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电力系统的安全性和稳定性决定了国家的生产建设和国民生活能否顺利进行，因此国家电网必须采取措施对电力系统进行实时的监测和保护。同步相量测量单元（PMU）能够对电力系统进行实时有效的监控，是确保电力系统安全有效运行的重要设备。鉴于同步相量测量单元的重要性，电力部门有必要在该装置入网使用前，按照国家颁布的检验标准，使用校验仪对PMU进行全面的检测，以确保该同步相量测量单元是准确、有效的。本课题设计了基于GPS的高精度同步交流采集系统，与信号源组成PMU校验仪。本系统采用非同步采样法实现交流信号的采集，运用4项5阶Nuttall窗插值算法计算出信号参数，并将参数反馈给校验仪内部信号源从而构成一个闭环系统，而且采集系统与PMU可在GPS秒脉冲的作用下同时对信号源进行采样，并将采集到的数据上传给上位机，通过上位机软件的计算分析实现对PMU的校验。由于PMU采用非同步采样法对交流信号进行采集，为了实现对PMU的校验，本采集系统也需要采用非同步采样法，并使用Nuttall窗对信号进行加窗处理以抑制由非同步采样引起的频谱泄露和栅栏效应，最终运用4项5阶Nuttall窗插值算法对FFT的运算结果进行修正，从而得到高精度的信号参数，使采集系统达到了0.05%的测量精度。采集系统将信号参数反馈给校验仪内部的信号源构成一个闭环系统，调节信号源的输出信号，使其达到更高的精度和稳定度。本系统以DSP处理器TMS320F2812为核心，实现交流信号的采集和数据处理。高精度、快速的A/D芯片ADS8556和高精度、高稳定度的恒温晶振保证系统能够实现信号的高精度采样。GPS接收装置为采集系统提供高精度的同步秒脉冲，确保校验仪和PMU同时开始采样，从而实现对PMU的校验。本文首先对课题的研究意义和校验仪的研究现状进行了介绍，阐述了校验的实现过程，其次对电力系统的测量算法进行研究，重点介绍了4项5阶Nuttall窗插值算法。结合原理图对系统的硬件电路进行分析说明，系统的软件部分则给出了程序的流程图，并对重点模块的程序进行了说明。最终通过试验验证了采集系统的精度，并找出系统的不足之处，然后进一步改进和完善系统。