CN113725886A - 一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其包括：当系统面临连续换相失败风险时，通过调节逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，进而抑制直流连续换相失败；同时监测交直流混联系统的潮流变化，对交流传输系统进行过载风险判断；若存在过载风险，则启动火电机组调频系统降低有功输出，若火电厂调节水平无法有效减小系统潮流大范围波动，则采用风电机组主动功率控制的方法调节送端电网有功输出，降低交流传输系统过载危害。本发明方法既能够抑制直流连续换相失败，又能降低交流传输系统过载现象风险，有效地保证了含高比例风电送端电网交直流混联系统功率协调控制的灵活性、快速性和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，属于大电网稳定控制技术领域。
背景技术
我国风电基地与火电基地的建设在分布地区上高度重叠，并且都远离负荷中心，因此，风火打捆的发电方式得到广泛应用，而高压直流输电系统符合风火打捆发电过程中大容量、远距离输电的需求。结合传统的高压交流输电系统，风火打捆交直流混联外送系统将是电力系统的重要发展趋势。高压直流输电系统逆变侧换相失败是交直流混联输电系统最常见的故障之一，同时换相失败将引起直流传输系统功率大幅度跌落，系统潮流大范围转移，进而导致交流输电系统出现过载现象。因此，如何抑制交直流混联系统中的直流连续换相失败及其潮流大幅度波动是现代电力系统亟待解决的问题。
目前，对于抑制高压直流输电系统连续换相失败的研究较多。在设计规划方面，可配置静止无功补偿器(static var compensator，SVC)、静止同步补偿器(staticsynchronous compensator，STATCOM)等无功补偿设备，提升系统的无功电压支撑能力，降低换相失败风险。在控制策略方面，目前主流采用低压限流控制(voltage dependentcurrent order limiter，VDCOL)和换相失败预测控制(commutation failure preventioncontrol，CFPREV)的优化提升方法。CFPREV的研究相对较少，该控制方法可根据控制逆变器提前触发直接提升换相裕度，从而降低换相失败风险；VDCOL在低电压条件下限制直流电流，减小直流系统有功功率传输，从而降低系统连续换相失败的发生概率。
目前，对于交直流混联系统中交流传输系统过载现象的研究成果较少。一般采用潮流控制器改善交直流混联传输系统稳态潮流分布，但是其成本过高，建设难度较大。而对于暂态过程中功率冲击的调节策略，尚未有相关研究。在风火打捆交直流混联外送系统中，减小送端电网有功功率输出是解决系统潮流大范围转移的关键，一般可采用切机切负荷或火电机组调频的方法，前者存在过切除的问题，这将增加火电机组不必要的启停次数，并恶化风电机组的运行状态，导致相关经济收益减少，后者对含高比例新能源送端电网的功率调节作用十分有限，无法及时有效处理系统潮流波动问题。因此，快速有效地抑制直流连续换相失败，同时高效经济地降低直流连续换相失败后交流传输系统过载风险，对实现风火打捆交直流混联系统安全稳定运行具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中抑制直流连续换相失败时风火打捆交直流混联传输系统功率协调控制不足的问题，本发明提出了一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，分析风火打捆交直流混联外送系统的潮流分布特性，通过降低直流传输系统的无功需求来抑制直流连续换相失败，并主动控制送端电网风电机组有功输出，降低交流传输系统过载现象危害，以实现系统的功率协调优化控制。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：
本发明提出了一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，包括：
