國網新規下電力DTU最小系統核心板設計的新思路

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。

北京遠大創新科技有限公司基于其龐大的電力客戶群體、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。客戶可以根據國網標準固定外部設計，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，遠大創新設計團隊并沒有選用ARM Cortex-A核跑操作系統的設計思路，而是選用了先楫半導體的高性能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。北京遠大創新科技有限公司長期關注電力行業，緊跟國網、南網行業標準，為眾多電力設備制造商提供方案定制、元器件供應鏈等多元化服務。

目前北京遠大創新科技有限公司推出多個國產化方案，廣泛應用于電力設備制造商，并通過“我愛方案網”平臺推廣，為電力行業國產化做出了自己的貢獻。