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 ，

TwinCAT SAFE 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

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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TwinSAFE Verifier11_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210

1）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。