当直流传输系统发生直流换相失败后，通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，抑制直流连续换相失败；
当直流传输系统发生直流换相失败后，根据含高比例风电送端电网的交直流混联系统潮流变化，对交直流混联系统中交流传输系统进行过载风险判断；
根据过载风险判断结果，若交流传输系统存在过载风险，利用火电机组和风电机组调节送端电网有功功率输出，减少交流传输系统过载风险。
进一步的，抑制直流连续换相失败的方法为：
获取直流传输系统有功功率传输与无功功率消耗的关系式：
其中，Qdc表示直流传输系统的无功功率，Pdc表示直流传输系统的有功功率，φ表示直流传输系统的功率因数，γ为直流传输系统逆变侧换流阀的熄弧角，β为超前触发角；
根据直流传输系统有功功率传输与无功功率消耗的关系式，直流传输系统有功功率和无功功率成正比；通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，进而减少直流换相失败期间直流传输系统的无功需求，抑制直流连续换相失败。
进一步的，对交直流混联系统中交流传输系统进行过载风险判断的方法为：
当含高比例风电送端电网的交直流传输系统发生直流换相失败时，当交流传输系统的实时有功传输Pac高于交流传输线路功率传输极限Pacl，则判断交流传输系统出现过载现象；
在含高比例风电送端电网的交直流传输系统中，当直流传输系统逆变侧换相失败引起直流传输系统有功功率跌落后，若ΔPdc＞ΔPacl，则判断交流传输系统存在过载风险，其中，ΔPdc表示直流传输系统有功功率跌落的幅值，ΔPacl表示交流传输线路功率传输极限增量。
进一步的，直流传输系统有功功率跌落的幅值ΔPdc的表达式如下：
其中，ΔPe表示送端电网有功输出变化量，δ1为Eq与U2之间的相角差，Eq为发电机端电压，U2为交流传输系统B母线电压，θ为U1与U2之间的相角，U1为送端电网的电压，ΔU1为送端系统电压变化量，Xd为发电机直轴电抗，XT1和XT2分别为交流传输系统中交流线路两侧变压器等值电抗，Δδ1为直流传输系统发生换相失败时功角变化量，Δθ为U1与U2之间的相角变化量，XL为交流传输系统中交流线路电抗。
进一步的，根据过载风险判断结果，若交流传输系统存在过载风险，所述利用火电机组和风电机组调节送端电网有功功率输出的方法为：
分析含高比例风电送端电网中火电机组的调节能力，获得火电机组的最大可调整有功功率ΔPgmax；
若Pacl≤Pac-ΔPgmax，则通过火电机组调频控制减少含高比例风电送端电网有功功率输出，其中，Pacl表示交流传输系统的功率传输极限，Pac表示交流传输系统有功传输量；
若Pacl＞Pac-ΔPgmax，在不切机的条件下，分别通过火电机组调频控制和风电机组主动功率控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出。
进一步的，所述风电机组主动功率控制方法包括风电机组主动加速控制方法和风机桨距角主动控制方法。
进一步的，若Pacl＞Pac-ΔPgmax，在不切机的条件下，当风轮机械角速度小于风机最大转速wMmax时，分别通过火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出；当风电机组加速至风机最大转速wMmax后，如果送端电网有功功率输出还未达到降低交流线路过载风险的有功要求，则在火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法的基础上采用风机桨距角主动控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出，获得协调控制策略。
进一步的，风电机组主动加速控制方法包括：
设风电机组正常工作时的风轮机械角速度为wM，在不切机的条件下，令风轮机械角速度由wM加快至w'Mi，改变风能利用系数Cp，进而减小风电机组的有功功率输出，其中，wM＜w'Mi≤wMmax，wMmax为最大风轮机械角速度；
通过主动加快风轮机械角速度降低的有功功率输出为：
