一种用于变电站的虚拟环境测试硬件系统技术领域
本发明涉及虚拟机硬件开发领域，具体涉及一种用于变电站的虚拟环境测试硬件
系统。
背景技术
220kV变电站与保护相关智能设备(保护装置、合并单元、智能终端)通常数量较
多。在实验室环境下，进行类似出厂联调模式的改扩建及检修测试，一般很难具备条件，需
要集中大量及各种型号的实际智能设备进行辅助测试。智能变电站采用光纤传送SV、GOOSE
信号，因此，有条件采用数字模拟的方式进行智能设备的测试。数字模拟又分为全部模拟和
部分模拟。如果采用对一个变电站的所有智能设备进行数字模拟，需要较大的硬件开销，而
且所构成的系统也会非常复杂，测试配置及操作均不方便，实用性差。因此，相关技术中，使
用虚拟测试系统来完成对与保护相关的智能设备的离线测试。虚拟测试系统中最主要的核
心是虚拟机，为获得更好的虚拟测试效果，需要对虚拟机的硬件系统进行研制。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于变电站的虚拟环境测试硬件系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种用于变电站的虚拟环境测试硬件系统，主要由X86双核嵌入式平台、32
位RISC架构的中央处理器、嵌入式实时操作系统和高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)
集成电路构成；所述X86双核嵌入式平台作为上位机系统，用于生成人机交互界面以及实现
MMS通讯管理、测试分析，并用于运行windows操作系统；所述32位RISC架构的中央处理器、
嵌入式实时操作系统和高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路作为下位机系统，
用于实现SV、GOOSE报文采集和分析处理。该虚拟环境测试硬件系统作为虚拟机的系统，为
虚拟机虚拟出被测的变电站智能设备的关联智能设备以及被测智能设备所对应的变电站
网络环境、完成对被测智能设备的离线测试奠定硬件基础，从而能够有助于获得更好的虚
拟测试效果。
优选地，所述上位机系统和下位机系统之间采用1000M背板以太网总线通讯方式，
通讯协议基于TCP/IP协议。
优选地，所述X86双核嵌入式平台连接有输入输出设备和高清显示屏。
本发明的有益效果为：完成了对虚拟机的硬件系统的设计，系统能够实现人机交
互、MMS通讯管理及测试分析功能，并且具有SV、GOOSE报文采集和分析处理功能，实时性高、
通讯快速且容量大，为虚拟测试系统较好地完成对变电站智能设备的离线测试奠定了基
础。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限
制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得
其它的附图。
图1是本发明的结构框图。
附图标记：
X86双核嵌入式平台1、32位RISC架构的中央处理器2、嵌入式实时操作系统3、高速
超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4、输入输出设备5、高清显示屏6。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例一种用于变电站的虚拟环境测试硬件系统主要由X86双核嵌
入式平台1、32位RISC架构的中央处理器2、嵌入式实时操作系统3和高速超大规模可编程逻
辑门阵列(FPGA)集成电路4构成；所述X86双核嵌入式平台1作为上位机系统，用于生成人机
交互界面以及实现MMS通讯管理、测试分析，并用于运行windows操作系统；所述32位RISC架
构的中央处理器2、嵌入式实时操作系统3和高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电
路4作为下位机系统，用于实现SV、GOOSE报文采集和分析处理。该虚拟环境测试硬件系统作
为虚拟机的系统，为虚拟机虚拟出被测的变电站智能设备的关联智能设备以及被测智能设
备所对应的变电站网络环境、完成对被测智能设备的离线测试奠定硬件基础，从而能够有
助于获得更好的虚拟测试效果。
其中，所述上位机系统和下位机系统之间采用1000M背板以太网总线通讯方式，通
讯协议基于TCP/IP协议，从而具有通讯容量大、通讯机制稳定可靠的优点。32位RISC架构的
中央处理器2和高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4之间采用双总线模式通
讯，其中大容量数据采用高带宽总线通讯接口，以提高通讯速率，增大容量，并保证数据的
可靠交付。而对于实时性要求很高的控制数据和同步数据等小容量信息采用低延迟总线接
口通讯，通讯的延迟时间设置在纳秒级，以保证系统的实时性。
进一步地，所述X86双核嵌入式平台1连接有输入输出设备5和高清显示屏6。该高
清显示屏6为15.6寸FHD高清液晶屏，具有较高的屏幕分辨率，且其屏幕支持触控功能，从而
能在有限的显示范围内显示更多的界面和图形，方便用户使用。
进一步地，所述X86双核嵌入式平台1设有四个高速USB2.0接口，可连接所述输入
输出设备5，也可以连接U盘，从而导入导出配置文件、试验数据或者试验结果。
进一步地，所述X86双核嵌入式平台1还设有两对独立的RJ45电以太网接口，可用
于多机同步测试或者连接MMS网路。独立的RJ45电以太网接口可以同时接入A/B网，无需考
虑网络隔离问题。
进一步地，所述高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4设有基于FPGA
硬件协调处理的24个百兆SFP接口和2个千兆SFP接口。SFP接口支持光电互换和热插拔，方
便现场测试和维护。采用高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4能够实现每个
以太网MAC功能并对收到的数据包进行硬件预处理，减小后级中央处理器的负荷，每个网口
均可以工作于全线速模式。
进一步地，所述高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4还设有快速响
应的高分辨率开入开出接口，其中开入开出的信号检测和控制均通过纯硬件实现，能够保
证时间控制的准确度和稳定度。
进一步地，所述高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4还设有对时接
口模式和时间同步方式，并自带GPS模块，既可以通过接入其他装置的时间同步信号对虚拟
机同步也可以作为时钟源对其他装置授时，方便用户的现场测试。
进一步地，所述高速超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路4还设有FT3光纤
接口，即可用于实现基于IEC60044通讯协议的装置测试，也可以实现基于IEC61850协议的
装置测试或者两者混合测试。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保
护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应
当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实
质和范围。