随着电力系统的发展,关于快速变化过程对电力系统的影响的研究逐渐增多,目前大多数研究采用单测量节点的数据,相关的研究成果有效促进了电力系统的发展,但是单测量节点的数据不利于整体研究快速变化过程在系统内随时间变化的传播影响规律,所以随着研究的深入,必然需要对快速变化过程影响的电力系统的各测量节点进行全局域同时测量。针对研究中对同时刻测量的需要,本文设计了一套可以对系统内部μs级信号进行同时刻测量的装置,通过采样数据处理得到系统中各测量节点的同时刻采样数据,极大地方便研究快速变化过程对电力系统的传播影响规律。论文的主要工作是设计与实现同步测量装置。论文首先介绍了设计装置相关内容的研究现状和国内外同步测量技术方面的进展,指出研制应用于系统的同步测量装置的必要性。其次提出同步测量的实现方案、阐述同步测量原理和数据处理过程;通过分析时间误差论证同步测量的可行性,并提出同步测量装置的性能指标。在理论分析的基础上,对同步测量装置的硬件部分进行整体设计,完成各模块具体电路设计和选型,在硬件设计基础上,编写同步测量装置主要功能的程序,并进行实际测试。然后完成对同步采样数据的处理后台开发,主要包括同步信号数组取整和上升沿查找编程、数组和矩阵对齐编程、矩阵合成和抽样编程、示波器数据处理。最后设计验证实验测试同步测量装置的性能,并对同步测量装置提出优化方案。经过理论分析、方案设计、器件选型、硬件设计、功能软件设计、数据处理程序设计等阶段,最终研制出的基于卫星信号的同步装置具有以下特点:可连接两种外部卫星信号,分别为GPS和北斗卫星授时信号;拥有三种应用于不同测量要求的同步信号输出功能,分别为固定时刻单次触发功能、固定时刻连续触发功能、设定时刻单次触发功能,其同步信号的时间误差优于100ns;设计的采样数据同步处理程序能够完成任意测量节点采样数据的同步处理。该装置已经设计完成,经过实际测试,各项性能达到设计指标,能够完成对μs级信号的同步测量。