随着全球定位系统(GPS)的全面民用化以及通信技术的发展,同步相量测量技术日益受到关注。这项技术在电力系统中的应用实现了电网相量的实时异地同步测量,对电力系统状态估计、稳定控制、故障分析及继电保护等具有重要意义。本文首先阐述了同步相量测量的作用和原理,详细地总结了现有的同步相量测量算法,指出了各自的优缺点和适用范围。接着,对FFT算法应用于电力系统谐波分析很难做到同步采样和整周期截断,由此而产生频谱泄漏的机理进行了详细分析,导出了信号实际频谱和泄漏频谱之间的关系,在此基础上提出了一种利用相位差校正信号频率来恢复实际频谱的改进算法。该算法只需要较短的采样数据长度,就能达到较高的计算精度,具有延时小、响应速度快等特点,避免了常用的加窗插值算法通过延长数据采样长度来提高计算精度的缺点,在实时性方面有较大的优势。但该算法计算过程稍有复杂,限制了其应用范围。针对这种算法的不足,通过分析DFT在非同步采样情况下误差产生机理,提出了一种基于均值修正频率偏移量的改进算法。理论和仿真结果对比表明,该改进算法计算量不大,在频率偏移额定频率±5Hz范围内频率及相量计算精度有较大程度的提高,并且总向量误差小于0.4%,能较好地满足同步相量测量对精度和实时性的要求。最后,针对基于均值修正频率偏移量的改进算法,运用DSP和CPCI总线技术,提出了一种PMU实现方案。该方案实现简单,充分利用了DSP强大的数据处理能力和CPCI高速、高可靠性、热拔插等特点,使整个系统性能得到较好的发挥。对于软硬件设计给出了详细的实现过程,实验测试验证了该方案的可行性。