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首颗国产能源工控芯片的诞生始末

www.cechina.cn2022.08.09阅读 714

  作为国家支柱行业,电力对整个国家安全、发展都至关重要。如果关键技术掌握在外国手里,就卡住了我国能源工控领域的“脖子”。主控芯片作为电网二次装备核心器件,涉及千万量级的电网关键装置,是电力工业控制的大脑。
  南方电网公司自2013年启动芯片化保护技术研究控制工程网版权所有,历时近10年,终于攻克保护装置同步对时等一系列难题控制工程网版权所有,成功研制出我国首颗国产能源工控芯片——“伏羲”,并形成系列专利成果。这标志着我国电力工控领域核心芯片向“自主专用”转变,为加快推动我国电网数字化转型提供技术支撑。
  据了解,“伏羲”芯片曾入选2021年度央企十大“国之重器”,是我国首颗基于国产指令架构、采用国产内核研制的能源工控专用芯片。与国内外的同类竞品相比,综合性能提升了1.5倍。“伏羲”芯片的量产,推动了我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”的转变,对于国家电力能源安全、工控领域科技自主可控具有重大意义。

  工控对时的“神经中枢”,加速推进数字化电网
  电力工控装备依据内部时钟信号运行,保障“时间信号同步更新”尤为重要。传统的做法是通过双线路更新,设置时钟信号的灾备轨道,即“A线有难、B线支援”。但双线路同步更新也存在缺陷:时钟精度再高,两条线路仍存在时间差www.cechina.cn,该听谁的?如果“先到先得”,工控装备就不得不在双线路间频繁切换,导致中枢紊乱,引发时钟抖动和报文缺失等异常现象,对电网安全稳定运行带来影响。
  南方电网科研团队历经多年,成功开发多时钟源交叉互验技术和链式赋信技术控制工程网版权所有,打造出一个工控对时的“神经中枢”。这就如人的双眼能在神经中枢的指挥下呈现不重叠的清晰世界。这一专利技术不但能保障对时精度、有效提升电网核心装备通信对时技术水平,还能有力支撑电网运行精度和可靠性。
  “伏羲”,实现电网装备核心器件从0到1的突破
  工控对时的“神经中枢”中的核心部件,非工控芯片模式,南方电网为啥要自研工控芯片,这其中涉及到很多方面的原因。
  在芯片市场的发展初期,芯片大多由专门的芯片厂商设计www.cechina.cn,因此大多数芯片都是面向通用领域、通用需求;而在未来,尤其是能源工控等细分市场将更加关注芯片在功能、性能、功耗等方面的特定需求,即用更专业化的芯片来处理专业化的数据,异构计算将逐渐成为主流计算模式,计算跟领域强相关,专用领域芯片将孵化于专业领域公司。因此,基于对能源工控领域的深刻理解以及对电网未来发展趋势的把握,南方电网在李立浧院士以及团队首席李鹏的带领下,于2015年启动国产电力专用芯片“伏羲”的研究开发工作。
  2019年3月,团队将芯片正式命名为“伏羲”,努力实现电网装备核心器件从0到1的突破。该专利及系列成果,着眼布局数字电网关键领域国产化全新赛道,孵化出国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片,内嵌安全算法模块,综合性能是进口同类产品的1.5倍,网络风暴抵御能力提升了60倍。
  目前,该专利成果已经广泛应用,相关装置稳定可靠运行,为保障国家西电东送战略实施,推动清洁能源外送、促进区域经济发展发挥作用。
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