國網新規下電力DTU最小系統核心板設計

根據國家能源局2020年能源領域行業標準制修訂計劃，中國電力科學研究院有限公司牽頭起草了《12kV一二次融合成套柱上開關》、《12kV一二次融合成套環網箱》兩項電力行業標準。2021年6月中國電科院配電技術中心組織30余家配電開關及配電終端主流生產企業開啟了兩項標準的執行。

在過去的二年，新規不斷應用在設備端口。標準規定DTU采用雙核設計，區分實時核和管理核。實時核需要MCU保證完成保護和高速采樣，管理核需要高性能處理器實現狀態檢測數據接收和分析及通信。硬件接口規定3路以太網、多路串口、4G通信、國密加密芯片、北斗定位對時等。

基于市場以及龐大的電力客戶群體的需求，北京遠大創新科技有限公司與上海先楫半導體科技有限公司通力配合，用國產高性能RISC-V內核MCU設計了一款DTU/FTU最小系統核心板?？蛻艨梢愿鶕W標準固定外部設計，還能擴展自定義功能。

電網自動化系統一般由以下部分組成：配電主站、配電子站（常設在變電站內，可選配）、配電遠方終端（FTU、DTU等）和通信網絡。配電主站位于城市調度中心，配電子站部署于110kV/35kV變電站，子站負責與所轄區域DTU/FTU等電力終端設備通信，主站負責與各個子站之間通信。

如下是最小系統板框圖：

考慮到系統的秒級響應要求、電網對自主可控的要求等因素，設計團隊選用先楫半導體（HPMICRO）的高性能MCU HPM6750IVM。該MCU為BGA289封裝，多達195個GPIO；2M的SRAM，靈活可選容量的外掛FLASH；內部DSP單元，支持SIMD和DSP指令；RISC-V雙內核完全自主可控，主頻816M，創下了高達9220CoreMark和高達4651DMIPS的MCU性能記錄。芯片工作溫度在-40℃~105℃，滿足電力行業苛刻工作環境。

雙千兆以太網：根據標準要求，擴展了一路SPI轉以太網接口

雙USB接口：支持擴展網口與外掛4G

17路串口：滿足串口通信需求

4路高速SPI：支持外掛加密芯片、ADC芯片、SPI轉以太網芯片

4路IIC：支持外掛實時時鐘、溫濕度傳感器等

1個16bit ADC和3個12bit ADC：支持模擬量的采集

核心板配套的FTU/DTU示例程序包含rt-thread操作系統、Lwip網絡協議棧、flash文件系統、本地數據庫、相應外設驅動示例，能極大的幫助客戶簡化開發。

同時該方案還有硬件完全兼容的HPM6450IVM單核版本，可以靈活適應各種電力的高低端應用場景。支持FreeRTOS、RT-Thread，并適配了輕量級的鴻蒙系統。

國際形勢風云莫測、貿易戰愈演愈烈，電網安全和穩定至關重要，廣大電力設備制造商對國產自主可控替代需求越來越強烈。先楫半導體高性能MCU HPM6000 系列產品，支持單核雙核RISC-V架構，憑借其高算力、高可靠性、低功耗、高集成性等優勢特點，可滿足電網配變電終端新標準要求，可用于高壓配電FTU/TTU/DTU三合一統一平臺應用，進一步拓展電力能源領域市場。

目前，HPM6000系列高性能通用MCU的多款型號已應用于儲能BMS、PCS、智能斷路器、繼電保護裝置、數據采集終端、電力網關及充電樁等多個電力能源產品，并獲得行業客戶廣泛認可。先楫半導體將再接再厲，攜手合作伙伴繼續開發更多的優質方案，并推出更多高性能MCU產品，為電力行業的國產化貢獻自己的力量。

“先楫半導體”（HPMicro）是一家致力于高性能嵌入式解決方案的半導體公司，產品覆蓋微控制器、微處理器和周邊芯片，以及配套的開發工具和生態系統。公司成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區，并在天津、深圳和蘇州均設立分公司。核心團隊來自世界知名半導體公司管理團隊，具有15年以上，超過20個SoC的豐富的研發及管理經驗。

先楫半導體以產品質量為本，所有產品均通過嚴格的可靠性測試。目前已經量產的高性能通用MCU產品系列HPM6700/6400、HPM6300及HPM6200，性能領先國際同類產品，并完成AEC-Q100認證，全力服務中國工業，汽車和能源市場。

審核編輯：湯梓紅