随着新能源技术的发展,微电网作为可再生能源接入电网的一种形式已经成为发展趋势。为消纳风光等电源的随机性和间歇性,储能系统成为微电网中不可或缺的重要组成部分。基于新一代电力电子技术的超级电容储能系统具有响应速度快,部署灵活,效费比高等优点,具有广阔的发展前景。但是,由于超级电容具有能量密度低、单体电压低等缺点,在电网中应用需要解决大规模集成问题。在超级电容规模化集成使用技术中,需要解决大量串联的超级电容电压不均、故障难以检测和电容值难以测量、参数难以识别等问题。为此,本文围绕超级电容储能系统的串联电容器均压、电容器在线故障状态检测和超级电容器电容测量与参数识别等关键技术问题开展研究,主要研究成果如下：1)提出了采用开关与电容电感网络结合的并联电容均压电路和基于改进离散时域法的状态变量曲面分析方法。理论分析、仿真实验和物理实验结果表明：该均压方法在超级电容组静置、充电和放电全运行工况下都具有显著的动态均压作用,并且具有均压速度与串联电容数量相关性小、采样电路精度要求低和控制电路计算量小的特点,与以往方法相比较好地解决了多级超级电容串联均压问题。2)将聚类方法用于超级电容器故障检测,提出了基于欧式距离指标的最佳k均值聚类的超级电容模组故障检测新方法。该方法通过测量电容器电压信息来判断故障电容器,采用本文提出的欧式距离指标对电容器端电压中提取的特征样本向量进行最佳k均聚类分析,从分类结果中判断串联模组内的故障电容器。仿真实验结果表明,该方法能够在各种运行工况下正确地检出故障电容器。与以往方法相比这种方法避免了超级电容容值参数的计算,对传感器数据要求低,便于工程实现。3)提出了基于电流电压量测值的超级电动态容值间接测量方程。这种测量模型可以在超级电容值随电流或电压变化的情况下测量实时电容。基于该测量方程的超级电容在线最小二乘参数估计可以获得超级电容关于电流或电压变化函数的系数。仿真实验结果表明,本文提出的方法在噪声环境下可以识别电容为线性、二次多项式函数情况下的函数系数,通过函数的参数估计能够较为准确地估计超级电容器的电容值,与以往两时刻分段线性化间接测量方法相比测量精度和对电容非线性变化的适应性均有较大的提高。4)提出了一种基于动态分段法的超级电容充电控制策略。结合提出的超级电容在线故障检测方法开发设计了超级电容故障检测软件系统,该系统将电容测量、参数识别和故障模组聚类检测方法有机结合实现对超级电容储能系统的故障筛选与故障识别。