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風電事業(yè)部擁有風電機組控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真實驗室，擁有風電機組主控系統(tǒng)試驗平臺、變槳系統(tǒng)試驗平臺、

偏 航 系 統(tǒng) 試 驗 平 臺、安 全 鏈 試 驗 平 臺 以 及 S C A DA 系 統(tǒng) 試 驗 平 臺，可 以 實 現(xiàn) 風 電 控 制 系 統(tǒng) 全 過 程 仿 真 測 試，可 測 試 產(chǎn)

品范圍覆蓋陸上、海上多種風電機組 。實驗室可通過復雜工況及機組動態(tài)特性仿真模擬，研究風電機組主控、變槳、偏

航等控制邏輯，掌握控制系統(tǒng)主要參數(shù)，通過控制策略與參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)風電機組安全提升及能效優(yōu)化。

ABOUT US

風電仿真實驗室簡介

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MASTER CONTROL SYSTEM

主控系統(tǒng)

風機主控系統(tǒng)作為風機的核心部件之一，主要完成風機自動啟動和停機控制、并網(wǎng)與脫網(wǎng)控制、開槳與收槳控制、偏

航與解纜控制、運行數(shù)據(jù)的采集與統(tǒng)計、故障的分析與處理、遠程數(shù)據(jù)的傳輸、風機遠程控制自動啟動、自動調(diào)向、自動并

網(wǎng)、故 障 保 護、根 據(jù) 實 時 風 況 自 動 尋 優(yōu) 等 功 能 。為 保 障 國 家 電 力 發(fā) 電 系 統(tǒng) 安 全，實 現(xiàn) 關 鍵 部 件 自 主 可 控，基 于 國 產(chǎn) 處 理 器

和國產(chǎn)嵌入式實時操作系統(tǒng)開發(fā)了SA91C系列風電主控裝置。該產(chǎn)品已經(jīng)通過CE和FCC認證檢測。

此外，還可提供基于BECKHOFF（倍福）、BACHMANN(巴赫曼)、SIEMENS(西門子)、MITA-TEKNIK(米

塔)等控制器的多重解決方案。

SA91C系列風電主控裝置

1 自主、可控

2 安全、可靠

3 高效、智能

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MASTER CONTROL SYSTEM

主控系統(tǒng)

SA91C 系列風電主控裝置硬件包括電

源模件、CPU模件、I/O模件、通訊模件

等，所有模件都采用背板安裝方式，具有

結(jié)構緊湊、體積小、安裝方便的特點。

主控硬件

SA91C硬件系統(tǒng)技術參數(shù)

PLC 性能

CPU 性能

CPU 主頻 1GHz 雙核

CPU 掃描周期 <20ms

CPU 處理能力 峰值運算速度 8GFlops

CPU 負載率 <30%

存儲能力 程序：128M，數(shù)據(jù) 16GByte

外圍接口

以太網(wǎng)接口數(shù) 2 個 10/100Mbps

CANOPEN 接口 數(shù)量：2 個，通信周期：<20ms

RS485 接口 數(shù)量：2 個，支持波特率：2.4~38.4 kbps

電磁

兼容性

抗擾度 IEC61000-4

電磁輻射 IEC61131-2

環(huán)境

適應性

氣候環(huán)境

工作環(huán)境 溫度：-40℃~+ 75℃ 濕度：5%~95%，無凝結(jié) 海拔：<5000m

存儲環(huán)境 溫度：-40℃~ + 85℃ 濕度：5%~ 95%，無凝結(jié)

機械環(huán)境 IEC 60068-2

外殼防護 IEC 60529 IP20

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根據(jù)空氣密度變化自動調(diào)控最優(yōu)模態(tài)值，使風機運

行在更廣泛的最佳C 曲線上。

故障預警及健康檢測

根據(jù)大數(shù)據(jù)及模型訓練，能夠進行健康預警、報警、故障停機。

數(shù)字化場群控制

通過損失某些單機組些機組的發(fā)電效能，提升整個場級發(fā)電效能最

軟件特點

1 IEC61131-3標準編程語言，同時支持C語言等編程

2 監(jiān)測功能-直觀的在線監(jiān)測功能

3 調(diào)試功能-強大的在線調(diào)試功能

4 仿真功能-脫離硬件的完善仿真功能

5 可直接調(diào)用的風電功能庫

MASTER CONTROL SYSTEM

主控系統(tǒng)

