时频分析由于其具有强有力的分析时变非平稳信号的能力，已经成为现代信号处理中的一个研究热点。它为我们提供了联合的时域与频域分布信息，清楚地描述了信号的频率如何随时间发生变化的。本论文以时频分析作为研究的切入点，在系统学习时频分析理论的基础上，对各种常见的时频分析方法进行详细的分析研究，并指出它们的优点和不足。如常见的线性时频分析方法有：短时傅立叶变换和小波变换；常见的双线性时频分析方法有：Wigner-Ville变换和Cohen类时频分布。并通过对短时傅立叶变换和小波变换的方法进行改进，提出一种新的时频分析方法S变换。S变换继承了短时傅立叶变换和小波变换的优点，又避免了它们的缺点；S变换是一种无损可逆性的变换，它与傅立叶谱保持着直接的关系；同小波变换和短时傅立叶变换一样的是：S变换也是一种线性的时频分析方法，因此不存在干扰的交叉项；另外，S变换又是一种多种分辨率的分析方法，这就克服了短时傅立叶变换固定分辨率的缺点。为了进一步理解S变换的特性，本文将S变换应用于电能质量的信号分析处理。电能质量信号是一种非平稳信号，是一种非常复杂的信号。本文就常见的几种电能质量信号（电压凹陷、电压隆起、电压中断、电压尖峰、电压缺口、谐波和间歇波）进行S变换仿真，并把S变换和短时傅立叶变换在分析振荡信号中进行比较，通过比较可以获得S变换在分析电能质量信号的能力，突显了S变换在分析电能质量信号的能力优势。另外，对S变换再结合其简单的规则或者神经网络或者支持向量机对电能质量信号进行确切的分类做了进一步的探索。　　 主要从以下几个方面进行研究：　　 一、时频分析技术的基本理论。　　 二、典型的线性时频分析方法，介绍了傅立叶变换，短时傅立叶变换，小波变换等几种常见的线性时频分析方法。　　 三、双线性时频分析方法，介绍了Wigner-Ville变换和Cohen类时频分布常见的双线性时频分析方法。　　 四、S变换在电能质量问题方面的仿真研究，对几种常见的电能质量信号进行仿真分析。