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国网新规下电力DTU最小系统核心板设计的新思路

    作者:宏拓新软件
    发布日期:2023-05-22         
阅读:35     
 
 

根据国家能源局2020年能源领域行业标准制修订计划,中国电力科学研究院有限公司牵头起草了《12kV一二次融合成套柱上开关》、《12kV一二次融合成套环网箱》两项电力行业标准。2021年6月中国电科院配电技术中心组织30余家配电开关及配电终端主流生产企业开启了两项标准的执行。

在过去的二年,新规不断应用在设备端口。标准规定DTU采用双核设计,区分实时核和管理核。实时核需要MCU保证完成保护和高速采样,管理核需要高性能处理器实现状态检测数据接收和分析及通信。硬件接口规定3路以太网、多路串口、4G通信、国密加密芯片、北斗定位对时等。

北京远大创新科技有限公司基于其庞大的电力客户群体、与上海先楫半导体科技有限公司通力配合,用国产高性能RISC-V内核MCU设计了一款DTU/FTU最小系统核心板。客户可以根据国网标准固定外部设计,还能扩展自定义功能。

电网自动化系统一般由以下部分组成:配电主站、配电子站(常设在变电站内,可选配)、配电远方终端(FTU、DTU等)和通信网络。配电主站位于城市调度中心,配电子站部署于110kV/35kV变电站,子站负责与所辖区域DTU/FTU等电力终端设备通信,主站负责与各个子站之间通信。

如下是最小系统板框图:

最小系统板框图

考虑到系统的秒级响应要求、电网对自主可控的要求等因素,远大创新设计团队并没有选用ARM Cortex-A核跑操作系统的设计思路,而是选用了先楫半导体的高性能MCU HPM6750IVM。该MCU为BGA289封装,多达195个GPIO;2M的SRAM,灵活可选容量的外挂FLASH;内部DSP单元,支持SIMD和DSP指令;RISC-V双内核完全自主可控,主频816M,创下了高达9220CoreMark和高达4651DMIPS的MCU性能记录。芯片工作温度在-40℃~105℃,满足电力行业苛刻工作环境。

双千兆以太网:根据标准要求,扩展了一路SPI转以太网接口

双USB接口:支持扩展网口与外挂4G

17路串口:满足串口通信需求

4路高速SPI:支持外挂加密芯片、ADC芯片、SPI转以太网芯片

4路IIC:支持外挂实时时钟、温湿度传感器等

1个16bit ADC和3个12bit ADC:支持模拟量的采集

核心板配套的FTU/DTU示例程序包含rt-thread操作系统、Lwip网络协议栈、flash文件系统、本地数据库、相应外设驱动示例,能极大的帮助客户简化开发。

同时该方案还有硬件完全兼容的HPM6450IVM单核版本,可以灵活适应各种电力的高低端应用场景。支持FreeRTOS、RT-Thread,并适配了轻量级的鸿蒙系统。

国际形势风云莫测、贸易战愈演愈烈,电网安全和稳定至关重要,广大电力设备制造商对国产自主可控替代需求越来越强烈。北京远大创新科技有限公司长期关注电力行业,紧跟国网、南网行业标准,为众多电力设备制造商提供方案定制、元器件供应链等多元化服务。

 

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