风电机组PLC 安全链反馈丢失故障原因分析及处理

陈飞

（国家电投集团广西灵山大怀山新能源有限公司，广西 灵山 535400）

风电机组PLC 安全链是整个风机系统的重要保护之一，尤其是出现风机致命故障时，PLC 安全链系统能快速将风机切换至安全停机状态，从而保护风机安全稳定并网。但由于PLC 安全链系统控制电缆磨损或风机偏航扭揽动作等原因，均会造成机组PLC 安全链信号误动作，从而导致风机警告故障误停机。本文针对怀山风电场风电机组PLC安全链反馈丢失故障情况进行详细分析。

1 故障情况

国家电投集团怀山风电场位于广西钦州市灵山县新圩镇、佛子镇一带山脊，距灵山县约25km，距钦州市约134km，总装机容量200MW，共安装了93台金风科技永磁直驱型风力发电机。2020年4月9～22日期间，怀山风电场50号机组重复报出1号柜PLC安全链反馈丢失故障，导致风机警告故障停机，故障代码11815、11809[1]。查看故障文件发现机组变流系统至主控系统反馈信号异常，机组故障停机前51.74秒出现信号频繁告警，由于机组PLC安全链在运行并网过程中持续保持通畅状态，告警信号却处于丢失现象，变流系统至主控系统反馈信号出现不连续中断，变流系统未发出故障信息，机组PLC安全链重复警告故障停机。

2 现场检查与测试

通过调取机组主控系统数据可知，由于主控系统报出1 号柜PLC 安全链反馈丢失故障，但变流系统却未显示故障判定，机组PLC 安全链触发故障点处于主控系统至变流系统回路之间，结合金风科技2.0MW 主控柜I 型电气原理图[2]，下面逐一分析主控故障文件11809 和11815 故障代码。

2.1 风机故障代码11809 为机组PLC_安全链反馈急停，PLC 未检测变流器自身故障的情况下，安全链状态反馈触点断开且持续时间4ms 以上作为故障触发的条件。若复位过程安全继电器的4个指示灯始终不亮，一是检查主控、变流急停按钮是否为旋起状态；二是根据电气原理图检查安全链回路DC24V 供电是否正常；三是复位过程安全继电器4 个指示灯亮起后又熄灭，则检查PLC 安全链状态监测回路是否存在断路或接触不良等现象；四是检查主控柜安全继电器本身是否损坏而导致触点无法正常动作。

2.2 故障代码11815 为风机主控急停，根据故障信息检查主控是否故障（尤其是水冷故障）；一是检查变流器与主控接线是否存在虚接、错接、短路；二是检查主控系统PLC 安全链是否能够正常工作，确认不存在死机现象；三是查看主控网页下发变流器控制字中是否存在故障。

2.3 按照故障代码解析，检查机组PLC 安全链回路是否存在损坏及线路虚接现象[3]。

第一步检查主控系统继电器及回路是否工作正常，判断继电器线圈常闭触点是否存在未吸合导致故障误报出现象，此时进行更换继电器却未发现故障消除，从而排除继电器损坏导致机组PLC故障信号频繁告警。

第二步检查机组PLC 安全链接线端子、主控柜急停按钮触点、机舱柜急停按钮是否存在松动及虚接现象，测量主控柜哈丁头至变流柜哈丁头回路是否正常，进一步排除由于主控柜及机舱柜二次设备回路虚接造成PLC 安全链故障告警。

第三步排查是否控制系统模块失效导致机组PLC 安全链故障的可能性，检查主控柜到变流柜的连接芯线是否出现虚接现象，测量主控柜哈丁头接线端子至变流柜哈丁头接线端子电阻值，检查结果未发现电缆磨损、破皮、虚接等异常现象。

第四步判断主控系统、变流系统是否误报主控急停命令信号[4]，由于主控系统输出的变流急停信号持续为高电平，换而言之，中间继电器线圈一直处于带电状态，对应触点一直处于闭合状态，因此该继电器不存在接线松动或触点损坏的可能。

3 原因分析及处理

3.1 排除以上故障原因，综合分析导致机组PLC 安全链重复性告警故障，主要原因为机舱急停按钮至主控系统急停按钮控制电缆轻微磨损所致（见图1），机舱急停按钮至主控系统控制电缆长度为90m，测量发现该电缆阻值在0.3Ω 到1300Ω来回变化。开展控制电缆全线排查，发现该电缆在机舱柜往下10 米处存在轻微磨损现象，初步判断为机组PLC 安全链控制电缆伴随着叶轮偏航扭揽与护圈发生磨损，信号接收断断续续而报出故障停机误动作警告，将机舱急停按钮触点至主控系统急停按钮触点控制电缆进行备用线芯更换及电缆护圈拆除，故障信号消失，机组启动正常。

图1 控制电缆磨损示意图

3.2 按照控制电缆敷设要求，一是应对控制电缆与电缆护圈处进行防护处理；二是进行电缆护圈拆除改造，保证电缆能够顺滑不受摩擦力并下放至“马鞍桥”处；三是机组安装验收及后期维护中，应加强控制电缆关键点检查工作，避免因叶轮偏航发生扭揽磨损现象。按照机组现场电气安装手册[5]要求，由于拆除的护圈为该控制电缆上护圈和下护圈之间，三个护圈之间距离约60cm（见图2），中间护圈拆除后，该电缆仍然能够牢靠固定，不会产生电缆垂直拉伸自重导致电缆芯线的金属疲劳及电缆绝缘层受影响等设备安全问题。

3.3 机组PLC 安全链故障测量排查方法可归纳为：一巡，二测，三摇。

一巡：维检人员应日常巡视电缆两接头以及电缆本体。对于两端接头的接线，着重检查线缆屏蔽层接地连接，各芯线的线鼻子压接，以及电缆本体巡检，注重从“马鞍桥”到机舱柜内一段电缆的巡查，检查电缆是否存在磨损，鼓包等异常现象。

二测：维检人员应通过电缆的通断以及电阻测量判断电缆内芯线是否完好。对于通断测量，可将同一芯的导线一端可靠接地，另一端测量与地之间的通断。由于某一芯线存在时通时断的情况，通断测量存在一定的漏洞。可以测量芯线电阻的形式，准确确认。测量方法为：可将同一芯的导线一端可靠接地，另一端测量与地之间的电阻值；或者取一芯备用线做公共线，其他芯线与该公共线一端短接，另一端测量电阻，一般电阻值在2Ω～3Ω之间。

三摇：在排除无异常情况后，可以选择机组PLC 安全链复位，信号恢复正常后，从机舱内平台至“马鞍桥”处进行分段摇动电缆，查看PLC 安全链是否再次故障告警，重点检查机舱平台至电缆交汇处因偏航扭揽导致急停信号告警。

图2 电缆护圈拆除改造

4 结语

通过此次2.0MW 机组PLC 安全链故障重复性告警停机事件，发现由于控制电缆轻微磨损造成信号异常告警，最终采取更换电缆及拆除相应护圈的预防措施。经过改造后，目前机组PLC 安全链故障告警未报出，机组处于安全稳定并网状态。目前结合机组500 小时检修、半年检修、全年检修工作，逐步开展电缆是否磨损检查，全面提高风机可利用率。