一種變流器遠程故障診斷方法的應用和研究

虞亞杰 汪潔

摘 要：本文針對某風電場出現的變流器無法遠程診斷問題作為切入點，將塔底屏作為調試筆記本，利用風機塔底屏和中控后臺電腦同網段這個情況，通過VNC遠程軟件實現中控和塔底屏雙向遠程來完成變流器故障遠程診斷的應用和研究，提高風電場運維效率，降低故障損失電量，提高變流器檢修效率。

關鍵詞：變流器遠程診斷;雙向遠程;塔底屏

1 風電場變流器運維現狀

一般來說，風電場風機的變流器系統故障率比其他系統高，故障停機時間也相對較長。而變流器和風機的交互傳送信息較少，一旦出現變流器故障，風機主控一般報出變流器總故障，無法從風機主控中得出變流器詳細故障。為此，運維人員往往首次前往就地讀取故障后需要回程取備件和對應工具。導致故障處理時間和故障響應時長大大增加。[1]

在沿海或者山地地區湍流風和強對流天氣較頻繁，不少變流器故障是由于湍流風、強對流天氣等因出現風速風向變化過快導致變流器調頻響應能力不足造成變流器故障保護停機。此類故障并非變流器自身引起故障，是可以允許復位繼續運行。但是目前中控無法遠程變流器，在故障信息未明確前不敢草率遠程復位，以免造成故障擴大化，變成顛覆性受損。運維人員只能到現場通過調試筆記本使用變流器適配的通信線連接，加大了風電場運維壓力。

2 一般遠程監控變流器的研究

目前市面上出現的變流器遠程監控方式多以以太網傳輸的形式，將變流器數據直接通過以太網網絡傳到中控后臺電腦，通過后臺操作電腦來進行監控。[2]此辦法一般需要增加更換變流器與外接調試筆記本電腦的通訊模塊，會增加硬件成本和維護成本，而且若變流器的通信模塊直接連接風機之間的傳輸網絡中，會可能因為風機傳輸網絡出現的問題引起變流器通信異常，造成不必要的故障。

3 新的變流器遠程故障診斷方案研究

本文考慮的是充分利用風機塔底屏工控機充當調試筆記本角色，在塔底屏安裝變流器調試軟件，并延長原先調試筆記本和變流器直接的通信線，一般多以USB延長線或者高速打印機數據線（AM/BM）為主。[3]這樣可通過塔底屏讀取變流器內部故障信息。然后通過VNC等遠程軟件的方式進入塔底屏界面，并遠程操控塔底屏，實現對變流器內部詳細數據的讀取和故障診斷。

目前主流風機的主控通信模塊的IP網段和塔底屏、交換機、中控操作后電腦保持一致，便于塔底屏和中控電腦運行風機主控軟件，讀取風機主控數據。這也為實現使用VNC軟件對同網段下中控電腦和塔底屏互聯互通，實現雙向遠程控制提供可行性。另外，不同風機的VNC軟件可以設定不同的遠程安全密碼，提高網絡安全性。使用VNC遠程桌面的方式可以使遠程方和被遠程方可以同時看到電腦畫面，利于雙向實時溝通交流。[4][5]

如圖1所示：

4 目前的應用

以寧波區域某風場為例，該風場有運達風機和聯合動力風機各15臺，分別對應禾望變流器和日風變流器。目前運達風機的風機通信網段一致：塔底屏、通信交換機、主控模塊的IP網段皆為192.168.106.X;聯合動力風機的風機通訊網段為10.1.50.X，也均為一致。滿足局域網內遠程要求。

禾望變流器與調試筆記本之間的通信是通過光纖轉USB口形式連接，只需使用一根加長版（5米長或者10米長）的市場上常規售賣USB延長線和普通的光纖轉USB轉換器即可連接運達塔底屏與禾望變流器直接的通信。光纖轉USB轉換器單價不超過500元，可由變流器廠家提供。

日風變流器與調試筆記本之間的通信是通過高速打印機線進行信號傳輸，只需使用加長版（5米長或者10米長）的市場上常規售賣高速打印機線即可實現日風變流器與聯合動力塔底屏的信號傳輸，達到進一步觀察變流器實時畫面的效果。

具體如圖2所示：

5 應用效果評價

該風電場自2019年8月以來進行變流器遠程塔底屏實現變流器遠程故障診斷的技術改造試，目前已運行超過半年，經過技改前后運行維護情況對比分析，達到了如下效果：

（1）實現風電場實時監控變流器狀態，節省變流器故障后多次來回奔波。半年來遇到2次臺風天，2次雷雨強對流天氣，可至少實現故障確診遠程復位60次，減少故障響應時長60小時，減少故障停機時間500小時，減少損失電量達100萬kWh，同時避免大量霧天、雷雨天戶外工作的危險性，減少人員交通安全隱患。

（2）在調試筆記本數量不夠時，可在就地直接通過塔底屏進行變流器預充電試驗，無須額外帶調試筆記本，且VNC的同屏效應，遠程中控值班員可以全場實時觀察就地操作情況，不僅遠程監護，還可以遠程觀摩培訓效果。

（3）在塔底屏可以逆向遠程中控電腦，借助中控scada界面可快速識別其他風機故障情況，便于現場檢修人員制定檢修計劃，調整檢修資源。

6 結語

通過使用VNC遠程軟件實現在中控遠程塔底屏，進而通過塔底屏來讀取變流器詳細信息，波形還原故障現場，達到第一時間的故障診斷效果。

同時避免盲目遠程復位變流器造成故障擴大，損失增大，大大提高了運維效率，提高故障響應時長，減少故障損失，降低維護成本。[1]

參考文獻：

[1]羅明興.山地風電場變流器網絡監控系統的研究及應用[C].中國農業機械工業協會風力機械分會.第五屆中國風電后市場專題研討會論文集.中國農業機械工業協會風力機械分會：中國農業機械工業協會風力機械分會，2018：83-85.

[2]王超.hopeView～（TM）變流器網絡集中監控系統助力風電場運維[C].風能產業（2016年第8期總第85期）.中國農業機械工業協會風力機械分會，2016：86-88.

[3]高翔.風機變流器遠程監控系統設計與實現[D].湖南大學，2011.

[4]曹樹國.遠程控制軟件VNC在說課競賽現場中的應用研究[J].科技信息，2013（20）：297+299.

[5]王萍，劉永利，劉佩珊，劉煒邦.一種基于遠程控制技術的網上培訓系統[J].現代計算機，2006（08）：42-44.