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数字化变电站建设已经提上日程,基于IEC 61850标准的数字化变电站系统代表了变电站自动化系统的发展方向,但合并单元和电子式互感器大规模的应用到变电站中可能还尚需一段时间。特别是我国已投入电网运行的110kV及以下等级的传统变电站有20000多座,需要研究现有变电站自动化系统向数字化变电站自动化系统的过渡方案。针对这种状况,本文所提出的前置数据采集单元主要面向传统的电磁式电压／电流互感器同时兼顾数字式互感器,采集互感器的模拟量以及接入的状态量信息并按照IEC61850-9-1标准进行数据发送,同时能够接收间隔层智能设备发送的GOOSE控制命令,对断路器进行操作。论文首先概述了数字化变电站的研究与发展现状,通过对变电站自动化系统基本功能和发展过程的总结,阐述了本课题的研究意义。研究了与本课题相关的IEC 61850标准、合并单元以及嵌入式系统开发中使用的面向对象技术及UML语言,深入研究了本课题使用的Blackfin处理器的主要特性和内核架构,通过对比选择了本系统采用的嵌入式操作系统。通过对所要研制的FDAU的功能和性能的分析,进行框架方案的设计以及重要模块详细设计。接着进行硬件搭建和程序设计。重点对核心部件CPU板的原理和PCB设计、采样模块的原理和采样控制过程和采样同步方法进行了研究。为实现IEC 61850标准要求的信息共享,构建了前置数据采集的完整信息模型,并实现了基于IEC 61850-9-1标准的采样值报文的映射和基于IEC 61850-8-1标准的变电站通用事件GOOSE报文的映射。最后,对前置数据采集单元的功能和性能进行测试和验证。实验的结果和误差分析表明前置数据采集单元的研制达到了设计目的和实用要求。本文研制的FDAU实现了传统变电站的智能化测量与控制,满足IEC 61850标准开放性和互操作性的要求,满足数字化变电站系统对过程层设备的信息共享的要求。对于常规变电站数字化改造具有重要的理论意义和工程价值。随着传统变电站数字化改造进程的开展,该装置将得到广泛的应用,具有明显的企业及社会效益。