其中，ΔPwi表示主动加快风轮机械角速度后降低的风电机组有功功率输出，Pwi表示风电机组正常工作时的有功功率输出，P′wi表示风轮机械角速度加快至w'Mi后的有功功率输出，ρ为空气密度，S为风机叶片扫过一周的面积，Cpmax为风电机组的最大风能利用系数，C′p为风轮机械角速度加快至w'Mi后的风能利用系数，v为风机的输入风速。
进一步的，C′p的表达式如下：
其中，βw为桨距角，e为自然指数，R为风机叶片半径。
进一步的，风机桨距角主动控制方法包括：
通过控制安装在轮毂上的叶片以调节桨距角大小，改变风机叶片的气动特性，进而通过改变桨叶和整机的受力情况对风电场输出有功功率进行调节。
采用以上技术手段后可以获得以下优势：
本发明提出了一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，在直流传输系统出现换相失败后通过调整逆变侧直流电流指令CORDER，及时调节直流输送功率，进而减小直流传输系统恢复过程中的无功需求，从而有效抑制直流连续换相失败。与此同时，本发明通过分析含高比例风电交直流混联外送系统的潮流分布特性和火电机组调节能力，根据交流线路过载情况，在不切机的条件下既使用火电机组进行功率控制，又主动控制送端电网风电机组有功输出，具体的采用风机主动加速和桨距角控制方式，能够有效降低交流传输系统过载现象危害，从而实现系统的功率协调优化控制。
本发明方法既能够抑制直流连续换相失败，又能降低交流传输系统过载现象风险，有效地保证了含高比例风电送端电网交直流混联系统功率协调控制的主动性、有效性、灵活性、快速性和经济性。
附图说明
图1为本发明一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中含高比例风电交直流混联外送系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中交直流混联系统等值电路图；
图4为本发明实施例中风电主机功率控制策略示意图；
图5为本发明实施例中风电机组主动加速控制方法的原理图；
图6为本发明实施例中系统正常运行时的风电机组有功出力曲线图；
图7为本发明实施例中系统正常运行时的直流线路有功传输曲线图；
图8为本发明实施例中系统正常运行时的交流线路有功传输曲线图；
图9为本发明实施例中系统正常运行时的逆变侧熄弧角曲线图；
图10为本发明实施例中系统故障后不同控制方法下风电机组有功出力曲线图；
图11为本发明实施例中系统故障后不同控制方法下直流线路有功传输曲线图；
图12为本发明实施例中系统故障后不同控制方法下交流线路有功传输曲线图；
图13为本发明实施例中系统故障后不同控制方法下逆变侧熄弧角曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：
针对含高比例风电送端电网的交直流混联系统在直流连续换相失败时功率协调控制不足的问题，本发明提出了一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，主要包括抑制直流连续换相失败的方法和减少交流传输系统过载风险的方法，如图1所示，本发明方法具体包括如下步骤：
步骤A、当直流传输系统发生直流换相失败后，通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，抑制直流连续换相失败。
步骤B、当直流传输系统发生直流换相失败后，根据含高比例风电送端电网的交直流混联系统潮流变化，对交直流混联系统中交流传输系统进行过载风险判断。
步骤C、根据过载风险判断结果，若交流传输系统存在过载风险，利用火电机组和风电机组调节送端电网有功功率输出，减少交流传输系统过载风险。
在本发明实施例中，含高比例风电交直流混联外送系统的结构如图2所示，基于该交直流混联系统，获取直流传输系统有功功率传输与无功功率消耗的关系式：
其中，Qdc表示直流传输系统的无功功率，Pdc表示直流传输系统的有功功率，φ表示直流传输系统的功率因数，γ为直流传输系统逆变侧换流阀的熄弧角，β为超前触发角。在步骤A中，直流传输系统在换相失败后恢复阶段吸收无功越多，则逆变侧母线电压二次跌落的幅值就越大。因此，当系统存在较大风险发生连续换相失败时，降低直流恢复至正常状态运行时所需无功，即可降低电压跌落的幅值，从而有效抑制连续换相失败。
