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在电力系统建设智能电网是国家重要战略部署,数字化变电站是智能电网建设的重要环节,其站内功能单元及通信网络遵循IEC61850标准体系。数字化变电站计量仪表不同于常规仪表,作为站内通信网络的一个物理设备,其数据源于站内光纤以太网发送的数据包。随着智能电网建设的推进,对数字化变电站智能仪表的设计和开发提出更高要求。本文在研究了IEC61850标准体系的基础上,对应用服务数据单元、应用协议数据单元的数据结构进行分析,依据标准建立了计量仪表的数据通信模型;对电量参数的计量算法进行了研究,在Matlab/Simulink环境下建立了有功功率计量的数学模型,完成了算法的仿真验证及相关数字滤波器的设计与实现。在以上工作的基础上,提出了基于FPGA进行数字化变电站计量仪表总体方案设计。依据设计目标,完成了光纤通信电路、快速以太网接口电路、双软核SOPC系统、FIFO等硬件电路的设计。为便于在实验室进行通信实验及测试,利用VC++及WinPcap提供的API函数编写了采样值发送软件,以其输出作为实验所需模拟数据源供测试所用,并按照IEC61850协议对其可行性进行了验证。在MicroC/OS-II下利用NicheStack TCP/IP协议栈完成以太网通信软件设计,并通过采样值发送软件对程序正确性进行了验证。系统控制模块驱动程序的编写采用IP核的方式完成,并设计了LCD、RTC两个驱动的IP核。应用程序运行在MicroC/OS-II下,首先对系统功能抽象为任务并赋予不同的优先级,然后由RTOS对任务进行调度。实验表明,基于FPGA的数字化变电站计量仪表设计方案具有设计手段先进、灵活性高、并行数据处理的特点,能够满足数字化变电站环境下的应用需要。