近年来，随着电力系统的迅速发展，传统的继电器已经不能满足电网安全稳定运行的新要求，而继电保护器依靠其强大的保护功能成为电网安全稳定运行的必需品。现代的继电保护器不再是单一的保护设备，而是一种集参数测量、故障分析、故障录波等多功能的电子电力设备。　　 本文以继电保护器的实用化为目标，主要研究了继电保护器中对电力系统中谐波的分析以及故障信号处理这两个关键技术，也讲述了设计继电保护器硬件和软件系统的过程。本文的主要工作:推导了电力系统谐波分析中的频谱校正、幅度校正、相位校正的具体公式，并针对电力系统信号的特点改善了汉宁窗下的频谱校正;验证了经验模式分解方法在电力故障信号处理中可用性，并且利用经验模式分解方法对电力故障进行了准确的定位;阐述了继电保护器中部分保护功能的实现方法;分别给出了硬件系统和软件系统的设计过程，以及各模块之间的关系图，并给出了软件主要模块的设计流程图。　　 在电力系统谐波分析过程中，本文针对电力信号的特点以及目前继电保护器的局限性，以Rifi校正方法为基础，推导了在矩形窗和余弦窗下的双谱线插值校正法的具体公式，以及加矩形窗和汉宁窗下改进的三谱线插值校正法的具体公式，并仿真实现了处理电力信号谐波的具体过程，以及各种校正分析的误差比较。　　 此外，本文通过分析电力故障产生原因、危害和常见模型，使用matlab中的simulink来产生故障信号，然后通过希尔伯特-黄变换，得到故障信号的时频图谱，从而实现故障时间的准确定位。本文还就希尔伯特-黄变换过程中三次样条插值的局限性和过度筛选问题进行了改进。最后描述了目前经常使用的故障识别的人工智能技术。