根据式(5)可知，直流传输系统的有功传输功率与无功功率成正比，因此，本发明方法在直流传输系统逆变侧发生首次换相失败后，立刻根据当前直流逆变侧有功功率大小生成逆变侧直流电流指令，通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，有效减少直流换相失败期间的无功需求，进而减少直流换相失败期间直流传输系统的无功需求，抑制直流连续换相失败。
直流连续换相失败将导致直流传输系统功率在暂态和稳态大幅度的跌落，若送端电网无法及时调节，直流传输系统跌落的有功部分将向与其相邻的交流联络线上进行传输，导致含高比例风电送端电网的交直流混联系统交流传输系统出现功率冲击现象，交流传输系统将面临过载的危害，因此，本发明在抑制直流连续换相失败的同时还需要对交流传输系统进行过载风险判断和控制。
本发明方法的步骤B的具体操作如下：
步骤B01、直流传输系统换相失败后会引起交直流传输系统大范围的潮流波动，对含高比例风电送端电网交直流传输系统的潮流变化进行实时分析。
在本发明实施例中，交流传输系统的等值电路如图3所示，其中，δ1为发电机端电压Eq与系统B母线电压U2之间的相角差，U2∠0，U1为送端交流系统电压，U1∠0，Xd为发电机直轴电抗，XT1与XT2为交流传输系统中交流线路两侧变压器等值电抗，XL为交流传输系统中交流线路电抗。
基于交流传输系统的等值电路，其交直流混联输电系统模型的平衡点功率表达式如下：
其中，Eq为发电机端电压，θ为U1与U2之间的相角。
直流传输系统连续换相失败后有功功率跌落值满足以下表达式：
其中，ΔPdc表示直流传输系统有功功率跌落的幅值，ΔPe表示送端电网有功输出变化量，Eq为发电机端电压，U2为交流系统B母线电压，U1为送端电网的电压，θ为U1与U2之间的相角，ΔU1为送端系统电压变化量，δ1为Eq与U2之间的相角差，Xd为发电机直轴电抗，XT1和XT2分别为交流传输系统中交流线路两侧变压器等值电抗，Δδ1为直流传输系统故障时功角变化量，Δθ为U1与U2之间的相角变化量，XL为交流传输系统中交流线路电抗。
步骤B02、基于潮流变化分析情况，当含高比例风电送端电网的交直流传输系统发生直流换相失败时，令交流传输线路功率传输极限为Pacl，功率传输极限增量为ΔPacl，当交流传输系统的实时有功传输Pac高于交流传输线路功率传输极限Pacl，则判断交流传输系统出现过载现象。
步骤B03、基于潮流变化分析情况，在含高比例风电送端电网的交直流传输系统中，当直流传输系统逆变侧换相失败引起直流传输系统有功功率跌落后，若ΔPdc＞ΔPacl，则判断交流传输系统存在过载风险。
在本发明实施例中，交流传输系统功角的关系如下：
其中，Pac表示交流传输系统有功传输量，ΔPac表示直流传输系统故障时的功率变化量，K为斜率，Δfac为交流传输系统的频率变化量。
根据公式(8)、(9)可知，当交流传输系统存在过载风险或出现过载现象时，可以通过调节送端电网的有功输出来有效降低交流传输系统过载危害。
当出现直流连续换相失败系统潮流大幅度转移时，可以采用火电机组进行送端电网功率控制；在含高比例风电机组的送端电网中，传统火电机组的调频能力有限，在火电机组调节有功能力不足的情况下一般会采取切机切负荷的方式，解决交流传输系统过载现象问题，但这种方式较为保守，无法充分发挥新能源功率调节的优势。本发明方法不切机的条件下提出了包括暂态和稳态两种状态下的功率协调控制策略，通过风电机组主机功率控制策略来调节交流传输系统的功率，降低交流联络线过载现象，具体的通过风机主动加速和桨距角控制这两种方法调节风电场群有功出力，使其参与到交直流混联系统功率调节当中，如图4所示。
在本发明实施例中，步骤C的具体操作如下：
步骤C01、若交流传输系统存在过载风险，分析含高比例风电送端电网中火电机组的调节能力，获得火电机组的最大可调整有功功率ΔPgmax。
步骤C02、设交流传输系统的功率传输极限为Pacl，功率传输极限增量为ΔPacl，火电机组可调节的有功功率为ΔPg。若交流传输系统满足Pacl≤Pac-ΔPgmax，则启动火电机组调频控制，减少含高比例风电送端电网有功功率输出ΔPg，可在不切机切负荷的情况下，有效降低直流连续换相失败对交流传输系统暂态及稳态的过载危害。
