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针对特高压直流输电工程，南京南瑞继保电气有限公司的研究人员沈天骄、仲浩、王永平、周强、邹强，在年第3期《电气技术》上撰文，设计并开发基于自主可控平台的特高压直流控制保护系统。研究结果表明，该自主可控特高压直流控制保护系统功能完善、性能优良，具备工程化应用条件。

我国已建成多个特高压直流输电工程，在新能源外送、跨区域电网互联等方面发挥了重要作用。“十四五”期间，国家仍将规划建设多个特高压直流输电工程。经过多年发展，特高压直流工程成套设备已具有完全自主知识产权，但是直流控制保护系统的核心芯片大量使用进口产品，面临供应链“卡脖子”风险。在当前复杂的国际形势下，实现关键电力设备的自主可控对于保证电网安全、保障国民经济稳定发展具有重要意义。

近年来，国内芯片半导体产业飞速发展，陆续出现了能满足电力设备使用需求的高性能芯片和元器件，为研制自主可控控制保护平台提供了条件。本文设计基于国产芯片的自主可控特高压直流控制保护系统，并研制功能样机。首先介绍自主可控控制保护平台的软、硬件架构和平台的特点，然后基于该平台设计特高压直流控制保护系统，最后在实时数字仿真系统（real-timedigitalsimulationsystem,RTDS）中进行工程应用试验，充分验证系统的功能和性能。

1自主可控特高压直流控制保护平台设计

自主可控特高压直流控制保护平台在已有统一先进控制保护平台（unifiedadvancedplatformsforprotectionandcontrol,UAPC）的基础上，按照软件、硬件分层解耦的思路，实现软、硬件全国产化替代和升级，做到完全自主可控，总体设计原则为：

1）在已有成熟平台进行升级，沿用嵌入式、分布式的整体结构，保持既有特高压直流控制保护功能完整性和一致性。

2）硬件接口适配特高压直流控制保护系统开发需求，充分考虑各类采样和通信接口。

3）考虑芯片可替代性，硬件和软件模块化设计，应用软件和底层驱动解耦设计。

4）冗余化设计，保持可靠性高、稳定性强的特点，整体性能不降低。

自主可控特高压直流控制保护平台主要包括控制保护主机、I/O单元、通信装置、监控系统等，本文将重点介绍控制保护主机。

1.1主机平台硬件设计

各类具有自主知识产权的国产芯片已陆续应用在电力二次设备中，特高压直流控制保护系统复杂、主机运算量大，对处理器芯片性能和稳定性要求较高，一般国产处理器芯片难以满足要求。

目前，国内具备完全自主知识产权的高性能处理器芯片主要包括龙芯、飞腾、全志和麒麟等，应用较多的芯片及主要参数见表1。

表1国内主要处理器芯片

全志在语音处理、智能家居领域应用较为成熟，麒麟主要用于智能手机等智能终端设备，龙芯和飞腾则在高性能计算、工业控制领域应用较多，电力行业也有所应用。自主可控控制保护主机核心芯片选型需要综合考虑：

①芯片厂家技术自主性，采用自建架构或永久授权架构，关键技术不受制约；②处理器生态建设有所积累，技术支持完善，具有电力行业应用背景；③芯片相应开发工具功能完备、可靠，具备自主知识产权；④接口资源和运算负载率能满足特高压直流输电应用场景需求；⑤工作温度范围宽，送端换流站一般自然环境较为恶劣；⑥具备内存纠错（errorcorrectingcode,ECC）功能，防止单bit出错导致直流系统运行异常。

本平台主控芯片选取的某国产性能处理器芯片集成了4个64位高性能核，主频超2GHz，工业级工作温度范围是40℃～85℃，片内、片外内存均支持纠错功能。

控制保护主机采用基于分布式通信的多处理器硬件架构，插件配置为“CPU插件+数字信号处理（digitalsignalprocessing,DSP）插件+光纤扩展插件”的形式，自主可控平台硬件示意图如图1所示。CPU插件负责实现配置管理、后台通信等功能；DSP插件负责控制保护算法实现等功能；光纤扩展插件用于光纤接口的扩展。

图1自主可控平台硬件示意图

CPU插件采用“国产处理器+国产大容量现场可编程门阵列（fieldprogrammablegatearray,FPGA）”的硬件方案，处理器与FPGA之间经过吉比特介质独立接口（reducedgigabitmediainde-pendentinterface,RGMII）总线通信。

核心DSP插件采用“国产高性能多核处理器+国产大容量FPGA”硬件方案，处理器与FPGA之间经过高速串行扩展总线（peripheral

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