发电厂作为整个电力系统的能量源泉，对国家电网安全可靠运行起着举足轻重的作用。随着国家电网的规模不断壮大、智能化和自动化程度越来越高，水电厂的规模和结构也变得日益庞大和复杂。特别是近年来，新的理论、技术和智能电子设备不断涌入国家电网的建设中，而这些智能电子设备的正常工作均需要一个精确可靠的参考时钟源，时钟同步技术在分布式水电厂监控系统的地位尤其重要。本文主要工作就是研制一套具有较高精度的时钟同步系统。首先调研了当前水电厂时钟同步技术的现状，然后分析了当前各类时钟同步技术的优缺点，深入研究了NTP网络时钟协议的工作原理，设计并实现了一种基于硬件时间戳的NTP网络报文对时方法，即利用FPGA技术和DP83640物理层驱动芯片把对时报文的发送和接收时间在数据链路层进行标记，同时在硬件上实现了数据过滤算法，从而提高了时钟同步精度。然后根据水电厂对时钟同步技术的实际需求，利用硬件描述语言(Verilog HDL)和FPGA技术设计并实现了一套时钟同步装置，详细介绍了GPS对时、NTP网络报文时钟同步、硬脉冲授时（1PPS/1PPM）、串口报文授时和IRIG-B码授时等模块的电路设计过程，以及这些模块逻辑功能的程序设计过程。最后针对当前分布式水电厂的特点，选择了以GPS时钟同步技术来实现分布式水电厂之间以及分布式水电厂与调度中心的时钟同步，而各水电厂内部LUC、保护装置和上位机服务器等则通过IRIG-B码和NTP网络报文对时技术进行时钟同步，二者共同组成整个分布水电厂监控时钟同步系统。