步骤C03、若火电机组调节有功能力不足，即Pacl＞Pac-ΔPgmax，在常规控制方法中将采取切机切负荷的方法，但是该方法存在过切除的问题，这将增加火电机组不必要的启停次数，并恶化风电机组的运行状态。
为了避免上述问题，本发明方法在不切机的条件下，通过火电机组调频控制和风电机组主动功率控制方法共同减少含高比例风电送端电网有功功率输出，一方面通过火电机组调频控制减少ΔPgmax的有功功率输出，另一方面采用风电机组主动功率控制方法进一步减少含高比例风电送端电网有功功率输出，从而避免交流传输系统在暂态和稳态过程中出现过载现象。
风电机组主动功率控制方法还包括风电机组主动加速控制方法和风机桨距角主动控制方法。若Pacl＞Pac-ΔPgmax，在不切机的条件下，当风轮机械角速度小于风机最大转速wMmax时，分别通过火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出；当风电机组加速至风机最大转速wMmax后，如果送端电网有功功率输出还未达到降低交流线路过载风险的有功要求，则在火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法的基础上采用风机桨距角主动控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出，获得协调控制策略。
风电机组主动加速控制方法的具体操作为：
风机处于正常工作状态时，采用MPPT工作模式，即工作在风能利用系数最高的位置上，设此时的风轮机械角速度为wM，在不切机的条件下，如图5所示，令风轮机械角速度由wM加快至w'Mi，风机开始偏离最佳叶尖速比λopt并下降至λ′opt，可以改变风能利用系数Cp，进而减小风电机组的有功功率输出，其中，wM＜w'Mi≤wMmax，wMmax为最大风轮机械角速度。
通过主动加快风轮机械角速度降低的有功功率输出为：
其中，ΔPwi表示主动加快风轮机械角速度后降低的风电机组有功功率输出，Pwi表示风电机组正常工作时的有功功率输出，P′wi表示风轮机械角速度加快至w'Mi后的有功功率输出，ρ为空气密度，S为风机叶片扫过一周的面积，Cpmax为风电机组的最大风能利用系数，C′p为风轮机械角速度加快至w'Mi后的风能利用系数，v为风机的输入风速。
C′p的表达式如下：
其中，βw为桨距角，e为自然指数，R为风机叶片半径。
风机桨距角主动控制方法的具体操作为：
通过控制安装在轮毂上的叶片以调节桨距角大小，进而改变风机叶片的气动特性，通过改变桨叶和整机的受力情况对风电场输出有功功率进行调节，达到改善桨叶和整机的受力情况以及高风速时调整输出功率并保持其平稳的目的。
本发明采用了基于改善系统无功需求的连续换相失败抑制方法、换相失败潮流分析与控制方法、风电主动参与换相失败功率协调控制方法。基于改善系统无功需求的连续换相失败抑制方法根据连续换相失败发生风险程度，通过调节逆变侧直流电流指令降低传输系统有功功率，改善系统无功需求从而抑制直流连续换相失败；换相失败潮流分析与控制方法通过对交流传输系统过载能力及火电厂调节能力分析，可判断是否采用切机切负荷或风电主动功率控制的策略进行交直流传输系统的协调控制；风电主动参与换相失败功率协调控制方法采用风机主动加速降功率的方法减小送端电网有功输出，若转速达到风机最大转速，可采用桨距角控制的方法进行送端电网调节。
为了验证本发明的效果，本发明实施例给出如下实验：
在电磁暂态仿真软件PSCAD中搭建如图2所示的风火打捆交直流混联外送系统模型，风电机组的额定容量为1800MW，火电机组的额定容量为1200MW；高压交流线路电压等级为330kV，额定容量为1600MW；LCC型高压直流线路电压等级为500kV，额定容量为1000MW。在含高比例风电交直流混联外送系统正常运行时，风电场风速为13m/s，系统中相关电气量曲线如图6～9所示，风电机组有功出力为1240MW，直流线路有功传输为960MW，交流线路有功传输为1300MW，直流线路逆变侧熄弧角保持在。
设置直流传输系统逆变侧换流母线处在1s时发生三相接地故障，故障持续时间为0.05s，直流传输系统逆变侧发生直流换相失败，分别通过以下3种方法抑制直流连续换相失败：
