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电磁暂态仿真系统能够模拟电网的实际运行情况，对电网系统中可能出现的故障问题进行重现和分析。实时电磁暂态仿真系统可以有效模拟电网实际工作时的动态响应，是维持电力系统稳定性和安全评估的基础。随着电网仿真规模的扩大以及电力电子器件对系统频率响应范围的增长，对相应电磁暂态仿真系统的实时性以及计算复杂度提出更高的挑战。目前的数字仿真系统主要采用大量并行处理器以及高性能DSP，然而处理器间通信与数据交互速度以及数值稳定性问题制约了其对更大规模电网仿真的支持。FPGA相对于并行处理器的优势在于有更高的对外通讯速率，且可以灵活配置大量计算单元同时进行运算，适合进行实时性要求高，计算量大的工作任务。因此有越来越多的研究者开始关注采用FPGA解决大规模电网仿真实时性问题。 针对目前数字仿真系统实时性不足，以及所支持电网规模较小的缺点，本文提出了基于FPGA的高速电磁暂态仿真系统。在实时性方面，本文所设计的高速仿真系统对于大规模电网仿真可达到2 us的仿真步长，相比于目前大部分数字仿真系统10 us以上的仿真步长大幅提高。本文选取适用于多速率仿真系统的EMTP(Electro-Magnetic Transient Program)电磁暂态数值算法进行系统设计。通过采用并行、深度流水硬件结构并且利用FPGA片上大量计算单元，本系统可支持最大74节点规模的子网仿真并支持电阻、电容、电感串联元件，单相、双向绕阻变压器，可控电压电流源以及各类开关元件的双精度浮点计算。在对于不同电力元件仿真计算的硬件设计过程中兼顾处理延时与资源消耗，大幅提高仿真效率。此外针对元件更新产生的节点历史电流注入计算，本文提出的硬件处理结构可有效应对该问题实时性要求高，灵活性大，无规律可遵循的特点。 在FPGA开发板上的实现结果显示，系统可以在125 MHz的时钟频率下运行，单个步长处理占用250时钟周期，可达到2 us的小步长实时性要求。此外系统的硬件资源消耗情况合理，共占用FPGA开发板72.78％的逻辑运算资源，完全可支持74节点大规模电网的仿真。与其它同类型设计相比，在对大规模电网电磁暂态仿真的支持上，本设计具有更高的实时性。