随着智能电网的发展,越来越多的智能电子设备在电力系统的测量、保护和控制系统中使用。特别是电子式互感器和智能开关的发展和应用,使得变电站迅速向数字化方向转变。越来越多的智能精密设备对系统内的时间同步提出了越来越高的要求。IEEE1588定义了一个精确时间同步协议,在控制和测量网络方面有广泛的应用前景和潜力。本文详细分析了IEEE1588标准,研究了IEEE1588的适用范围、报文类型、时钟类型和同步原理；着重研究了IEEE1588的特色所在,采用硬件辅助电路在网络物理层对同步报文的到达以及离开时刻进行精确时间标记提高精度的方法。并且将协议与当前变电站系统中常见的GPS、IRIG-B码和SNTP网络对时技术进行了比较分析,就IEEE1588实现过程中可能存在的误差进行了解析。论文在研究IEEE1588的基础上,设计了一套基于IEEE1588精确时间同步协议的时间同步方案。该方案搭建了基于"ARM+FPGA+MAC+PHY"的硬件平台,主要完成了处理器电路、网络模块电路以及FPGA电路的芯片选型和设计。为了实现报文的监听和捕获,设计了基于"DM9000+LXT971A”的非一体化网络解决方案进行以太网通信。同时,该方案设计了基于FPGA的硬件时间戳单元IP核,实现了对IEEE1588同步报文和延时请求报文的监听和标记,实现了以晶振频率补偿算法为核心的高精度本地时钟,实现了与处理器端的交互操作。论文在Modelsim软件中建立了仿真环境,对关键设计进行了仿真。本文完成了硬件平台的PCB设计并定制电路板调试,样板调试可用。系统IP核配合处理器端协议引擎进行了测试,测试精度达到微秒量级。本文的工作为后期针对IEEE1588标准的深入研究打下了良好基础,为基于IEEE1588的时间同步系统的实现提供了一种可供参考的解决方案。