控制方法1：采用CIGRE标准测试模型控制。
控制方法2：通过调节逆变侧直流电流指令，降低直流传输系统有功传输大小，减小系统无功需求。
控制方法3：在控制方法2的基础上，采用风电机组主动功率控制方法，减小送端电网有功输出，即本发明方法。
采用3种控制方法后系统中各电气量的仿真曲线如图10～13所示。
采用控制方法1时，从图11中可以看出，在风电机组有功出力保持不变的情况下，熄弧角连续两次跌落至1.5°，可判断系统发生连续换相失败，直流传输系统有功功率连续两次跌落了450MW，同时交流传输系统出现了两次暂态过载情况，峰值达到了1520MW，而系统在1.35s时恢复稳态工作。
采用控制方法2时，考虑到数据采集需要20ms，因此在发生首次换相失败20ms后，采用控制方法2可减小直流传输系统的无功需求，有效避免连续换相失败发生。但送端电网有功功率输出未发生改变，直流传输系统有功功率降低，必然导致交流传输系统在暂态和稳态过程都有较为明显的过载现象，其中，暂态过载的峰值与采取控制方法1的过载现象峰值相似，但由于调整了直流传输有功功率，在抑制直流连续换相失败后，交流传输系统稳态有功功率增加了8％，长时间处在过载状态，如图12所示，系统存在跳闸风险。
采用控制方法3时，可在抑制直流连续换相失败的同时减小交流传输线路过载现象的风险。在检测到逆变侧首次换相失败发生20ms后，进行风机主动加速控制及桨距角主动控制，风电机组不再处于MPPT出力工作方式，风电场有功输出明显降低，如图13所示。采用本发明方法，不但消除直流连续换相失败抑制后交流传输系统稳态有功功率的过载现象，使其恢复至正常运行的状态，而且将换相失败期间对交流传输系统有功功率冲击峰值由1520MW降低至1400MW以内，有效降低了系统可能存在跳闸等故障发生的可能性。
本发明方法在直流传输系统出现换相失败后通过调整逆变侧直流电流指令及时调节直流输送功率，从而有效抑制直流连续换相失败；与此同时，本发明还可以在不切机的条件下分别使用火电机组和风电机组减少送端电网有功输出，降低交流传输系统过载现象危害，以实现系统的功率协调优化控制。本发明方法既能够抑制直流连续换相失败，又能降低交流传输系统过载现象风险，有效地保证了含高比例风电送端电网交直流混联系统功率协调控制的主动性、有效性、灵活性、快速性和经济性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，包括：
当直流传输系统发生直流换相失败后，通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，抑制直流连续换相失败；
当直流传输系统发生直流换相失败后，根据含高比例风电送端电网的交直流混联系统潮流变化，对交直流混联系统中交流传输系统进行过载风险判断；
根据过载风险判断结果，若交流传输系统存在过载风险，利用火电机组和风电机组调节送端电网有功功率输出，减少交流传输系统过载风险。
2.根据权利要求1所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，抑制直流连续换相失败的方法为：
获取直流传输系统有功功率传输与无功功率消耗的关系式：
其中，Qdc表示直流传输系统的无功功率，Pdc表示直流传输系统的有功功率，φ表示直流传输系统的功率因数，γ为直流传输系统逆变侧换流阀的熄弧角，β为超前触发角；
根据直流传输系统有功功率传输与无功功率消耗的关系式，直流传输系统有功功率和无功功率成正比；通过逆变侧直流电流指令降低直流传输系统有功功率，进而减少直流换相失败期间直流传输系统的无功需求，抑制直流连续换相失败。
3.根据权利要求1所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，对交直流混联系统中交流传输系统进行过载风险判断的方法为：
当含高比例风电送端电网的交直流传输系统发生直流换相失败时，当交流传输系统的实时有功传输Pac高于交流传输线路功率传输极限Pacl，则判断交流传输系统出现过载现象；
