FPGA Altera工業部門市場開發經理John Johnson近日撰文
，稱希望可以使用FPGA來解決智能電網帶來的設計挑戰，以下是文章詳情：

　　

傳chuan統tong的de電dian力li基ji礎chu設she施shi在zai本ben質zhi上shang是shi低di效xiao的de，伴ban隨sui著zhe設she備bei老lao齡ling化hua的de來lai臨lin

，這zhe些xie設she備bei頻pin繁fan的de損sun壞huai，不bu光guang是shi資zi產chan及ji設she備bei造zao成cheng損sun失shi
，同tong時shi也ye會hui對dui整zheng個ge電dian網wang其qi他ta設she備bei造zao成cheng嚴yan重zhong的de影ying響xiang，畢bi竟jing我wo們men聽ting到dao了le太tai多duo關guan於yu舊jiu電dian網wang設she施shi的de損sun壞huai造zao成cheng整zheng個ge社she區qu基ji礎chu設she施shi破po壞huai的de事shi情qing了le。

　　

 

“智能電網”則可以解決上述挑戰。

　　

實現智能電網係統最關鍵的要素是確保設備可以有很長的生命周期，因此不光是可靠性要高，同時性能和功能也需要滿足未來的要求。

　　

一(yi)個(ge)現(xian)代(dai)化(hua)的(de)電(dian)力(li)輸(shu)送(song)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)包(bao)括(kuo)發(fa)電(dian)
，輸(shu)電(dian)，配(pei)電(dian)和(he)終(zhong)端(duan)。智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)與(yu)傳(chuan)統(tong)係(xi)統(tong)相(xiang)比(bi)
，在(zai)於(yu)對(dui)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)支(zhi)持(chi)，比(bi)如(ru)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)與(yu)能(neng)源(yuan)儲(chu)存(cun)，同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)了(le)創(chuang)新(xin)的(de)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)
，包(bao)括(kuo)新(xin)的(de)表(biao)計(ji)與(yu)電(dian)網(wang)性(xing)能(neng)分(fen)析(xi)計(ji)等(deng)。

　　

智能電網依靠通信係統及電力網絡進行控製，以監測和控製電網參數
，並確保產品的安全性和可靠性。

　　

20世紀90年(nian)代(dai)之(zhi)前(qian)
，全(quan)球(qiu)並(bing)沒(mei)有(you)電(dian)網(wang)的(de)統(tong)一(yi)標(biao)準(zhun)
，供(gong)應(ying)商(shang)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)相(xiang)互(hu)兼(jian)容(rong)的(de)設(she)備(bei)。為(wei)了(le)便(bian)於(yu)更(geng)好(hao)地(di)控(kong)製(zhi)和(he)廣(guang)泛(fan)的(de)布(bu)局(ju)，電(dian)網(wang)需(xu)要(yao)從(cong)一(yi)個(ge)單(dan)一(yi)的(de)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)支(zhi)持(chi)到(dao)對(dui)整(zheng)個(ge)大(da)電(dian)網(wang)的(de)支(zhi)持(chi)，因(yin)此(ci)通(tong)信(xin)和(he)功(gong)率(lv)分(fen)配(pei)都(dou)應(ying)該(gai)有(you)固(gu)定(ding)標(biao)準(zhun)。

　　

國際電工委員會（IEC）提出了一種公共的通信標準，通過對設備的一係列規範化，使其形成一個規範的輸出，實現係統的無縫連接，用以解決變電站建築
、通信、安全性、以及定時和同步的問題。

　　

IEC61850標準是基於通用網絡通信平台的變電站自動化係統唯一國際標準，是1995年IEC、ANSI以及其他一些合作的標準組織聯合定製。

　　

自成立以來
，IEC 61850的標準伴隨著電子電力係統的不斷發展而發展，比如水電、光伏電站、分布式能源等不斷湧現的新事物。從內部變電站基礎設施的角度來看
，IEC 61850便於通過通信係統，使變電站設備通過光纖電纜來代替傳統的硬連線方式實現互聯性。

　　

 

光纖網絡的延遲比銅線低
，因此為了促進這一網絡標準，IEC 61850提供了特殊的消息層，可以繞過通信協議棧，進一步減少係統延遲。

　　

IEC 61850規定，所有設備都必須保證無單點故障的係統事故，因此
，變電站架構為所有關鍵部件都應采用冗餘設置。

　　

此外
，變電站係統工程師必須滿足恢複時間規格（識別和恢複發生故障後的變電站服務所需要的時間）。IEC61850規定的使用IEC62439-3（並行冗餘協議）和高可用性的無縫冗餘）。

　　

為了使智能電網的設備更“智能”，電網係統需要包括信號處理、通信管理、專用集成電路和其他外圍設備。要做到這一點
，傳統的係統通常包括一個數字信號處理器，一個中央處理單元和一個FPGA。

　　

隨著FPGA的集成能力和處理速度增加，很多的智能電網應用都開始考慮導入FPGA以實現所有的功能模塊，並且保證係統的可靠性
、高效性、可維修性以及低成本。比如
，在智能電網應用中使用FPGA的一個例子是可擴展至八端口的四端口以太網交換機，支持10/100/1000G以太網，支持IEC 62439-3，支持IEEE 1588-2008
，同時並不需要外部存儲器。

　　

28nm FPGA SoC之所以適應智能電網的要求，是因為其包含了32位糾錯碼功能以及多個ARM處理器內核
，以確保係統的可靠性備份性。同時
，雖然ARM核心提供良好的性能，但對於大多數計算密集型的實時處理需求，通常在FPGA架構中實現硬件加速器。

　　

智能電網設備製造商需要一個連續的產品供應鏈
，而FPGA可以提供不斷地進行產品升級

，並且此前的所有設計都可以很順利的導入至新的產品中。因此無論是生產
、製造和開發的重新配置
，以及對於標準的升級改造，都變得非常容易。

　　

FPGA將複雜的智能電網設計變得好像升級軟件一樣的簡單。