电力系统发生故障时，一次侧电流可达负荷电流的几十倍甚至上百倍，且含有一定分量的衰减直流偏移分量。在这种情况下，用于继电保护和测量用的电流互感器铁心会发生饱和，电流互感器不能准确传变一次侧电流，致使二次侧电流发生畸变。进而影响继电保护误动作，同时由于测量误差影响其它二次设备的正常运行。本论文就电流互感器饱和的相关问题进行了较为全面的研究，具体内容如下。1.简要介绍电流互感器以及其数学模型，从理论和实际仿真两个角度综合研究一次电流波形、衰减直流偏移分量、二次侧负载、铁心剩磁、铁心截面积、电流互感器变比以及电流互感器匝数等因素对电流互感器铁心饱和情况的影响。2.基于数学形态学理论，首次提出基于形态学梯度小波的电流互感器铁心饱和检测方法。由于电流互感器二次侧畸变电流波形在进、出饱和点处梯度发生明显变化，能够对电流波形各采样点处的梯度进行分析的形态学梯度小波方法结合形态学开-闭和高帽变换能够准确检测出电流互感器的进、出饱和点。仿真结果表明该检测方法能够准确检测出不同故障情况下的饱和区间，并且具有较高的抗噪声和抗谐波能力。此外，该方法具有计算量小、延时短以及较高可靠性和广泛适用性的优点。3.首次提出基于提升形态学梯度和形态学分解的电流互感器铁心饱和检测方法。由于畸变电流波形在进、出饱和点处，梯度变化明显，因此，基于对采样点梯度分析的提升形态学梯度算法和形态学分解算法均能得出准确的检测结果。最终检测结果由以上两种检测算法的结果综合分析得到。仿真结果表明该方法能够准确检测出不同故障情况下的饱和区间，并且具有运算量小、延时短、检测精度高、适用范围广和可靠性高等优点。4.提出了基于线性回归的二次侧电流畸变补偿方法。该方法基于上述电流互感器饱和检测方法的检测结果，利用未饱和区各采样点的幅值分别计算饱和区各采样点的基波分量幅值和衰减直流偏移分量幅值，实现对畸变电流的补偿。与其它补偿方法相比，该方法运算量小、补偿精度高、实时性强、适用范围广，并且不引入截断误差。仿真结果表明该补偿方法针对不同故障情况下的畸变电流均能实现准确的补偿。5.开发以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的片上系统，并且在该片上系统实现了基于提升形态学梯度和形态学分解的铁心饱和检测方法。设计开发板硬件平台和软件平台，搭建测试平台，实现片上系统整体设计。实验结果表明，在该片上系统内，检测方法能够有效发挥作用，且硬件、软件平台具有良好的可靠性和实用性。