近年来,大规模新能源并网和各类电力电子装置投运使电力系统呈现出明显的电力电子化特征。电力电子化电力系统扰动后电气量在时域上可覆盖毫秒级到10秒级,扰动发生时刻、中高频振荡过程中的波形畸变严重、变化速度极快,相量无法表征上述短时间尺度动态过程,传统的频域相量测量方法已不再适用,亟需研究适用于现有电力系统的同步波形实时测量方法,来满足系统监测、分析与控制的需求。针对上述问题,本文提出了自适应采样率的同步波形采样方法,提出了波形数据无损压缩方法,提出了波形数据传输协议,研制了同步波形测量装置,并进行了实验室测试和现场数据测试。针对如何根据电力系统不同场景自适应高精度采样的难题,将信号分为有无突变特征两类信号来进行分析处理,提出了基于TKEO能量算子的波形突变辨识方法,针对突变信号实现了快速有效检测,对辨识出的突变信号采取最高采样率;针对无突变特征的波形信号,提出了基于有效分量辨识的自适应采样率确定方法,该方法利用噪声归一化功率谱符合卡方分布的特性,辨识有效分量,得出信号的特征频率,自适应选取采样率进行测量,用较小的硬件资源实现信号的精确测量;通过仿真与实际现场数据验证了方法的有效性。针对现有的电力系统数据压缩方法多适用于变化缓慢的相量数据、无法适用于时变波形信号的问题,提出基于二维提升小波变换的波形数据相关性提取方法,实现对时变波形信号冗余特征信息提取,提高了时变信号的信息集中程度;提出了基于Deflate的波形数据压缩方法,将数据转化成字符后编码,实现高效无损压缩;通过现场数据验证了所提方法可以达到接近4的压缩比,相较于电力系统常用相量数据压缩方法LZW、Huffman等只有2左右的压缩比,提升了近一倍的压缩效果。针对现有同步测量数据传输协议无法适用于同步波形数据通信的现状,提出了适用于波形数据的传输协议,可根据波形数据不同大小自适应形成数据帧,无需单独更改配置帧。在上述研究的基础上,进行了测量装置的硬件选型,研制了基于5G的同步波形测量装置,进行了实验室精度测试,并搭建了通信测试平台,对所提传输协议进行了通信延时测试;该装置已安装应用于实际工程现场,利用现场实际数据进行了测试与验证。