INDRA二次雷达典型故障分析与维修

2021-04-12民航云南空管分局陈永照孙中路李雪锋

电子世界 2021年5期

民航云南空管分局陈永照孙中路李雪锋

本文结合INDRA二次雷达天线控制及驱动系统的实际情况，将维修中遇到的典型故障作详细的分析，并针对INDRA二次雷达天线马达出现不定时停机的故障进行了简述，以供同行参考。

1 故障现象

INDRA二次雷达天线马达出现不定时停机，停机后天线控制箱PCB面板上的“drive1 failure”、“drive2 failure”故障红色指示灯亮起，“startup warning”橙色指示灯亮起，雷达天线停止转动（如图1所示）。本地重启马达，马达无法开启，将PCB断电重启，马达正常启动，雷达恢复正常。检查本地监控告警信息为马达停止和开启告警，PCB中告警信息显示为“电网欠压254.9V”（如图2所示）。

图1 PCB面板显示

图2 变频器故障显示

2 故障分析

（1）针对面板显示的“欠压故障”故障，检查UPS系统历史记录和PCB供电线路；目的是排除供电欠压故障及PCB供电线路接触不良问题。

（2）根据PCB内部24V供电线路流程得知，天线控制箱PCB内部24V直流供电模块故障将会导致PLC和继电器均无供电，从而导致变频器输入继电器跳开。由于变频器前端的滤波器中有LC电路，滤波器中的电压不能突变，变频器输入电压监控模块检测到突变电压而造成“欠压故障”。

（3）可编程控制器PLC与相应设备连接的CAN总线接触不良而导致出现欠压故障。

（4）天线控制箱PCB中的安全继电器控制链路出现故障，马达温度检测系统（PTC）告警，紧急按钮出现漏电而拉低继电器供电电平导致马达关断，天线控制箱PCB内可编程控制器PLC出现程序死机或者给出错误的指令（或电平），安全继电器出现故障；从而出现上述故障。

（5）由于变频器输入电压检测灵敏度过高，电网有轻微的跳变而出现“欠压故障”告警，从而关断变频器。

3 故障检修过程

（1）检查UPS供电，查看台站UPS历史告警信息，未能发现UPS输出有欠压等故障现象出现。本地监控系统主机、雷达机柜也未出现断电现象。证明此次天线不定时停机故障不是由于供电故障而造成的“欠压故障”。

（2）测试天线控制箱PCB内部的24V直流供电

①关断PCB内24V直流供电空开1，24V直流供电由直流供电模块2单独供电；关断24V直流供电空开2，24V直流供电由直流供电模块2单独供电；上述测试均未出现马达关断现象。

②同时关断24V直流供电空开1和空开2；PCB内部无24V直流供电，面板无告警，所有指示灯均熄灭。开启24V直流供电后天线控制箱PCB面板恢复正常，变频器故障记录里面显示“欠压告警”，欠压电压为254.9V，与真实故障现象中的电压完全吻合。

通过上述测试可以得出以下结论：

①两个24V直流供电模块互为主备，不可能两个模块同时出现故障；由此证明24V直流电源模块故障导致继电器跳开，从而出现故障为错误推断。

图3 PCB内部部分框图

②通过步骤（2）证明之前推断：两个变频器的继电器同时跳开，导致变频器前端滤波器电压不能突变而造成变频器检测到“欠压故障”为正确推断。

（3）断开PCB内部CAN连接线后，变频器上出现“CAN OPEN”告警；但在出现天线停转故障时未出现“CAN OPEN”告警，故排除CAN线路故障的可能性。

（4）根据上述几步测试及出现的现象，查看INDRA相关技术资料和天线控制箱PCB内部链路分析得。

图4 安全继电器流程图

图3为根据PCB内部连线做的线路流程图，图4为INDRA厂家提供的资料图。

①经过检查，安全继电器接线紧固。

②检查变频器历史告警信息，发现变频器里面并无PTC告警信息。

③安全开关出现漏电拉低继电器供电电平，造成变频器供电继电器跳开，导致变频器无供电，从而出现上述故障。

④天线控制箱PCB内部PLC出现程序死机或者给出错误的指令（或电平）。控制箱内部PLC的SD15脚将给出低电平，通过126、127这两条线连接至安全继电器（如图3所示），导致安全继电器联动，造成变频器1和2的三相供电输入继电器跳开，变频器前端三相供电滤波器中LC电路上的电压不能突变，造成短时间低电压，出现“欠压故障”的告警。在这种情况下“drive1 failure”、“drive2 failure”故障红色指示灯亮起，“startup warning”指示灯亮起，马达关断，天线停止转动。继电器处于PLC的后端，停机信号不会通过PLC送至变频器，变频器电压检测模块将一直监测输入电压的情况，变频器前端滤波器中LC电路的电压不能突变而出现“欠压故障”告警。通过查询安全继电器相关的资料得知，安全继电器在出现动作后，需要人为复位后才能重新恢复到正常工作状态；这与真实情况下出现故障后，需要重启天线控制箱PCB的供电才能恢复到正常工作状态相吻合。

⑤天线控制箱内部的安全继电器出现问题而导致马达关断的故障。如果安全继电器在长时间运行过程中不定时出现故障，导致24V供电电位被拉低而不能驱动继电器或者直接接地。在这种情况下，由于安全继电器的联动，将导致变频器的三相供电输入继电器跳开，“drive1 failure”、“drive2 failure”故障告警红色指示灯亮起，“startup warning”告警指示灯亮起，天线停止转动，雷达数据中断。继电器处于PLC的后端，停机信号将不会通过PLC送至变频器，变频器电压监测模块将一直检查输入电压的情况，由于变频器前端滤波器中LC电路的电压不能突变而出现“欠压故障”告警。通过查询安全继电器相关的资料得知，安全继电器在出现动作后，需要人为复位后才能重新恢复到正常工作状态；这与真实情况下出现故障后，需要重启天线控制箱PCB的供电才能恢复到正常工作状态相吻合。

综上所述：只有步骤④和⑤中，也就是PLC出现程序死机或者给出错误的指令（或电平）以及安全继电器长时间运行出现不定时故障导致变频器输入继电器断开，造成变频器前端滤波器的LC电路电压不能突变，且急停信号均不能送到变频器而产生“欠压故障”告警。在步骤④和⑤中，所有的故障现象均与实际情况中雷达出现故障时完全一样。

（5）假设为变频器的输入电压检测灵敏度过高所致。如果电网有轻微的跳变，那么经过变频器前端滤波器后不会对变频器造成影响，而且这与变频器“欠压故障”历史告警信息中254.9V的低电压相矛盾。故排除这种可能性。

只有在步骤（4）中的④和⑤两种情况下，所出现的现象均与真实故障情况下一样。从经验上来说，PLC是比较稳定的，出现程序死机的概率很低，所以故障点为安全继电器的概率更高。