及时、精确地测量电力系统的电气信号参数是保证电力系统和各种电力设备的安全性及可靠性的重要前提,同时可以为电力系统分析提供准确的科学依据。电力系统和电力设备的智能化和自动化实现都是基于电气信号的实时及准确的测量,电力系统领域中诸多问题的研究都离不开电气信号测量。因此,本文对电气信号测量理论和实现方法进行了详细的分析和深入的研究,在此基础上,提出了提高电气信号测量实时性和准确性的改进算法。对输入信号进行采样是信号测量中必须优先进行的重要步骤。常用的采样方法存在采样周期误差、误差累积递增和同步误差,这些误差对测量准确性的影响不可忽略。针对采样实现过程中存在的同步误差产生问题,本文提出了一种改进的软件同步采样方法。用过零触发电路来实时跟踪电气信号的周期变化,通过软件运算可以减少同步误差,进而得到更加接近于同步化要求的近似同步采样数据。在电力系统发生故障的情况下,电气信号往往含有按指数函数形式衰减的直流分量。针对传统全周傅里叶算法在直接处理这种故障信号时会产生较大算法误差的问题,本文提出了一种可以精确消除其误差的改进傅里叶算法。该改进算法基于含有衰减非周期分量的输入信号在一个周期内积分值以及采样数据求和不为零的原理,在衰减直流分量误差的计算过程中不需要增加采样点和任何近似运算,就可以求出衰减分量对傅里叶算法造成的算法误差及衰减参数,将这个误差从输入信号的傅里叶算法结果值中减去。在电气信号的频谱分析和数字滤波器设计中,窗函数的应用是十分重要的问题。针对窗函数的重要作用,本文通过具体的数学公式推导,提出了余弦组合窗函数的性能优化和选用方法的原则。由输入信号数据的截断处理所产生的频谱泄漏与窗函数及其导数在边界处具有连续性的问题有关,具有连续性的导数阶数越高,被窗函数所截断的数据在边界处越平滑,因此可以有效地抑制频谱泄漏现象。离散傅里叶变换在电力系统的谐波频谱分析中是应用最广泛的测量算法。但是,该算法在非同步采样的情况下受到频谱泄漏和栅栏效应的严重影响。为了抑制这种现象,本文研究了基于加窗插值傅里叶算法的谐波信号频域估计方法。频域特性良好的窗函数可以进一步减少频谱泄漏,但使用这个窗函数的算法过程十分复杂。为此,本文提出了一种可以容易求解关于频率估计误差的高次方程的解决方法,该方法易于单片机系统的直接实现。此外,为了减少基波频谱泄漏对其他谐波分量的干扰影响,本文推导了利用Blackman窗口的改进频率估计误差计算公式。希尔伯特-黄变换理论是一种新型时间频率分析方法,该方法广泛应用于分析频率随时间而变化的非平稳信号。本文对基于希尔伯特-黄变换的电气信号测量进行了深入的研究。针对该变换方法的经验模态分解过程中存在的包络线拟合问题,提出了一种精确消除欠冲现象的改进算法。该改进算法首先确定由三次样条插值所产生的欠冲区间,然后采用单调分段三次多项式插值法对欠冲包络线区间进行补偿。该改进的包络线能紧紧地包住原信号,而不影响信号本身的特征,尽可能保持前包络线的平滑性。对本文提出的算法进行了仿真对比分析,仿真结果表明了本文算法的优越性和实用性。