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浅析金风2.0MW机组变桨逆变器ok信号丢失故障处理思路

王运波

中电建新能源遵义风力发电有限责任公司,贵州遵,563000

摘要: 金风2.0MW机组变桨逆变器OK信号丢失的是比较棘手的一类故障,尤其是一些干扰导致的周期性故障,更是让人头疼不已。变桨逆变器OK信号丢失涉及的故障点有DP通讯故障、滑环、变桨逆变器AC-2,旋转编码器,KL4001模块,超级电容等。一般情况下找查该类故障较为费时,本文对直驱风电机组报出逆变器OK丢失故障的处理思路进行分享。
关键词: 变桨逆变器AC-2;旋转编码器; DP总线;滑环
DOI:10.12721/ccn.2022.157098
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1故障现象描述

现象一:某风电场B08机组报出3#变桨逆变器OK丢失故障, 1#叶片停在29.28度未顺桨,2#叶片停在28.48度未顺浆,3#叶片停在28.04度未顺浆,3支叶片角度相差0.8度。

现象二:某风电场A09机组电机组报出2#变桨逆变器OK丢失故障,1、2、3#叶片顺桨,数据发生瞬时丢包。

2初步分析

故障前、后的故障文件的分析是故障处理的一个重要过程,通过对数据的分析对比,可以排除一部分故障点,缩小故障处理过程中的检查范围,从而使故障处理过程更加专业、更加效率。

2.1先观察F文件,查看相关数据是否有异常

通过F文件数据,得出除了某支叶片瞬时变桨速度与给定变桨电机转速值有差异外,其他数值都正常,此时可以排除AC-2温度、变桨电机温度异常可能导致AC-2报警。

2.2打开B文件,对1、2、3#号叶片的超级电容高电压数值进行作图,从图看到某支叶片超级电容的电压对比另外两支叶片存在异常波动,可能存在NG5、超级电容工作异常导致AC-2输入电压异常而报出故障的可能。

2.3对1、2、3#号叶片角度数值进行作图,可见某支叶片角度在故障前没有进行顺浆动作,再结合F文件内该支叶片变桨速度与给定值的异常,不排电磁刹车回路故障的可能,经过现场人员登机检查,该支叶片变桨电机电磁刹车回路供电正常,电磁刹车点手动和自动变桨的情况下,变桨电机电磁刹车能够正常动作,可以排除电磁刹车回路的问题。

2.4对1、2、3#叶片变桨位置变化速率进行作图,发现某支叶片的变桨位置变化瞬时速率发生数据跳变,可能存在该支叶片的变桨电机的旋转编码器回路故障、KL4001模块故障。

2.5打开组态系统查看轮毂内各子站数据变化情况,可以判断某个子站通讯故障、滑环故障。

3故障处理过程

3.1将故障变桨柜打到手动状态,然后打开柜子进行检查。通过10A2模块(KL1104)1端口的闪烁次数我们可以得出AC-2的一些故障信息,此时端口一直闪烁4次。

AC-2故障处理指导:

3.1.1闪烁次数是1:逻辑故障,通常是内部看门口狗程序动作、EEPROM存储器读写故障、或AC-2内部逻辑故障。

处理方法:可以对AC-2进行重新断电上电操作,如果故障仍然存在,请更换AC-2,(有条件的现场可以尝试对AC-2的参数进行重新下载)。

3.1.2闪烁次数是2:启动故障、变桨命令方向故障、手闸故障、旋转编码器故障。

处理方法:检查AC-2上所有接线,包括与AC-2连接的端子和模块(如KL4001接线),如接线没有问题,进行进一步的排查。测量KL4001的1号口输出电压,正常情况下变桨不动作时其输出电压为4.8V-5.0V左右,如果测量电压不正常请更换KL4001模块,如输出电压正常,进行进一步的排查。通过B文件查看旋转编码器在报故障前数据有没有发生跳变,如果发生跳变请检查旋编的接线和旋编与电机尾部轴连接处的塑料块是否松动或尝试更换KL5001,检查旋编到KL5001的哈丁头处是否有针对地短接或虚接,检查从旋编到KL5001之间的端子排连接处接线是否松动,最后尝试更换旋转编码器。如果通过B文件查看旋转编码器在报故障前数据没有发生跳变,请更换AC-2。

3.1.3闪烁次数是3:AC-2内部电容充电失败、VMN低和VMN高故障。

处理方法:首先查看从AC-2到变桨电机的三相动力接线(尤其是电机接线盒内部和AC-2三相动力输出接线)是否松动、断开或磨损,是否对地短路或虚接,如一切正常。在接线盒处单独测量变桨电机绝缘电阻。如正常可以排除电机接线或电机问题,请进行进一步的排查。测量AC-2的“KEY”使能输入信号是否为+60VDC(测量K9继电器12 触点处电压是否为+60VDC)。如电压不正常:检查K9继电器是否正常(正常情况下不亮),如果K9长亮变桨重新断电上电,如K9还是不正常,请尝试更换KL2408(A5)。如果K9继电器不亮,首先检查K9的11-12触点是否导通,如果不导通,请更换K9。如果导通,请进行进一步的排查。测量端子X2-2直流电压,如果其不带电(60VDC),请检查F4保险或红色主断路器控制60V电源的触点是否正常。如果端子X2-2 有60V 电,测量X2-3,如果其不带电检查K3继电器,正常情况下K3应得电,测量其触点11-14应导通,如果K3亮而11-14不通,则更换K3继电器。如电压正常:继续对其他故障点排查。如果以上检查点经检查,都确定没有问题。

