网变压器中性点接地，直流母线隔离
3.1.1高接地故障电阻
在发生高阻接地故障后，Vdc被G-VSC控制系统恢复到额定值(图1a)。图1b为故障发生后直流正极相对于地的电位Vpoie+。如图1c所示，故障后Ig与Vpoie+具有相同的波形和频率，Ig的直流分量只能通过VSC的续流二极管。
对于高Rg，通过G-VSC的直流分量方向，从上端子向外为Ivsc+(图1d)，从下端子向内为Ivsc-(图1e)。对于PV电站电流Ipv和电流Iess，在稳态下，任何接地故障电流均不存在闭合回路。因此ESS和PV电站不给接地故障供电，只给负载电流供电，如图1f、1g所示。该接地配置可采用基于Ig测量的接地故障检测方案来检测高电阻接地故障。但如果Rg很高或接地不可靠，由于Ig很小，无法检测到故障，此时可采用绝缘监测进行检测，识别由接地故障引起的绝缘电阻下降。
图1DCMG中直流母线隔离、交流电网变压器中性点可靠接地时发生高Rg接地故障的电压和电流
图2DCMG中直流母线隔离、交流电网变压器中性点可靠接地时发生低Rg接地故障的电压和电流
3.1.2低接地故障电阻
如图2a所示，当Rg较低时，Vdc脱离调节。图2b为直流正极与地之间的电势，图2c为Ig的变化。故障发生后，Vdc随着直流侧电容Icap的放电而减小(图2d)。由于Vdc变化迅速，在稳定状态下，故障电流通过电容器。对于低Rg，PV电站电流Ipv和ESS电流Iess及故障电流存在闭合回路。Ipv的变化(图2g)和故障后的Iess(图2h)说明PV电站和ESS在这种情况下为接地故障供电。通过监测Ig可以检测这种类型的故障。
3.2交流电网变压器中性点隔离，直流母线中性点接地
直流母线中性点接地的优点是每极电压为极间电压的一半，直流母线中点可采用电容分压器或电阻分压器。接地故障发生后，稳态时，G-VSC，ESS和PV电站均不给接地故障供电，Ig的直流分量没有闭合回路流动。图3为Rg=0.1的仿真结果。不管Rg为多少，Vdc(图3a)可以保持在额定值。Ig(图3b)由G-VSC，ESS和PV电站和直流侧电容放电电流组成。Vpoie+(图3c)被拉到零且与Rg无关，这是直流正极电容器放电电流Icapl(图3d)造成的。VSC和ESS对故障电流的贡献分别如图3e、3f所示，该故障电流在负极电容处重新闭合，增大了Vpoie-(图3g)。由于电容器放电和充电会产生瞬态Ig，可利用基于故障检测方案的接地故障电流检测，绝缘监测装置也可用于检测这些高阻故障。表1总结了适用于各种接地配置的接地故障检测方案。
图3DCMG中直流中性点接地、交流电网变压器中性点隔离时发生低Rg接地故障的电压和电流
表1各种基础配置及其适合的接地故障检测方案
结语
本文研究了不同接地方式下直流微电网的接地故障特征，评估了设计考虑和权衡了选择接地配置。正确选择接地配置和接地故障检测方案，有利于DCMG安全可靠运行。最后，总结了适用于各种接地结构的故障检测方案，便于可靠的故障检测。
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