一种变流器远程故障诊断方法的应用和研究

虞亚杰 汪洁

摘 要：本文针对某风电场出现的变流器无法远程诊断问题作为切入点，将塔底屏作为调试笔记本，利用风机塔底屏和中控后台电脑同网段这个情況，通过VNC远程软件实现中控和塔底屏双向远程来完成变流器故障远程诊断的应用和研究，提高风电场运维效率，降低故障损失电量，提高变流器检修效率。

关键词：变流器远程诊断;双向远程;塔底屏

1 风电场变流器运维现状

一般来说，风电场风机的变流器系统故障率比其他系统高，故障停机时间也相对较长。而变流器和风机的交互传送信息较少，一旦出现变流器故障，风机主控一般报出变流器总故障，无法从风机主控中得出变流器详细故障。为此，运维人员往往首次前往就地读取故障后需要回程取备件和对应工具。导致故障处理时间和故障响应时长大大增加。[1]

在沿海或者山地地区湍流风和强对流天气较频繁，不少变流器故障是由于湍流风、强对流天气等因出现风速风向变化过快导致变流器调频响应能力不足造成变流器故障保护停机。此类故障并非变流器自身引起故障，是可以允许复位继续运行。但是目前中控无法远程变流器，在故障信息未明确前不敢草率远程复位，以免造成故障扩大化，变成颠覆性受损。运维人员只能到现场通过调试笔记本使用变流器适配的通信线连接，加大了风电场运维压力。

2 一般远程监控变流器的研究

目前市面上出现的变流器远程监控方式多以以太网传输的形式，将变流器数据直接通过以太网网络传到中控后台电脑，通过后台操作电脑来进行监控。[2]此办法一般需要增加更换变流器与外接调试笔记本电脑的通讯模块，会增加硬件成本和维护成本，而且若变流器的通信模块直接连接风机之间的传输网络中，会可能因为风机传输网络出现的问题引起变流器通信异常，造成不必要的故障。

3 新的变流器远程故障诊断方案研究

本文考虑的是充分利用风机塔底屏工控机充当调试笔记本角色，在塔底屏安装变流器调试软件，并延长原先调试笔记本和变流器直接的通信线，一般多以USB延长线或者高速打印机数据线（AM/BM）为主。[3]这样可通过塔底屏读取变流器内部故障信息。然后通过VNC等远程软件的方式进入塔底屏界面，并远程操控塔底屏，实现对变流器内部详细数据的读取和故障诊断。

目前主流风机的主控通信模块的IP网段和塔底屏、交换机、中控操作后电脑保持一致，便于塔底屏和中控电脑运行风机主控软件，读取风机主控数据。这也为实现使用VNC软件对同网段下中控电脑和塔底屏互联互通，实现双向远程控制提供可行性。另外，不同风机的VNC软件可以设定不同的远程安全密码，提高网络安全性。使用VNC远程桌面的方式可以使远程方和被远程方可以同时看到电脑画面，利于双向实时沟通交流。[4][5]

如图1所示：

4 目前的应用

以宁波区域某风场为例，该风场有运达风机和联合动力风机各15台，分别对应禾望变流器和日风变流器。目前运达风机的风机通信网段一致：塔底屏、通信交换机、主控模块的IP网段皆为192.168.106.X;联合动力风机的风机通讯网段为10.1.50.X，也均为一致。满足局域网内远程要求。

禾望变流器与调试笔记本之间的通信是通过光纤转USB口形式连接，只需使用一根加长版（5米长或者10米长）的市场上常规售卖USB延长线和普通的光纤转USB转换器即可连接运达塔底屏与禾望变流器直接的通信。光纤转USB转换器单价不超过500元，可由变流器厂家提供。

日风变流器与调试笔记本之间的通信是通过高速打印机线进行信号传输，只需使用加长版（5米长或者10米长）的市场上常规售卖高速打印机线即可实现日风变流器与联合动力塔底屏的信号传输，达到进一步观察变流器实时画面的效果。

具体如图2所示：

5 应用效果评价

该风电场自2019年8月以来进行变流器远程塔底屏实现变流器远程故障诊断的技术改造试，目前已运行超过半年，经过技改前后运行维护情况对比分析，达到了如下效果：

（1）实现风电场实时监控变流器状态，节省变流器故障后多次来回奔波。半年来遇到2次台风天，2次雷雨强对流天气，可至少实现故障确诊远程复位60次，减少故障响应时长60小时，减少故障停机时间500小时，减少损失电量达100万kWh，同时避免大量雾天、雷雨天户外工作的危险性，减少人员交通安全隐患。

（2）在调试笔记本数量不够时，可在就地直接通过塔底屏进行变流器预充电试验，无须额外带调试笔记本，且VNC的同屏效应，远程中控值班员可以全场实时观察就地操作情况，不仅远程监护，还可以远程观摩培训效果。

（3）在塔底屏可以逆向远程中控电脑，借助中控scada界面可快速识别其他风机故障情况，便于现场检修人员制定检修计划，调整检修资源。

6 结语

通过使用VNC远程软件实现在中控远程塔底屏，进而通过塔底屏来读取变流器详细信息，波形还原故障现场，达到第一时间的故障诊断效果。

同时避免盲目远程复位变流器造成故障扩大，损失增大，大大提高了运维效率，提高故障响应时长，减少故障损失，降低维护成本。[1]

参考文献：

[1]罗明兴.山地风电场变流器网络监控系统的研究及应用[C].中国农业机械工业协会风力机械分会.第五届中国风电后市场专题研讨会论文集.中国农业机械工业协会风力机械分会：中国农业机械工业协会风力机械分会，2018：83-85.

[2]王超.hopeView～（TM）变流器网络集中监控系统助力风电场运维[C].风能产业（2016年第8期总第85期）.中国农业机械工业协会风力机械分会，2016：86-88.

[3]高翔.风机变流器远程监控系统设计与实现[D].湖南大学，2011.

[4]曹树国.远程控制软件VNC在说课竞赛现场中的应用研究[J].科技信息，2013（20）：297+299.

[5]王萍，刘永利，刘佩珊，刘炜邦.一种基于远程控制技术的网上培训系统[J].现代计算机，2006（08）：42-44.