变电站实时数字仿真系统作为智能变电站设备测试的新方法，在电力行业受到了越来越广泛的重视。对于这种仿真系统，其一次侧利用数字仿真的方法构建仿真模型，二次侧采用变电站的实际综合自动化设备。为测试真实设备的运行状态，要求一次系统仿真器提供实时的电流电压信号。然而，为确保一次系统仿真器能提供实时的信号，需要快速地求解变电站仿真模型。为保证一次系统仿真的实时性，本文对变电站仿真系统进行了研究，主要讨论其一次系统的模型建立和求解过程。在分析各种差分方法的基础上，利用隐式梯形法建立阻感元件和阻容元件的差分模型，并以此组成各种变电站的主要设备模型，包括变压器模型、线路模型、开关模型、负荷模型等。讨论了变压器励磁支路的非线性问题，提出了基于分段线性化的处理方法。对线性方程组的求解方法进行介绍，分析了各种方法的特点。利用高斯消去法求解变电站仿真模型，详细讨论了求解过程，并充分利用了系数矩阵的稀疏性和对称性。利用FPGA作为硬件平台设计处理单元和计算平台的基本结构，为加快仿真计算速度和减少处理单元的空闲，对节点排序方法和消去任务分配方法进行了研究。通过仿真算例证明变电站一次系统仿真模型能以50μs仿真步长在一块EP3C120上运行。