电力系统时间同步装置对实时分析电网状态及保障电网运行安全具有十分重要的意义。由时间同步装置构成的时间同步网络为我国电网的各级调度机构、发电厂（变电站）提供统一的时间基准，以满足各种设备和系统对时间同步的需求，保证实时数据采集的一致性，提高相量和功角动态监测、线路故障测距等的准确性，从而增强电力系统故障分析和稳定控制的能力。论文的主要工作是设计与实现高精度的时间同步装置。论文首先介绍了时间同步网和时间同步系统的概念，分析了高精度时间同步装置的功能需求和性能指标。根据晶振秒脉冲随机误差小以及GPS/北斗秒脉冲误差没有累积的特点，提出了一种基于误差互补的高精度秒脉冲生成算法。在系统总体结构设计的基础上，采用分模块设计的思想，将装置按功能划分为接收模块、时钟模块、配置与显示模块、网络时间服务器模块以及TTL、RS232、光纤等接口模块。在此基础上，详细阐述了系统各模块的软硬件设计与实现。最后，对所设计的装置进行系统联调，并给出了系统的各项性能测试指标。经过需求分析、系统方案制定、芯片选型、原理图设计、PCB版图设计、软硬件调试等阶段，最终研制出的高精度时间同步装置具有以下特点：可连接四种外部时间基准源，包括GPS、北斗无线时间基准信号和两路IRIG-B(DC)有线时间基准信号；拥有多种时间同步方式，分别是脉冲同步、串口同步、编码同步以及网络同步；能输出精度优于100ns的秒脉冲，且守时精度优于DL/T1100.1-2009标准规定。该装置已设计完成，经测试，各项性能达到国家对电网时间同步装置的要求。