智能变电站已经成为了国网公司系统建设变电站的主要形式。为提高一线继电保护及自动化班组技术人员对智能变电站数字化二次系统与设备的运行维护能力,展开针对智能变电站一线员工的培训工作,已经是国网公司下一步重点关注方向。目前我国的智能变电站培训系统和国外相比还处于初级阶段,对智能变电站的培训模式和手段还有待进一步创新。本文通过设计一套FPGA(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片的可在变电站现场使用的仿真培训装置,满足实操人员的培训需求。论文研究重点是通过利用FPGA芯片可编程性好、内存资源丰富和并行计算的优点,使用FPGA完成仿真计算,解决软件平台资源消耗过大的问题。针对变电站具体的信息结构,提出了装置的设计方案。论文研究了二次侧保护仿真计算在FPGA上的实现。首先分析了实际变电站中二次侧保护装置的信息模型,对保护装置中仿真计算方式进行了说明,然后在FPGA上设计了针对不同数据类型的计算元件,在上位机上实现了顶层文件的自动生成,组成了二次侧仿真计算的工程文件,最后使用脚本完成了对工程文件在FPGA中的编译和下载。为保证装置的工作,论文研究了FPGA内部和外部的通信单元。本文按照数据流的流向,把外部通信单元分为了三个小环节,实现了数字报文的收发、缓存和数据的传输。数字报文的收发工作是基于千兆网网口接口,配合网口的时序在FPGA上设计了收发部分。数字报文的缓存部分是使用DDR2(Double Data Rate,DDR)芯片作为辅助,在调用其IP核基础上完成的设计。传输部分是基于Mini-PCIE(Peripheral Component Interconnect Express,PCIE)接口的数据传输,通过分析其层次结构,编写驱动后完成了DMA方式的仿真设计。内部的通信单元主要解决了多FPGA芯片的互联问题。论文的最后是整个装置的功能验证。对通信单元进行了实物测试,测试中抓取到的信号符合预期。同时对装置进行了整体的功能验证,结果表明装置可以正确的进行仿真计算。