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随着电网智能化进程不断地推进,智能变电站环境下,间隔层的测控装置和保护装置的采样、控制以及通信方式都发生了改变,且测控装置和保护装置趋于一体化。IEC 61850标准的颁布和现代硬件技术的成熟为保护测控装置一体化提供了技术基础,其中,IEC 61850标准解决了一体化过程中数据共享和通信一致性的问题,高性能的硬件装置能够同时保证了保护计算和数据处理的有效完成。因此,研究和设计基于IEC 61850标准保护测控装置及其通信功能具有现实意义。课题通过对保护测控装置的功能分析,依据IEC 61850标准的建模方法,选取了变电站配置语言SCL(Substation Configuration Language)作为保护测控装置的开发语言。随后,采用基于统一建模语言UML(Unified Modeling Language)的面向对象建模方法完成了保护测控装置的软件模型设计,将保护测控装置的软件模型进行基于SCL的实例化编译,构建了基于SCL的模型文件。最后,设计了基于DSP的保护测控装置硬件平台,完成了基于Ubuntu系统的保护测控装置软件模型的实现。考虑变电站内的通信要求,基于libIEC61850,课题设计了保护测控装置的垂直通信功能和水平通信功能,即MMS通信(Manufacturing Message Specification)和GOOSE通信(Generic Object Oriented Substation Event)。从通信模型、通信协议栈、通信流程、通信代码设计等方面,课题完成了保护测控装置的MMS通信和GOOSE通信的具体设计,实现了基于IEC 61850标准的通信系统的构建。根据保护测控装置的性能和通信功能,课题设计了保护测控装置的测试方案。测试方案的内容包括静态测试、动态测试、性能测试、MMS通信测试及其GOOSE通信测试。针对不同测试内容,设计了不同的测试方法,并完成了最终的测试。通过对测试结果的分析,课题设计的保护测控装置软件模型符合IEC61850标准,性能良好,MMS通信准确无误,GOOSE通信快速、可靠,且GOOSE通信延迟在标准规定的4ms以内。本课题的保护测控装置及其通信功能的设计方法已在企业得到了实际应用,为实现测控保护一体化提供了应用实例,具有工程应用价值,同时为保护测控装置设计的研究提供了参考。