南方電網公司自2013年啟動芯片化保護技術研究,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能源工控芯片——“伏羲”,并形成系列專利成果。這標志著我國電力工控領域核心芯片向“自主專用”轉變,為加快推動我國電網數字化轉型提供技術支撐。
據了解,“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指令架構、采用國產內核研制的能源工控專用芯片。與國內外的同類競品相比,綜合性能提升了1.5倍。“伏羲”芯片的量產,推動了我國電力工控領域核心芯片從“進口通用”向“自主專用”的轉變,對于國家電力能源安全、工控領域科技自主可控具有重大意義。
工控對時的“神經中樞”,加速推進數字化電網
電力工控裝備依據內部時鐘信號運行,保障“時間信號同步更新”尤為重要。傳統的做法是通過雙線路更新,設置時鐘信號的災備軌道,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,導致中樞紊亂,引發時鐘抖動和報文缺失等異常現象,對電網安全穩定運行帶來影響。
南方電網科研團隊歷經多年,成功開發多時鐘源交叉互驗技術和鏈式賦信技術,打造出一個工控對時的“神經中樞”。這就如人的雙眼能在神經中樞的指揮下呈現不重疊的清晰世界。這一專利技術不但能保障對時精度、有效提升電網核心裝備通信對時技術水平,還能有力支撐電網運行精度和可靠性。
“伏羲”,實現電網裝備核心器件從0到1的突破
工控對時的“神經中樞”中的核心部件,非工控芯片模式,南方電網為啥要自研工控芯片,這其中涉及到很多方面的原因。
在芯片市場的發展初期,芯片大多由專門的芯片廠商設計,因此大多數芯片都是面向通用領域、通用需求;而在未來,尤其是能源工控等細分市場將更加關注芯片在功能、性能、功耗等方面的特定需求,即用更專業化的芯片來處理專業化的數據,異構計算將逐漸成為主流計算模式,計算跟領域強相關,專用領域芯片將孵化于專業領域公司。因此,基于對能源工控領域的深刻理解以及對電網未來發展趨勢的把握,南方電網在李立浧院士以及團隊首席李鵬的帶領下,于2015年啟動國產電力專用芯片“伏羲”的研究開發工作。
2019年3月,團隊將芯片正式命名為“伏羲”,努力實現電網裝備核心器件從0到1的突破。該專利及系列成果,著眼布局數字電網關鍵領域國產化全新賽道,孵化出國內首個基于國產指令架構、國產內核的電力專用主控芯片,內嵌安全算法模塊,綜合性能是進口同類產品的1.5倍,網絡風暴抵御能力提升了60倍。
目前,該專利成果已經廣泛應用,相關裝置穩定可靠運行,為保障國家西電東送戰略實施,推動清潔能源外送、促進區域經濟發展發揮作用。