当电网电压发生短路故障时,系统中伴有奇次谐波以及高频噪声,此时需要能够滤除谐波得到纯正的基波信号,对故障的时刻进行定位,并快速有效地检测出电网电压中的特征信息,如电网频率和输出相位,从而发电系统可以快速地对电网故障作出反应,采取有效的措施对故障进行快速有效修复避免巨大经济损失的发生。本文以电网电压系统发生短路故障为研究对象,对单相电压的谐波检测算法、三相系统相位和频率快速检测算法进行了深入研究。首先,给出了电网单相电压谐波检测和电网电压短路故障锁相方法研究的总体设计方案,对常用的谐波检测算法和相位频率检测算法进行分析,阐述每个方法的工作原理和过程。总结出每个方法存在的优势与不足,并提出本文采用的谐波检测、电网电压频率相位检测算法。其次,为了解决已有的电网电压谐波检测算法检测精度不够、算法计算复杂的问题,在小波包算法的基础上结合两阶段法,提出一种改进小波包变换的滤波算法,基于小波变换算法提出阈值比较法,并对所提算法进行建模和分析。根据仿真结果可知,该检测算法能够有效将谐波滤除得到完整基波,所得基波波形满足用户使用要求,并可对单相电网超出规定范围的电压波动进行快速定位。再次,详细地阐述了扩展Kalman算法的基本原理,对复数扩展Kalman滤波锁相算法的数学模型进行分析和仿真建模,但使用该算法检测短路故障时,出现相位检测发生扭曲以及频率震荡较大。为此,提出了一种基于改进扩展Kalman滤波检测算法,使用S-function对该算法进行仿真。通过对比和分析两种方法的仿真结果,得到改进后的算法检测相位和频率的精度更高。最后,为了验证改进扩展卡尔曼滤波算法的效果,搭建以EP4CE30F23C7为计算芯片的实验平台,完成了改进扩展Kalman的相位检测实验,对实验相位和频率的检测结果进行了分析,从而验证了所提出改进算法的可行性与有效性。