SAPRO編程軟件是SA-PLC的集成開發(fā)環(huán)境，包括編輯器、編譯器、調(diào)試器、仿真器和圖形用戶界面工具，主要完

成硬件配置、測點組態(tài)、軟件編程、仿真、調(diào)試及下載工作。

編程軟件

智能算法

p

最佳風能捕捉算法 智能降載算法

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針對不同的適用場景，可提供兩套方案：

保持現(xiàn)場現(xiàn)有設備及元器件，僅對現(xiàn)有程序進行

替換；

對現(xiàn)場部分設備及元器件進行更換，同時對現(xiàn)有

程序進行替換。

PITCH CONTROL SYSTEM

變槳系統(tǒng)

1 支持電池、電容等備用電源，滿足用戶不同需求

2 可實現(xiàn)槳葉獨立變槳，以降低葉片載荷及機組載荷

3 緊急順槳功能，變速順槳，降低風機載荷

4 電網(wǎng)適應性強，具有LVRT、HVRT功能

5 多種現(xiàn)場通訊總線方式（CANOPEN、MODBUS、

PROFIBUS等）

系統(tǒng)特點

變槳系統(tǒng)是風力發(fā)電機組的重要組成部

分，它 主 要 功 能 是 實 現(xiàn) 風 機 槳 葉 的 槳 距 角 控 制 、

恒速運行及氣動剎車等 。系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測與風機主

控系統(tǒng)的通訊以及系統(tǒng)組件的狀態(tài)，確保風機在

控制系統(tǒng)故障情況下停機，以保證風機在設計限

制范圍內(nèi)運行。

系 統(tǒng) 采 用 6 柜 設 計，即 3 個 軸 柜 、3 個 后 備 電

源 柜，即 每 個 槳 葉 有 獨 立 的 變 槳 控 制 系 統(tǒng) 。每 個

子 系 統(tǒng) 有 變 槳 驅(qū) 動 器 、后 備 電 源 、變 槳 電 機 、編

碼 器 、減 速 機 、變 槳 軸 承 等 部 分 組 成 。變 槳 驅(qū) 動

器采用PLC與驅(qū)動器集成的設計，每個變槳控制

柜之間通過電力線和通訊線串行連接。

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PITCH CONTROL SYSTEM

變槳系統(tǒng)

軟硬件冗余的安全順槳控制策略

安全鏈信號可同時觸發(fā)驅(qū)動器底層與PLC控制器驅(qū)動變槳驅(qū)動器帶動槳葉回到安全位置，確保機組安全停機，提升機組安全性。

手動變槳控制策略

運維過程中，系統(tǒng)根據(jù)槳葉位置進行手動控制邏輯判斷，禁止兩個槳葉同時離開安全停止位置，提高運維的安全性。

位置自適應順槳速度控制策略

槳葉根據(jù)運行的實時位置，自適應調(diào)整順槳速度，保證槳葉穩(wěn)定運行到安全位置，降低風機載荷。

保護配置

控制策略

技術參數(shù)

方案

參數(shù) 方案 1 方案 2

角度分辨精度 ＜ 0. 05° ＜ 0. 02°

槳葉不同步度值 ≤

≤ 20ms

≤ 20ms

≤ 20ms

≤ 20ms

2° ≤ 2°

槳

響應主控指令的周期

角度反饋主控的延時

葉最大變槳速率 ±10° /s ±10° /s

過 壓 保 護 、欠 壓 保 護 、接 地 故 障 保 護 、輸 入 缺 相 保 護 、輸 出 缺 相 保 護 、過 流 保

護 、變頻器超溫保護 、電機過載保護 、電機失速保護 、電機欠載保護及控制電壓

短路保護等。

角 度 限 值 保 護、限 位 激 活 保 護、電 網(wǎng) 電 壓 限 值 保 護、剎 車 及 釋 放 超 時 保 護、通

訊超時保護、安全鏈觸發(fā)保護及溫度超限保護等。

1 驅(qū)動層保護

2 應用層保護

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偏 航 驅(qū) 動 器 由 整 流 和 逆 變 兩 個 模 塊 組 成，各 子 單 元 共 用 直 流 母 線，控 制 偏 航 電 機 運 行 。

YAW SYSTEM

偏航系統(tǒng)

方案1：

偏航驅(qū)動器由整流模塊與一個逆變單元組成，逆變單元控

制多臺偏航電機運行，保障偏航系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

方案2：

偏航驅(qū)動器由整流模塊與多個逆變單元組成，每個逆變單

元單獨拖動一臺偏航電機，實現(xiàn)單個電機的電流和轉(zhuǎn)矩獨

立控制，負荷均勻分配，降低機械載荷、部件磨損。

1 偏航電機速度可調(diào)節(jié)

2 緊湊尺寸、容易安裝和維護

3 偏航動作平穩(wěn)

