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随着智能电网技术的迅速发展和推广,一些数字化设备、智能化设备相继出现并应用于智能电网工程中。牵引供电系统相对于电力系统发展要缓慢,现在还处于牵引变电所综合自动化阶段。然而,电子式互感器技术等数字化技术日趋成熟,推动了牵引变电所数字化、智能化的发展。相比电力系统,数字化牵引变电所合并单元的输入有其特殊性,因此,对它的研究和设计就尤其重要了。针对牵引变电所数字化方案,互感器及合并单元的配置是研究的一个重点。本文借鉴电力系统中的经验并参考电力系统中规范和配置,给出了牵引变电所中互感器、合并单元的技术要求以及配置原则,并针对典型牵引变电所的接线图给出了具体的配置方案。结合牵引变电所过程层SV点对点传输、GOOSE组网的网络结构,分析了数字化牵引变电所合并单元的接口及功能需求,以及选择了以FPGA为核心的合并单元总体硬件设计方案,合并单元核心包括数据采集模块、数据处理模块和数据发送模块。针对数据采集模块,既能接收常规互感器的模拟信号又能接收电子式互感器发出的数字信号是牵引变电所合并单元的特殊要求,如何满足各路数据的同步是合并单元的关键技术。通过A/D控制模块的设计,实现模数量的转换；通过脉冲同步和插值同步的分析,确定了本设计的同步方案。基于FPGA,本文设计了采集模块中FT3解析、1PPS有效性判断、线性插值、FIFO和A/D控制模块等子模块。针对数据处理模块和发送模块,代替DSP,充分利用FPGA快速数据处理和丰富资源设计。通过分析数字滤波器原理、相位补偿算法(包括数字积分器和短数据窗移相算法)、有效值计算等,在FPGA上实现了各数据处理子模块。在对IEC61850-9-2报文的介绍的基础上,阐述了以太网通信机制,重点是以太网控制器设计。最后,基于FPGA设计了9-2报文以太网发送模块。针对以上设计的三大模块,本文选用Xilinx ISE13.1、Matlab等软件对各个模块进行了仿真验证,并借助继电保护测试仪测试了合并单元部分功能。结果表明,本设计是一种可行的数字化牵引变电所合并单元设计方案,具有一定的工程实用价值。