信号的检测、提取、分析和判断对电力系统的理论研究和工程实践具有十分重要的意义。不论是稳态工况下的运行与控制,还是电磁暂态下的继电保护与检测,都需要快速准确地提取出系统的动态特征量。传统的信号处理方法着眼于电气工频量的研究,相对弱化了故障状态下非平稳分量的特征分析。电力系统的动态特征量包含了十分丰富的信息,而其提取与处理的难度与信号的复杂程度息息相关,这也是传统的信号处理方法在实际应用中产生局限性的原因。运用时域希尔伯特变换方法来对信号进行处理,进而提取信号相应的瞬变特征参量,对于理论研究和工程应用具有极大的价值。本文介绍了目前在电力系统分析当中常用的信号处理方法。文章从时域分析、频域分析、时频分析等方面阐述了相应方法的发展历程,并在对其理论基础进行探讨的同时指出方法优缺点及适用范围。接着介绍了希尔伯特变换方法这一信号分析中重要的理论工具。通过对定义法、离散希尔伯特变换方法、快速希尔伯特变换方法和希尔伯特黄变换方法的原理及实现步骤的分析,为后文引入时域希尔伯特变换方法打下基础。针对现有方法在非平稳信号处理中表现出的不足,结合正弦变换理论和希尔伯特变换方法的特殊性质,本文提出了一种时域下的希尔伯特变换方法。该方法运用改进的最小二乘法对采样信号进行初步处理,在满足能量守恒条件和正交性质约束的基础上构造一对基函数来对短窗中信号的希尔伯特变换形式进行直接求取。该方法用一种新的视角对时域范围内信号的希尔伯特变换方法进行研究,通过优化计算方法构造出更为准确的瞬时特征量数值计算式,弥补了传统的希尔伯特变换中采用离散傅立叶方法引起的脉冲失真和数据截断造成的端点效应等不足。本文在建立严格数学理论的基础之上,对该种信号分析方法进行推导和说明,并就其所具有的重要性质进行详细论证,给出了能够实际应用的数字计算方法,扩大了理论研究及工程应用的范围。最后,本文采用提出的时域希尔伯特变换方法对电力系统中几类常见的非平稳信号进行研究,在Matlab平台上对新方法的准确性和实用性进行验证。接着运用定义法、离散希尔伯特变换方法和时域希尔伯特变换方法分别对故障信号进行分析,最终的仿真结果充分论证了新方法在希尔伯特变换表达式求取和信号瞬时特性捕捉上的快速有效性。时域希尔伯特变换方法相较于传统方法在非平稳信号的处理上具有明显优势,能在一定程度上为信号处理技术的工程应用打下基础。