4 降低電機沖擊電流，延長部件機械壽命

產(chǎn)品特點

系統(tǒng)組成

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YAW SYSTEM

偏航系統(tǒng)

技術參數(shù)

三相380Vac~480Vac（-15%~+10%）

47HZ~63HZ

通過附加的制動模塊和制動電阻

V/F控制、SVC控制、FVC控制

支持MODBUS -RTU、PROFIBUS -DP、CANOPEN等

IP20

強制風冷

工作溫度范圍：-40~+75℃

工作濕度變化范圍：5~95%

過溫保護、電源缺相保護、輸入三相電壓不平衡檢測保護、過壓保護、制動回路過

流保護、制動電阻短路保護、制動管直通檢測等。

整流單元：22kW、45kW

逆變單元：3.7kW~45kW

SAY001：一拖多

SAY002：一拖一

名稱 規(guī)格

基本參數(shù)

電網(wǎng)電壓

功率范圍

輸入頻率

制動

系統(tǒng)方案

控制方式

通訊/總線

保護功能

防護等級

冷卻方式

環(huán)境溫度

相對空氣濕度

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SCADA SYSTEM

SCADA系統(tǒng)

產(chǎn)品特點

1 硬 件 上 支 持 飛 騰 、鯤 鵬 、I N T E L 等 多 種 體 系 架 構 的 處 理 器

2 兼 容 W I N D O W S 、L I N U X 、U N I X 及 國 產(chǎn) 麒 麟 操 作 系 統(tǒng)

3 適 配 達 夢 、O R A C L E 、M A R I A D B 等 關 系 數(shù) 據(jù) 庫

4 支 持 1 0 1 、1 0 4 ，M O D B U S T C P 、O P C 、6 1 8 5 0 等 通 訊 協(xié) 議 ，擴 展 方 便

5 系 統(tǒng) 自 帶 能 量 管 理 平 臺 功 能 ，可 替 代 風 場 現(xiàn) 有 的 能 量 管 理 平 臺

6 健 康 度 統(tǒng) 計 ，統(tǒng) 計 一 個 時 間 段 內(nèi) ，風 機 內(nèi) 部 各 個 設 備 發(fā) 生 故 障 的 頻 次

7 可 接 入 多 品 牌 、多 廠 家 、多 型 號 風 電 機 組

SCADA系統(tǒng)采用全開放、模塊化設計；硬件上基于飛騰、鯤鵬等國產(chǎn)CPU的服務器，軟件上采用國產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)，

搭載達夢關系數(shù)據(jù)庫，打造出一套完全自主可控的風電場計算機監(jiān)控系統(tǒng) 。通過了“國網(wǎng)電力科學研究院有限公司實驗驗

證中心”的檢測并獲得檢驗報告。

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SCADA SYSTEM

SCADA系統(tǒng)

系統(tǒng)功能

實時數(shù)據(jù)顯示，分為風場總覽畫面及風機視

圖 畫 面 ，分 別 顯 示 風 場 整 體 發(fā) 電 情 況 及 單 臺 風 機 的

運行狀態(tài)信息。

風機控制，遠 程 對 風 機 進 行 啟 機 、停 機 、復 位

操 作 ，人 工 復 位 或 斷 開 安 全 鏈 ，在 權 限 許 可 的 條 件

下，修 改 風 機 的 運 行 參 數(shù) 。

報警信息，顯 示 當 前 報 警 事 件 信 息 ，能 夠 通 過

時 間 、報 警 類 型 、機 組 等 條 件 查 詢 報 警 的 歷 史 記 錄 。

歷史數(shù)據(jù)查詢，可以查詢風機參數(shù)的歷史記

錄 曲 線 及 進 行 風 機 利 用 率（ 健 康 度 ）查 詢 。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，包 含 警 報 統(tǒng) 計 、功 率 曲 線 、故

障錄波分析等功能。

報表編輯及顯示，包 含 風 場 統(tǒng) 計 報 表 、風 機 運

行報表。

能量管理，接 收 調(diào) 度 下 發(fā) 的 指 令 ，進 行 能 量 分

配，同 時 將 風 機 數(shù) 據(jù) 上 傳 集 控 或 調(diào) 度 。

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SCADA SYSTEM

SCADA系統(tǒng)

