席桂荣
江西中电投新能源发电有限公司，南昌市绿茵路669号11楼330038；
Super capacitor voltage of the high failure treatment
Xi Gui-rong防身报警器
颗粒冷却塔Jiangxi China Power Investment New Energy Power Generation Co., Ltd, Nanchang Greenery Road, No. 669,
11 Floor, 330 038;
ABSTRACT:The Jiangxi Province's first wind farm - Rocky Lake Wind Farm located in the Poyang Lake and Organ at the territory. Wind GW77/1500 with gold wind turbine is variable speed synchronous wind turbine blade, using permanent magnet generators, no Gearbox Design, rated output power 1.5MW. November 30, 2008 Operation of the initial pitch fan system fault occur super capacitor, super capacitor is the only pitch system backup power when the grid voltage power-down pitch to ensure co
mplete electronic control system work properly. It will result in fan failure shutdown, thereby affecting the whole wind generating capacity. Super capacitor voltage through the high-pitch analysis of the processing of pitch system is a reference for super capacitor failure, to improve the efficiency of wind turbines can also be helpful. KEY WORD:Pitch system；Super capacitor；High voltage
摘要：江西首座风电场—矶山湖风电场座落于鄱阳湖畔都昌县境内。采用金风GW77/1500风力发电机组，属于变桨变速同步风力发电机，采用永磁发电机、无增速齿轮箱设计，额定输出功率1.5MW。2008年11月30日投运初期风机变桨系统超级电容故障时有发生，超级电容是变桨系统唯一的备用电源，在电网电压掉电时保证整套变桨电控系统正常工作。它的故障必会造成风机停运，进而影响整个风场的发电量。通过变桨超级电容电压高的分析，对处理变桨系统超级电容故障有所借鉴，对提高风力发电机的可利用率也有一定的帮助。
关键词：变桨系统；超级电容；电压高
1 金风S77/1500风力发电机组变桨系统简介
1.1变桨系统主要部件
内部电源及控制检测部分：开关电源(NG5)、变桨变频器(AC2)、超级电容、A10自制模块、BC3150及beckoff模块。
外部驱动及检测部分：变桨电机、旋转编码器、温度检测（PT100）、0°接近开关及90°限位开关。
1.2 变桨系统驱动原理及超级电容
风机整机采用变速变桨控制(VSVP)
3d打印玻纤额定风速以下阶段要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能。由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要此时将叶片角度设置为规定的最小桨矩角。额定风速以上阶段变速控制器（扭矩控制器）和变桨控制器同时发挥作用。通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率。通过变桨调整发电机的转速，使得其始终跟踪转速设置点。
变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路，由逆变器为变桨电机供电，变桨电机采用交流异步电机，变桨速率由变桨电机转速调节。每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以7°/s的速率，从0°顺桨到90°。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接为变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。当超级电容电压高或低于设定值，主控发出指令控制风机停机。
图1变桨系统驱动原理图
Fig 1 Schematic of pitch system drive
图2 超级电容
Fig 2 Super Capacitor
2 变桨电容电压高故障情况
风机报变桨系统故障，观察F文件发现2#叶片变桨柜超级电容电压高，最高值为78V。现场检查该机组的线路没有问题。从第一次报此故障开始，在机组并网运行一段时间以后频繁报此故障。现场人员观察F、B故障记录文件。f文件显示，2#叶片角度在故障时刻停止变桨，超级电容电压升高，在停机过
程中会恢复正常。B文件可以看出故障前叶片在不断的调整角度。超级电容电压在故障前-1.6度是发生跳变，电容电压达
大型设备包装箱到了78V，低电压也同样拉高，而且均持续了9.34秒时间。同时2#叶片角度在相同时间内停止变桨，在停机过程中，电压恢复正常值后，叶片再向87度方向顺桨。观察发现，每次报故障时都是2#叶片出现问题，其它两个叶片正常。如图所示：
图3 超级电容电压
Fig 3 super capacitor voltage
图4 叶片变桨角度
Fig 4 blade pitch angle
2.1前期处理情况
现场人员作出了如下处理：由于只有2#叶片变桨柜电压变高，所以问题原因在2#叶片变桨柜，现场维
护人员检查400V电源回路，检查NG5接线，超级电容接线和KL3404模块和A10模块的接线，检查了接地电阻均没有发现异常。由于不清楚故障时超级电容的电压值是真值还是假值，所以处理起来没有目的性和针对性，处理起来就走了不少弯路，尤其是更换了元器件后，等故障再报时耽误了处理进度。现场的处理过程：
（1）由于是NG5给超级电容充电首先怀疑是NG5充电导致，所以更换了NG5直流电源。故障仍报后，又更换了超级电容，最后更换了AC2变频
器。故障仍然再报。
（2）检查超级电容的测量回路，更换了A10和倍福模块KL3404，故障仍未解决，最后怀疑是BC3150内的变桨程序问题，将BC3150更换了以后同样没有解决问题。
3 原因分析及处理措施
通过现场人员的描述和处理过程，基本上明确下一步开展的工作。为了查故障点，首先需要明确故障原因。当时的故障电压值是真值还是假值。
假设第一种原因是变桨运行时电容电压值变化，电压过高后导致AC2停止工作，变桨系统无法工作。在电压恢复了正常以后，变桨电机开始工作，叶片顺桨。所以电压升高点最大原因是400V交流和NG5
问题，但是NG5已经更换，线路没有问题。另一种原因是采集回路出现问题，假设变桨时接地电阻虚接，本身电容电压正常，而采集的信号出现变化，导致误报变桨系统故障。最好的处理方法就是让故障重现，通过观察机组运行的电压数据，判断故障点。这样的方法最直接也能快速解决问题。在明确了思路后，再次进入轮毂，通过频繁变桨的方式，希望能让故障出现，通过万用表检测超级电容电压和通过控制面板观察电容电压是否变化。经过半小时的变桨，变桨系统一切正常。没有观察到故障现象。因为风机不是运行后瞬时报故障，最少也是间隔了数小时，所以这个方法只能碰运气。
再次观察B文件，发现超级电容电压上升速度很快，时间短，上升电压高，回落时也是瞬间正常。如果是400V电源电压的问题，那么另外两个叶片变桨柜同样也会报出故障。400V电源电压出现波动的可能性比较小。所以判断故障原因是超级电容电压在故障时候是正常的，而采集信号出现了问题。再次仔细的检查了检测回路接线，从超级电容到A10上的接线，端子排的接线，A10至KL3404的接线，还是没有发现问题。
采集接线回路没有问题，那么造成采集信息错误的就只有24V电源。如果电源问题，又是哪里的问题导致电源出现了变化。成了一个较为复杂的问题。继电器、模块、端子排，还是60V/24V的DC-DC 模块本身造成的？由于其它部件较多，一时不知道该如何下手。决定先从简单的开始检查，首先检查DC-DC模块。测量DC-DC模块24V电压正常。测量60VGND与24VGND时发现存在电压差。而在正常情况下，两者之间应无电压差，所以判断60V/24V DC-DC模块损坏。更换60V/24V DC-DC 模块后启
计量罐
机运行正常。
秸秆腐熟剂4 结论
本文得出了变桨超级电容电压高的原因和处理方法，可以为同行对同类型机组发生此类故障的处理提供有利参考，以便快速消除缺陷，提高机组利用率，多发电量。
收稿日期：2010年7月19日
作者简介：
席桂荣：1972年10月出生，男，江西高安人，大专，现从事风电场运行维护工作。
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