在含高比例风电送端电网的交直流传输系统中，当直流传输系统逆变侧换相失败引起直流传输系统有功功率跌落后，若ΔPdc＞ΔPacl，则判断交流传输系统存在过载风险，其中，ΔPdc表示直流传输系统有功功率跌落的幅值，ΔPacl表示交流传输线路功率传输极限增量。
4.根据权利要求3所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，直流传输系统有功功率跌落的幅值ΔPdc的表达式如下：
其中，ΔPe表示送端电网有功输出变化量，δ1为Eq与U2之间的相角差，Eq为发电机端电压，U2为交流传输系统B母线电压，θ为U1与U2之间的相角，U1为送端电网的电压，ΔU1为送端系统电压变化量，Xd为发电机直轴电抗，XT1和XT2分别为交流传输系统中交流线路两侧变压器等值电抗，Δδ1为直流传输系统发生换相失败时功角变化量，Δθ为U1与U2之间的相角变化量，XL为交流传输系统中交流线路电抗。
5.根据权利要求1所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，根据过载风险判断结果，若交流传输系统存在过载风险，所述利用火电机组和风电机组调节送端电网有功功率输出的方法为：
分析含高比例风电送端电网中火电机组的调节能力，获得火电机组的最大可调整有功功率ΔPgmax；
若Pacl≤Pac-ΔPgmax，则通过火电机组调频控制减少含高比例风电送端电网有功功率输出，其中，Pacl表示交流传输系统的功率传输极限，Pac表示交流传输系统有功传输量；
若Pacl＞Pac-ΔPgmax，在不切机的条件下，分别通过火电机组调频控制和风电机组主动功率控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出。
6.根据权利要求5所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，所述风电机组主动功率控制方法包括风电机组主动加速控制方法和风机桨距角主动控制方法。
7.根据权利要求6所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，若Pacl＞Pac-ΔPgmax，在不切机的条件下，当风轮机械角速度小于风机最大转速wMmax时，分别通过火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出；当风电机组加速至风机最大转速wMmax后，如果送端电网有功功率输出还未达到降低交流线路过载风险的有功要求，则在火电机组调频控制和风电机组主动加速控制方法的基础上采用风机桨距角主动控制方法减少含高比例风电送端电网有功功率输出，获得协调控制策略。
8.根据权利要求6所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，风电机组主动加速控制方法包括：
设风电机组正常工作时的风轮机械角速度为wM，在不切机的条件下，令风轮机械角速度由wM加快至w′Mi，改变风能利用系数Cp，进而减小风电机组的有功功率输出，其中，wM＜w′Mi≤wMmax，wMmax为最大风轮机械角速度；
通过主动加快风轮机械角速度降低的有功功率输出为：
其中，ΔPwi表示主动加快风轮机械角速度后降低的风电机组有功功率输出，Pwi表示风电机组正常工作时的有功功率输出，P′wi表示风轮机械角速度加快至w′Mi后的有功功率输出，ρ为空气密度，S为风机叶片扫过一周的面积，Cpmax为风电机组的最大风能利用系数，C′p为风轮机械角速度加快至w′Mi后的风能利用系数，v为风机的输入风速。
9.根据权利要求8所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，C′p的表达式如下：
其中，βw为桨距角，e为自然指数，R为风机叶片半径。
10.根据权利要求6所述的一种抑制直流连续换相失败的交直流混联系统功率协调控制方法，其特征在于，风机桨距角主动控制方法包括：
通过控制安装在轮毂上的叶片以调节桨距角大小，改变风机叶片的气动特性，进而通过改变桨叶和整机的受力情况对风电场输出有功功率进行调节。
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