性能指標序號

參數(shù)性能指標

1

≥200000點

2

≤1s

3

≤1s

4100%

5

≤10s

6

≤1ms

7

100Mbps或1000Mbps

8

≤30%

9

≤50%

10

≤20%

11

≤50%

12

≥99.9%

I/O點容量

狀變量采集周期

模擬量采集周期

事件記錄正確率

雙機切換時間

對時誤差

網(wǎng)絡速率

正常環(huán)境下主服務器CPU負載

異常環(huán)境下主服務器CPU負載

正常環(huán)境下網(wǎng)絡負載

異常環(huán)境下網(wǎng)絡負載

系統(tǒng)年可用率

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QUALIFICATIONS

資質(zhì)情況

A90C、 SA91C系列主控系統(tǒng)相關產(chǎn)品通過了船級社、CE以及FCC等第三方認證，并于2021年2月8日，通過了中國

電機工程學會鑒定（中電機鑒定(2021)第023號)，以中國科學院周孝信院士、清華大學董新洲教授為首的鑒定委員會一

致 認 為，國 電 南 自 的 自 主 可 控 風 電 主 控 系 統(tǒng) 及 風 電 場 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 了 風 電 機 組 主 控 系 統(tǒng) 和 風 電 場 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 軟 硬 件 核

心 技 術、安 全 性 技 術、智 能 化 技 術 等 多 項 技 術 創(chuàng) 新，提 升 了 風 電 場 控 制 系 統(tǒng) 和 風 電 場 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 自 主 可 控 水 平，填 補 了

國內(nèi)空白，整體達到國際先進水平，其中基于控制策略的負載動態(tài)遷移技術、風電場多維智能報警技術及控制過程數(shù)據(jù)

源狀態(tài)追蹤校驗技術以及對操作系統(tǒng)的可信加固方面處于國際領先水平。

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國電南自風電機組控制系統(tǒng)產(chǎn)品在國內(nèi)多個大型并網(wǎng)風電場進行了工程應用，研發(fā)適配了中國海裝、華銳和華創(chuàng)等

廠家的多種機型，典型工程應用如下。

項目使用SA90C系統(tǒng)相關產(chǎn)品對華創(chuàng)1.5MW機組原有的主控

系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)及計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行了國產(chǎn)化替代，并于2020年

1 1 月 2 3 日 正 式 并 網(wǎng) 發(fā) 電 。實 現(xiàn) 了 自 主 可 控 風 電 主 控 系 統(tǒng) 軟 硬 件 平

臺 國 產(chǎn) 化 、主 控 控 制 策 略 和 變 槳 控 制 策 略 自 主 可 控 、風 電 場 計 算 機

監(jiān) 控 系 統(tǒng) 軟 硬 件 平 臺 的 國 產(chǎn) 化 替 代，響 應 速 度 更 快，操 作 系 統(tǒng) 可 用

性 、可 維 護 性 更 好 ；構 建 了 基 于 可 信 安 全 架 構 的 信 息 安 全 技 術 的 安

全 防 御 體 系 ；實 現(xiàn) 了 實 時 監(jiān) 測、運 維 管 理、故 障 診 斷、大 數(shù) 據(jù) 分 析 等

功 能 于 一 體 ；有 效 提 高 了 風 電 場 的 管 理 效 率 和 管 理 水 平 。改 造 機 組

運行情況與歷史運行情況相比，機組的穩(wěn)定性和可靠性均有質(zhì)的提

升，同時發(fā)電量也得到了顯著提升。

TYPICAL PERFORMANCE

典型業(yè)績

寧夏寧東風電場1.5MW陸上雙饋風電機組

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項目使用SA91C系列相關產(chǎn)品對華銳3.0MW風電機組原有

的主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、變流器以及計算機監(jiān)控系統(tǒng)

進行了國產(chǎn)化替代，并于2021年06月10日正式并網(wǎng)發(fā)電。項目

以自研的國產(chǎn)化軟硬件平臺為基礎，通過對主控控制策略和變槳

控制深入研究，掌握了最大風能捕獲、自動調(diào)節(jié)、變槳控制、偏

航控制等關鍵技術，推動了我國風電機組主控系統(tǒng)的國產(chǎn)化發(fā)展

進程。

甘肅黑崖子風電場3.0MW陸上雙饋風電機組

項目使用SA91C系列相關產(chǎn)品對中國海裝6.2MW海上風電

機組原有的主控系統(tǒng)進行了國產(chǎn)化替代，并于2021年05月29日

正式并網(wǎng)發(fā)電。項目以國產(chǎn)CPU處理器和自主研發(fā)的編程軟件為

基礎，采用深度研發(fā)的系統(tǒng)源代碼及全新的主控控制策略方案，

重點解決了特殊應用工況、CPU占有率、載荷等方面的技術難

題，掌握了海上風電機組主控系統(tǒng)的自主設計、生產(chǎn)、調(diào)試、改

造等全過程關鍵技術。

福建海壇海峽風電場6.2MW海上雙饋風電機組

地址：南京市高新開發(fā)區(qū)星火路8號D樓、E樓

電話：025-51858307

郵編：210000

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