电动变桨系统通讯闪断故障排查及处理

电动变桨系统通讯闪断故障排查及处理

主讲人：吕瀚文目录1、

适用范围2、变桨通讯回路闪断故障描述

3、故障原因分析4、故障检查及处理方案

5、总结

1.适用范围本方法适用于风电机组主控与变桨控制器之间采用Profibus通讯，变桨控制器与变桨伺服之间采用

Canopen通讯的风电机组。变桨通信系统结构组成

变桨通信系统主要由四个部分组成，分别为主控MPC、滑环、3个变桨驱动器、通讯线和接头。变桨系统由三个轴柜组成，信号从塔基发出经机舱柜Profibus-DP转接模块到滑环，再有滑环传入到变桨系统，依次经由轴A轴B轴C，最后在轴C柜经过终端电阻形成完整的闭合通讯回路。2.变桨通讯回路闪断故障描述变桨通讯回路闪断是变桨内部的控制器与伺服驱动之间或者变桨控制器与风电机组主控之间的通讯瞬间断开，然后通讯又很快恢复的故障。按照变桨通讯出现闪断的位置，可把变桨通讯故障分为变桨控制器与风电机组主控的通讯故障以及变桨控制器与变桨伺服驱动的通讯故障。此故障有可能随着风电机组运行时间越久，而发生几率越高。3.故障原因分析变桨通讯闪断的故障源头非常多，一般较为常见的分为以下两种情况。如果风电机组之前一直运行良好，然后突然开始频繁闪断。可能原因是由于风电机组长时间运行振动导致通讯回路、通讯控制模块连接松动、断开或电气滑环长时间未维护造成。如果风电机组从安装运行开始就闪断不断，并经过全部检查还是未能解决，有可能因为风电机组系统接地不达标或者变桨系统内部通讯电缆与动力电缆靠的过近等原因导致。4故障检查及处理方案变桨通讯故障检查前先了解整个变桨通讯的拓扑结构及所有断开点。整个变桨的通讯拓扑如图1所示,变桨系统到主控之间采用

Profibus通讯，Profibus通讯线从机舱柜的DP模块链接到滑环，滑环连接到变桨PLC。变桨控制器与变桨伺服驱动之间采用Canopen通讯。出现闪断的时候先分析下是长时间运行后产生，还是该风电机组调试并网发电后就一直出现闪断问题。

图1为变桨与主控通讯拓扑示意图如果运行了一段时间后，出现闪断，应该按照如下步骤进行检测：1）主控的PLC

与变桨内部的控制器上各有一个

Profibus

通讯接头，见2图

。接头内部配置终端电阻，正常状态终端电阻阻值为

220

欧姆，务必确认终端电阻开关打到“On”上。断开一端的

Profibus

通讯接头，用万用表的欧姆档测量另外一端通讯接头，电阻值应该为220欧姆。如果电阻小于此值，

要用万用表通断档测量通讯的两根线是否与屏蔽线或接地线短接。如果电阻值过大，

查看终端电阻是否打开。

图2为Profibus通讯接头2）确认风电机组主控机舱控制柜内的

PLC

与导轨安装是否牢固，建议对主控

PLC重新插拔一次同时把锁定杆锁好，见下图；另外也要确认通讯的屏蔽线连接是否牢固，同时要确保通讯电缆屏蔽线

剥离的长度不要超过

5cm。

图3为通讯模块底座要与导轨连接示意图图

4.连接

PLC

的通讯电缆接地示意图3）从主控到滑环，从滑环到轮毂内部电缆都由航空接插件连接。要确认接插件里的公母插针（见下图）是否与卡槽牢固连接，可以用退针器稍微用力顶一下每个插针，以确认插针是否存在退针现象。同时还要确认接插件处的通讯电缆是否有断线的问题。图5为公母插头及退针示意图4）确认电气滑环是否有定期维护，可以打开滑环查看是否有积碳、跳针或油液进入。打开电气滑环密封罩，对滑道和电刷进行检测。一旦发现问题，要及时进行清理。切记更换电气滑环或者拆卸电气滑环需要进行断电。带电拔插连接头或电缆，极易损坏编码器。断电可以避免因静电或电压波动对编码器及其相关电路造成损害。以2.0MW为例，滑环到变桨共12根线（24v0v96°限位91°限位

维护

屏蔽接地

安全回路2根

安全链以及备用线）图6为电气滑环外部及内部滑道图滑环编码器图7为变桨外部

Profibus通讯线断开滑环编码器5）确认从滑环到轮毂内的通讯电缆，是否有扭转问题。如果通讯电缆扭结严重，需要更改整根通讯电缆。

图8为电气滑环到轮毂的电缆6）通讯电缆进入变桨控制柜后，经过防雷模块接到变桨控制器上，如图所示。可以不经过防雷模块直接把通讯电缆短接进行测试，如果通讯电缆短接后闪断问题解决，建议更换防雷模块。图9为通讯防雷模块图7）参考步骤

2和步骤

3对变桨内部的变桨

PLC或控制器进行检查，确保变桨控制器牢固安装。8）检查变桨

PLC

与三个轴柜的变桨伺服驱动器的通讯电缆，确保所有通讯接线以及相关屏蔽线牢固连接。同时要确保柜内的通讯线与

400V动力电缆不能有交叉走线。图

10.变桨柜内的CANopen通讯连接如果风电机组第一次并网调试时就频繁出现闪断，按照以上步骤检查的同时，还需要对整个风电机组相关部件进行检查。1）检查确认变桨内部变桨控制器与主控

PLC，或变桨控制器与变桨伺服驱动之间的通讯软件设置是否影响变桨通讯。一般变桨的通讯波特率设置为

500kb

，过高的波特率也会引起通讯丢包等通讯问题。变桨程序执行周期设定为奇数次，避免与主控程序的执行周期成整倍数关系。2）检查并确认整机的接地电阻是否符合标准要求，国标要求风电机组接地电阻不大于

4

欧姆。3）检查并确认风电机组的其他部件产生的电磁干扰是否过大，可以通过录波仪表进行电压或谐波监测。如果整个风电场电网为弱电网或其他电力电子部件滤波功能不好，也有可能会产生大量