首顆國產(chǎn)能源工控芯片的誕生始末

時間:2022-08-09

來源:OFweek工控網(wǎng)

導(dǎo)語: 作為國家支柱行業(yè),電力對整個國家安全、發(fā)展都至關(guān)重要。如果關(guān)鍵技術(shù)掌握在外國手里,就卡住了我國能源工控領(lǐng)域的“脖子”。主控芯片作為電網(wǎng)二次裝備核心器件,涉及千萬量級的電網(wǎng)關(guān)鍵裝置,是電力工業(yè)控制的大腦。

  南方電網(wǎng)公司自2013年啟動芯片化保護技術(shù)研究,歷時近10年,終于攻克保護裝置同步對時等一系列難題,成功研制出我國首顆國產(chǎn)能源工控芯片——“伏羲”,并形成系列專利成果。這標(biāo)志著我國電力工控領(lǐng)域核心芯片向“自主專用”轉(zhuǎn)變,為加快推動我國電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。

  據(jù)了解,“伏羲”芯片曾入選2021年度央企十大“國之重器”,是我國首顆基于國產(chǎn)指令架構(gòu)、采用國產(chǎn)內(nèi)核研制的能源工控專用芯片。與國內(nèi)外的同類競品相比,綜合性能提升了1.5倍?!胺恕毙酒牧慨a(chǎn),推動了我國電力工控領(lǐng)域核心芯片從“進口通用”向“自主專用”的轉(zhuǎn)變,對于國家電力能源安全、工控領(lǐng)域科技自主可控具有重大意義。

  工控對時的“神經(jīng)中樞”,加速推進數(shù)字化電網(wǎng)

  電力工控裝備依據(jù)內(nèi)部時鐘信號運行,保障“時間信號同步更新”尤為重要。傳統(tǒng)的做法是通過雙線路更新,設(shè)置時鐘信號的災(zāi)備軌道,即“A線有難、B線支援”。但雙線路同步更新也存在缺陷:時鐘精度再高,兩條線路仍存在時間差,該聽誰的?如果“先到先得”,工控裝備就不得不在雙線路間頻繁切換,導(dǎo)致中樞紊亂,引發(fā)時鐘抖動和報文缺失等異常現(xiàn)象,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來影響。

  南方電網(wǎng)科研團隊歷經(jīng)多年,成功開發(fā)多時鐘源交叉互驗技術(shù)和鏈?zhǔn)劫x信技術(shù),打造出一個工控對時的“神經(jīng)中樞”。這就如人的雙眼能在神經(jīng)中樞的指揮下呈現(xiàn)不重疊的清晰世界。這一專利技術(shù)不但能保障對時精度、有效提升電網(wǎng)核心裝備通信對時技術(shù)水平,還能有力支撐電網(wǎng)運行精度和可靠性。

  “伏羲”,實現(xiàn)電網(wǎng)裝備核心器件從0到1的突破

  工控對時的“神經(jīng)中樞”中的核心部件,非工控芯片模式,南方電網(wǎng)為啥要自研工控芯片,這其中涉及到很多方面的原因。

  在芯片市場的發(fā)展初期,芯片大多由專門的芯片廠商設(shè)計,因此大多數(shù)芯片都是面向通用領(lǐng)域、通用需求;而在未來,尤其是能源工控等細(xì)分市場將更加關(guān)注芯片在功能、性能、功耗等方面的特定需求,即用更專業(yè)化的芯片來處理專業(yè)化的數(shù)據(jù),異構(gòu)計算將逐漸成為主流計算模式,計算跟領(lǐng)域強相關(guān),專用領(lǐng)域芯片將孵化于專業(yè)領(lǐng)域公司。因此,基于對能源工控領(lǐng)域的深刻理解以及對電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢的把握,南方電網(wǎng)在李立浧院士以及團隊首席李鵬的帶領(lǐng)下,于2015年啟動國產(chǎn)電力專用芯片“伏羲”的研究開發(fā)工作。

  2019年3月,團隊將芯片正式命名為“伏羲”,努力實現(xiàn)電網(wǎng)裝備核心器件從0到1的突破。該專利及系列成果,著眼布局?jǐn)?shù)字電網(wǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域國產(chǎn)化全新賽道,孵化出國內(nèi)首個基于國產(chǎn)指令架構(gòu)、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片,內(nèi)嵌安全算法模塊,綜合性能是進口同類產(chǎn)品的1.5倍,網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抵御能力提升了60倍。

  目前,該專利成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用,相關(guān)裝置穩(wěn)定可靠運行,為保障國家西電東送戰(zhàn)略實施,推動清潔能源外送、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮作用。

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