从“进口通用”到“自主专用”

　　“伏羲”芯片工控“中枢”摘得中国专利金奖

　　近日，国家知识产权局公布了关于第二十三届中国专利奖授奖的决定，由南方电网公司自主研发的国内首款电力主控芯片相关专利——“用于并行冗余协议网络中的时钟输出控制方法和系统”获得中国专利金奖。

　　芯片是电网稳定运行的地基。本次金奖专利由南方电网公司数字电网领域首席专业技术专家李鹏及其团队发明，专利权人为南网科研院。这也是南方电网公司成立20年来首次获得中国专利金奖，实现了零的突破。

　　据介绍，该专利创造性提出了冗余网络中的精确对时方案，发明了双通道高精度比较等系列原创性算法和技术，首次研制了冗余网络对时IP和全面国产能源工控“伏羲”系列芯片。南方电网公司自2013年启动芯片化保护技术研究，历经近10年，终于攻克保护装置同步对时等一系列难题，成功研制出我国首颗国产能源工控芯片——“伏羲”，并已形成系列专利成果。这标志着我国电力工控领域核心芯片开始从“进口通用”向“自主专用”转变，为加快推动我国电网数字化转型，奠定坚实基础，再添大国重器。

　　电力工控装备依据内部时钟信号运行，保障“时间信号同步更新”尤为重要。传统的做法是通过双线路更新，设置时钟信号的灾备轨道，即“A线有难，B线支援”。

　　但一刀双刃，双线路同步更新又带来了新的问题——时钟精度再高，两条线路仍存在时间差，该听谁的？

　　如果“先到先得”，工控装备不得不在双线路间频繁切换，导致中枢紊乱，引发时钟抖动和报文缺失等异常现象，对电网安全稳定运行带来威胁。

　　南方电网科研团队历经多年，成功发明多时钟源交叉互验技术和链式赋信技术，打造出一个工控对时的“神经中枢”。这就如人的双眼精度不一，却能在神经中枢的指挥下映射出清晰不重叠的景观世界。

　　这一专利不但有效保证对时精度，有效提升电网核心装备通信对时技术水平，还有力支撑电网运行精度和可靠性实现跃升。对彻底摆脱西方国家知识产权限制，实现我国能源电力安全、工控领域科技自主可控具有重大意义。

　　科研行千里，终要过成果转化这一关。南方电网公司董事长孟振平谈到，科技成果的转化和应用一直是个难题，从成果面世到大规模应用，真正量产成功的只有不到1%。

　　2019年3月，团队将芯片正式命名为“伏羲”，“代表电网装备核心器件从零到一的突破”。该专利及系列成果，着眼布局数字电网关键领域国产化全新赛道，孵化出国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片，内嵌国密安全算法模块，综合性能是进口同类产品的1.5倍，网络风暴抵御能力提升了60倍。

　　下决心走自主和市场化的路子，借“科改示范行动”契机，南方电网从人才的选用育留方面着眼，给研发团队舞台、以项目高端授权赋能，打造出一支人才专业过硬、责任心到位、灵活自主的芯片研发团队。通过改革手段搭建市场前段与研发团队之间的协同机制，畅通成果转化通道。经过研发团队不懈努力，与“伏羲”芯片交互相连的系统和装备已达数百套，于电网发、输、变、配、用以及石化工矿企业规模化应用，出口10多个国家，2021年度“伏羲”芯片与“天问一号探测器”等成果一道入选国务院国资委央企十大“国之重器”。

　　“创新是十分艰难的！为寻找更好的解决方案，多年来，我们不断试错，不断磨合，已经逐步迭代形成自主科研成果。”李鹏说，“伏羲”未来将重点布局新型电力系统，进一步推动研发链接电网全场景的系列化国产芯片，努力创造推动电网数字化发展的更多成果，在助力实现“双碳”目标中发挥出更大作用。