3.1.4闪烁次数是4:VACC故障、PEDAL线问题。

处理方法:这种情况一般是AC-2内部电位计有问题或NPOT和PPOT的信号线有问题,打手动前提下检查AC-2的接线或插头是否松动,插针是否有损伤。如接线没有问题请更换AC-2。

3.1.5闪烁次数是5:电流故障。

处理方法:AC-2重新断电上电,如机组仍然频繁报出此故障,请更换AC-2。

3.1.6闪烁次数是6:线圈短路、驱动器短路、接触器故障、输出故障。

处理方法:AC-2重新断电试更换AC-2。上电,有条件的情况,请重新下载AC-2的驱动程序。如机组仍然频繁报出此故障,请更换AC-2。

3.1.7闪烁次数是7:温度高故障、电机温度故障、温度变化故障。

处理方法:主控对温度也同时做了监控,一般温度故障都由主控报出,如果以OK信号的丢失的形式报出,请检查AC-2散热风扇是否堵塞,变桨电机风扇是否正常工作。如所有的风扇都正常工作,检查是否是KL4001损坏导致AC-2或变桨电机长时间工作温度升高,或机械问题导致变桨电流输出较高,导致过温。如以上情况都不存在,可能是温度传感器故障,可以测量温度传感器阻值判断其是否有问题或接线松动。如果主控没有报出故障,变桨报出OK信号,闪烁7次。而以上的故障点全部排查没有问题,可能是AC2内部检查板出现问题,请更换AC-2。

3.1.8闪烁次数是8:CAN通讯故障。

处理方法:检查AC-2接线,如果接线没有问题,请更换AC-2。

长亮:电池不充电故障。

处理方法:检查AC-2接线,并将AC2重新断电上电,如果故障仍然存在,请更换AC-2。

VACC故障(VACC NOT OK),PEDAL线问题(PEDAL WIRE OK ):AC-2故障说明这种情况一般是AC-2内部电位计有问题或NPOT和PPOT的信号线有问题,将2#变桨柜打到手动状态,检查AC2的接线或插头是否松动,插针是否有损伤。如接线没有问题请更换AC-2。

从AC-2-OK的说明,对照故障文件,此次故障10A2模块1号口AC-2故障灯闪烁次数为4,参照AC-2故障闪烁次数说明,问题部件锁定为AC-2,因现场目前无此备件,现场人员对此故障涉及的故障点通过检查和倒换的形式进行确认,处理步骤如下:

线路检查:检查AC-2上所有接线,包括与AC-2连接的端子和模块,没有发现接线松动等异常现象,测量KL4001的输出电压,在未变桨时正常的输出电压是4.8V-5.0V,而测得的电压是4.86V,所以KL4001模块没有问题。那么会不会是电磁刹车的问题导致变桨速度异常。我们手动进行变桨,发现电磁刹车动作正常,手动开桨时叶片瞬时变桨速度最快达到1.6deg/s,正常收桨叶片瞬时变桨速度为2.0deg/s,变桨的速度正常。

为确保KL4001模块、旋转编码器确无异常,现场把2#叶片变桨系统KL4001模块与1#叶片变桨系统KL4001模块与旋转编码器进行对换,在后续运行进行观察。该机组再次报出2#变桨逆变器OK信号丢失,判断出之前对换的KL4001模块与旋转编码器正常。

3.1.9子站通讯故障可以分以下三类: 

3.1.9.1报单一子站故障,即只有一个子站通讯不通或异常。 

3.1.9.2干扰等导致的规律性或不规律性周期故障,通讯时好时坏。

处理方法:检查变桨子站供电是否正常,检查终端电阻阻值是否正常(终端阻值 220 欧姆),检查 DP 头内屏蔽线路良好,若更换DP头后,要检查 DP 头插针是否完好固定是否紧固,检查 DP 头内接线是否正确及压线是否紧固,检查子站拨码是否正确等。变桨柜内信号防雷模块异常。

3.1.9.3多个子站通讯不通或异常。 

处理方法:可能是滑环原因,由于滑环长时间没有维护,容易报41,42,43,80变桨子站总结故障。对于滑环,要严格按照滑环的维护手册规定的维护周期用专用的维护材料进行维护。

4结束语

上述只是简单、片面的介绍了一点有关变桨逆变器OK信号丢失故障内容,该类故障由于涉及的节点较多,现场要通过故障文件的分析,还要结合个人故障处理经验积累,希望感兴趣的同行可以查找相关资料进行深入学习,在故障处理过程中可以大大减少处理故障的时间,在节省人力的同时缩短故障处理时间,提高了风电机组的可利用率。

参考资料:

[1]《金风2.0MW机组AC-2处理指南》

[2]《金风2.0MW机组通讯故障处理指南》

作者简介:

王运波,(1979一  ),男,注册安全工程、工程师,二级造价工程师,主要研究方向风电场安全管理、风电机组检修维护工作。