随着智能电网的发展以及变电站通信网络和系统协议IEC61850的不断推广,智能化变电站的建设已由理论研究阶段走向工程实践阶段,其在逻辑结构上分为过程层、间隔层和站控层。合并单元和智能终端作为过程层中的重要设备,是体现智能化水平的主要标志,一直备受关注。合并单元实现了将不同的电压电流信号合并、同步以及进行协议转换的功能。智能终端则通过快速通信功能(GOOSE)实现了对开关整间隔的完整控制。在智能化变电站的实际工程建设与运营管理当中,对各种设备在功能上有相互融合、模块集成化发展的合并趋势,要求将功能原理相似的设备融为一体、相关工作的设备集成为一个,以达到在工作功能与设备构造上的合并。本文研究了集成合并单元和智能终端二者功能于一身的新型装置：一体化智能单元。本文首先以一体化智能单元要达到的各项技术指标为依据,设计了系统的工作流程和工作模式。为满足设备功能要求,本文对已有的几种主流硬件架构设计方案进行了分析研究,给出了一体化智能单元在每种硬件架构下的系统组成结构框图,分析了各自方案相对于一体化智能单元的适用性,得出了本文所采用的系统硬件架构定义。在进行硬件选型和软硬件功能划分工作之后,本文给出了一体化智能单元的系统总体硬件设计方案和软件功能模型；完成了系统各硬件组成部分的芯片选型与电路规划设计,绘制了系统整体的芯片间连接示意图；自顶而下、分别描述了系统各软件组成模块的具体功能。对系统整体的电路设计进行了规划,完成了系统核心电路板的电路设计与PCB设计；在ADI VisualDSP++5.0集成开发环境下,采用C语言编写了DSP芯片上的固件驱动程序；在Altera Quartus Ⅱ11.1集成开发环境下,采用VHDL语言编写了FPGA芯片上的固件时序控制程序。最后,通过测试环节验证了设计的软硬件功能,为一体化智能单元最终走向实际工程应用提供了一种硬件设计方案。