随着通信网络技术、光电互感器技术、数字化保护技术的快速发展、IEC61850标准的颁布实施,智能变电站已成为变电站自动化系统的发展方向。以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本特点的智能变电站与常规变电站相比,智能变电站二次系统的输入输出数字化,并具有全站统一的数据建模及数据通信平台,基于以太网通讯技术的传输的通讯网络,使得变电站二次系统发生了深刻的变革,并由此带来一系列新的技术问题。论文从适用于智能变电站的二次系统的实际应用要求出发,重点针对过程层和间隔层的相关技术开展研究工作。论文首先对智能变电站的现场应用情况及配置方案分析和综述,在此基础上,对IEC61850标准进行了研究分析,并详细论述了智能IED的建模规则以及装置配置工具的软件实现,为过程层和间隔层相关设备的设计提供依据。在智能变电站二次系统中,过程层作为一二次设备的接口,主要由合并单元和智能终端组成；间隔层主要由保护、测控、计量等设备组成,和常规变电站比较,相当于原间隔层装置的采样回路变成了合并单元,开入开出回路变成了智能终端。本文详细介绍了目前变电站智能化的建设方案,并基于此需求,阐述了同一嵌入式软硬平台研发间隔层和过程层装置的设计方案。该平台完全遵循IEC61850标准进行设计,采用模块化、分层分布式设计思想,硬件上根据功能要求设计不同的插件,通过组合可组成不同的间隔层装置或过程层装置；软件上采用实时多任务操作系统,引入数据库思想,软件功能模块可方便扩展或裁剪,整个平台设计具有良好的灵活性,可满足各装置的应用需求。过程层和间隔层设备完全可以基于统一的软硬件平台进行开发。论文在对过程层和间隔层设备软硬件需求分析的基础上,提出了一种以FPGA、POWERPC芯片为核心的、基于CPCI总线的一体化硬件设计方案,并对关键板件CPU主控插件、交流采样插件、过程层接口插件的设计做了详细论述。在对IED内部数据流分析的基础上,论文提出了嵌入式一体化平台的总体方案,对软件的中断及任务调度机制、关键软件模块可编程逻辑、录波模块做了详细论述。论文最后对课题研究工作进行了总结,并对下一步工作进行了展望。