国网新规下电力DTU最小系统核心板设计的新思路

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。

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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：

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。

目前北京远大创新科技有限公司推出多个国产化方案，广泛应用于电力设备制造商，并通过“我爱方案网”平台推广，为电力行业国产化做出了自己的贡献。