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电力定制化芯片(PSIC)是什么?

芯片在电力行业中广泛应用,传统电力行业中的继电保护、自动化、信息通信和资产管理等都依赖芯片解决实际问题。然而,随着新型电力系统的发展,电力系统呈现高度的“电力+电子”化趋势。这不仅包括变流器的高渗透率,还涉及电力装备与电力芯片的高度融合。

电力系统中的芯片面临的问题:

可靠性问题:芯片需在恶劣环境中运行,需应对强电磁、高低温及湿度等挑战。

功能问题:新型电力系统增加了对芯片功能的需求,运行程序复杂化带来功能自定义需求。

功耗问题:高压输电环境中取电困难,芯片需降低功耗以延长工作时间。

测试问题:现有通用芯片的测试手段无法完全满足电力定制化芯片的需求。

电力定制化芯片的定义: 电力定制化芯片是满足电力系统测量、控制、保护、通信、识别及运算分析等需求的定制化工业级芯片。

电力定制化芯片与一般芯片的区别

电力定制化芯片主要区别在于它需适应电力系统的特殊应用场景:

多物理场分析技术:研究PSIC在不同运行环境下的电场、磁场、温度场、流体场和力场的综合作用。

多核同异构混合架构:满足电网中对实时性要求不一致的生产环节。

软硬件定制技术:通过定制IP核加速特定计算过程,如电力系统仿真中的代数方程求解。

运行保障技术:包括抗电磁干扰、抗静电放电和散热技术,确保芯片在恶劣环境下稳定运行。

低功耗技术:解决特殊场景下的取电困难问题。

测试技术:确保芯片功能的可靠性和稳定性。

应用场景

电力定制化芯片适用于电力系统的发、输、变、配、用五个环节。例如:

发电:优化发电调度、动态监测与稳定控制和储能管理。

输电:搭载PSIC的智能巡检无人机用于高压输电线路的巡检。

配电:配电控制与管理、保护以及故障定位。

科学问题与挑战

电力定制化芯片的边界基准及关键技术的内涵: 不同应用场景下,芯片的功能和性能需求不一致。如何定义电力定制化芯片的边界基准,并提炼关键技术是一个重要的科学问题。

芯片级多物理场耦合影响机理: 多时空强不确定性背景下,电力定制化芯片运行中的电、磁、热、力联合作用导致多类失效问题。研究这些影响机理及其数学模型,是电力定制化芯片面临的基础性科学问题。

通过解决这些问题和挑战,电力定制化芯片将成为新型电力系统的核心元器件,为实现电力系统的自动化、智能化提供有力支撑。

电力作为国民经济运行的基础能源,其安全、稳定运行关乎国计民生。然而,真实的现实是,涉及千万量级的电网终端设备使用的芯片严重依赖进口,给电网带来巨大的潜在安全隐患。科大智能作为国内领先的智能配电网设备、技术、解决方案综合供应商之一,积极顺应全国产化芯片应用大趋势,在满足“性能强、应用全、安全性高、可定制化”四个条件前提下,将国产自主芯片内嵌于配用电领域核心智能终端设备中——DTU、FTU、一二次融合设备、集中器、采集器。

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