明阳风力发电机组主控系统调试过程中故障分析与处理

产品与解决方案2011年第3期73明阳风力发电机组主控系统调试过程中故障分析与处理刘英杰（华能包头风力发电有限公司，内蒙古包头014010）摘要本文通过总结茂明二期风电项目风机调试当中的实际经验，介绍了明阳MY1.5se型1.5MW风力发电机组的主控系统，以及现场调试过程中发现的问题及故障处理过程，对一些常见主控系统故障进行了介绍。关键词：风力发电机组；调试；故障1引言华能茂明二期风电项目风机采用明阳MY1.5se型1.5MW风力发电机组，该机组为双馈线风力发电机组，控制系统采用德国Beckhoff的硬件和软件系统（实时软PLC“TwinCAT”和嵌入式PC（CX1020）），主要部件组成如下：（1）塔基控制柜：位于风机底层。（2）机舱控制柜：位于风机机舱内。2主控系统原理及调试常用代码整个控制系统以总线方式连接，控制柜质检通过光纤现场总线进行通信，通过CANbus接口实现振动监控和变频器的连接，通过Profibus接口实现变桨系统的连接，通过EtherNET接口将风机接入以太网组成集散控制系统，另有近200多个IO点直接接入控制系统。该控制系统拥有两个分离的EtherCAT（开放的实时以太网络通信协议）控制环，一个用于风机内部，一个用于高速风场通信。通过EtherCAT总线冗余提高了安全性和可靠性。扫描时间为1ms，TwinCATSAFE安全端子独立于CPU运行，当CPU出现故障时，安全系统保证机组在极端情况下的顺利停机。2.1安全链的工作原理安全链是独立于计算机系统的最高一级保护措施。采用反逻辑设计，将导致风力发电机组处于危险状态的故障接点串联成一个回路，一旦其中任何一个接点动作断开，安全链将断开，触发紧急停机。紧急停机后，只能手动复位后才能重新起动。风力发电机组安全链中包含的接点有：（1）塔基急停按钮信号。（2）机舱急停按钮信号。（3）变桨急停信号。（4）PCH振动大急停信号。（5）扭缆开关保护信号。（6）超速监视器超速信号。（7）PLC系统故障。机组安全链中任意接点断开都将引起机组急停，急停包括两个状态：急停1（刹车模式200）和急停2（刹车模式210）状态。急停1状态由除急停按钮以外的安全链接点中的其他接点断开引起，急停2状态由急停按钮触发引起。2.2安全链断开后，机组动作描述PLC发出变桨紧急顺桨（EFC_signal）信号（389K4由吸合位置复位,205U3的1，2端子之间电压为0）。机组紧急快速停机，变桨由蓄电池供电转到91º。机舱DO输出24VDC电源断开（389K2由吸合位置复位，378ST0的2，3端子之间电压为0），输出指令切断。当主轴转速低于转速监视器设定抱闸转速时，转子制动器抱闸。2.3刹车模式200、刹车模式210机组急停故障代码，机组安全链中任意节点断开都将引起机组急停，急停按钮引起的急停及为刹车模式210，急停按钮外的安全链接点引起的急停为刹车模式200。3主控系统的调试本部分调试致是主控系统的调试检查项目，以产品与解决方案2011年第3期74下过程认为变频、变桨、偏航等系统调试已调试完毕，风机控制系统调试主要分为以下几个步骤。3.1通电前检查主要检查控制系统内各部件固定，接地网连接可靠，内部电源回路连接正确，各系统之间通信线缆或光纤连接正确。检查柜内连接线绝缘良好。3.2通电后检查通电后，逐级、逐个开关合闸，并测量、检查、记录开关出口端电压。（1）将做好的系统Ghost至主控PLC的CF卡中。（2）为确保系统内程序正常，可对系统内各程序进行重新安装确保程序的完整性。（3）设定本机的IP地址。（4）用笔记本连接PLC设定各项参数。（5）检查各系统与主控系统通信正常。（6）检查接入主控系统各IO信号是否正确。（7）复位安全链，检查各安全接点断开是否能够引起机组急停（即刹车200和刹车210模式），并检查机组动作逻辑是否正确。（8）在安全链正常时，且各设备的相关保护条件不成立，通过控制面板的手动控制界面可进行手动控制，检查各部分能够正常动作。（9）经过以上调试，主控系统调试基本完成，可以进行风机的并网、超速等试验。4主控系统调试中的故障及处理方法4.1无法搜到WinCE系统原因及解决方法：（1）本机与WinCE不在同一个域中。检查本机的IP地址是否为192.168.1.XXX。（XXX为1~255任意数）。（2）系统GHOST不正常，或未进行GHOST；重新GHOST系统。（3）PLC的IP地址与本机一致；更换本机调试电脑的IP地址。在PLC处于运行模式下搜索系统，确保本地连接正常。如果搜索一次两次搜索不到，可以多搜索几次。4.2搜索系统模块时，无法搜索到部分模块原因及解决方法：（1）模块通信故障，能搜索到塔基柜模块，无法搜索到机舱柜模块。检查光纤通信，交换通信端口，检查光纤盒通信端口，直到光电转换器3个指示灯全亮且呈闪烁通信正常。（2）模块故障检查所有模块数量、类型、位置是否正确；更换终端模块KL9010。从能搜索到的模块开始，按照模块顺序逐一增加下一个模块和终端模块KL9010。重新搜索直到找到问题模块。检查问题模块接线、更换模块。通常是光纤通信不对引起。可交换通信端口。但有时是模块接触不良导致，建议在调试前先将所有模块压紧。4.3无法下载安全链原因及解决方法：（1）找不到安全链序列号1）检查安全链模块KL6904序列号。2）重新运行系统。3）更换KL6904。（2）KL6904序列号错误检查搜索KL6904序列号与模块本身序列号是否一致。（3）密码错误重新输入密码，重新下载。（4）无TwinSAFEVerifier11_09安装软件TcSAFEVerifier11_09.exe即可。（5）以上条件都正常，就是无法下载安全链。TwinCAT程序库文件不全，补充库文件。需要注意的是，安全链的下载是在模块搜索和运行正常的基础上进行的。一般是KL6904序列号引起。4.4安全链无法复位原因及解决方法：（1）刹车模式2101）由轮毂急停导致的，检查机舱柜轮毂急停信号是否短接（LUST系统短接，联调SSB系统时不短接，单调主控时短接）。2）机舱急停触发、拔出机舱急停。如果拔出后仍然报机舱急停故障，检查机舱急停信号输入线路是否正确。3）塔基急停触发、拔出塔基急停。如果拔出后仍然报塔基急停故障，检查塔基急停信号输入线路是否正确。（2）由PCH引起的刹车模式200。1）检查PCH是否安装，并给PCH复位（将25针脚插头的25脚接0伏2秒左右）。2）检查25针脚插头接线是否正确。产品与解决方案2011年第3期75（3）其他问题导致的刹车模式2001）检查安全模块需要短接的通道是否短接（厂内调试）2）检查所有的安全模块KL6904、KL2904、KL1904的序列号和模块状态是否正常。3）检安全链模块接线是否正确。4）接触器或者继电器输入线圈电阻失效导致安全链输出端口错误。5）以上都正常，对照原理图将安全链该短接的输入都短接，再复位安全链。复位成功，则逐一恢复接线，直到找出问题通道。然后检查该通道的所有接线以及元器件。例如：常开常闭点的检查和继电器电阻检查6）如果复位不了，可更换安全链模块。4.5刹车模式199，安全链复位不了对照原理图检查需要短接安全链模块通道是否短接，例如：顺时针解缆和逆时针解缆。4.6远程无法复位安全链本地可以复位安全链检查塔基和机舱是否处于机组维护模式。取消机组维护模式。首先可通过状态代码界面确定是3种急停中的哪种急停导致的故障。然后重点检查其急停按钮和回路。检查时应先按照解决方法由1到4逐一检查。在前几项正常的情况下采用5检查。4.7强制输出，接触器无动作原因及解决方法：（1）安全链没有复位复位安全链。（2）接线检查输出通道信号是否正常。输出通道到元器件的接线是否正常。（3）元器件通道信号输出正常、接线无误、更换元器件。4.8动作接触器和空开，检测不到输入信号原因及解决方法：（1）检查检查元器件侧的接线和元器件到输入模块通道的接线是否正常。（例如元器件的信号辅助触点常开常闭接线是否正常）。（2）元器件元器件动作后，辅助触点无动作。更换元器件。（3）模块以上两点都正确，有信号输入模块，可系统读不到信号。检查模块是否链接到系统。刷新模块最后更新模块。4.9PCH通信不正常原因及解决方法：（1）接线导致检查EL6751模块插头接线是否正常。模块端和PCH端通信插头的3、8针脚接线是否一致。（2）终端电阻检查通信头两端是否都焊接有120Ω的终端电阻。（3）屏蔽线检查屏蔽线有没有接到位。（4）25针插头接线错误检查25针脚插头电源输入是否正常。（5）PCH参数设置错误重新设置PCH参数。4.10PCH无法复位原因及解决方法：（1）接线错误对照原理图检查PCH的25针脚接线。（2）PCH内部故障接线无误时，更换PCH。通常用硬件线复位，即将25针脚接0伏2秒以上。5调试过程分析风机控制调试过程，主要要注意不要有漏项，尤其是安全链内的各接点检查。调试过程中出现的问题大部分是由于接线错误或接线接触不良引起的，很少是由于元件损坏引起的，因此出现问题，应首先考虑接线检查。控制通信问题多是由于软件设置引起，例如IP地址设定等，因此，出现问题应首先检查各参数设定是否正确，检查程序是否完整。总之，风机调试要做到细致入微，做到按部就班，不可操之过急，以免因为疏漏造成风机故障。参考文献[1]广东明阳风电产业集团有限公司.MY1.5MW风力发电机组作业指导文件.[2]广东明阳风电产业集团有限公司.MY1.5MW风力发电机组用户操作手册.作者简介刘英杰（1982-），工程师，现从事风电建设管理工作。