近年来,我国电力系统的规模日益扩大,电网结构和运行方式日益复杂。我国电力系统的发展对其安全稳定运行提出了更高的要求。由于世界范围内电力系统突发事故的相继出现,现行的基于分布时间基准的监控方式受到了置疑。因此,寻找功能更为强大、原理更为先进的电力系统时间同步服务系统是十分必要的。本文着眼于上述问题,开展了大量的研究工作,目的就是建立统一的高精度同步时间基准,以满足电力系统时间同步服务系统对同步时钟的要求。论文的主要内容如下：本论文的主要工作是基于锁相环结构和时间频率校正算法的GPS电力系统同步时钟的研制及其应用研究。包括电力系统传统时间同步方法及其问题的探讨；GPS同步时间频率校正算法的研究；GPS电力系统同步授时装置的开发设计等；论文首先分析了电力系统自动化对时间同步的需求,以及传统时间同步的方法和问题所在。在此基础上提出了应用GPS卫星授时技术的时间同步方法。其次,本文着重论述了应用GPS卫星时钟秒脉冲校正本地恒温晶振频率源的方法,即本文提出的时间频率校正算法；简要介绍了锁相环相关理论,并在其基础上详细论述了基于锁相环结构的GPS时频校正算法的具体实现,包括系统数学模型的建立及相关算法的分析。再次,对GPS系统的组成和GPS授时原理进行阐述和分析后,结合时频校正算法对同步时钟的具体要求,设计了适于电力系统应用的GPS同步授时装置,主要包括GPS同步授时装置的硬件、软件实现方法。论文还讨论了GPS同步时钟在电力系统中的应用。比较了输电线路故障测距的几种方法,讨论基于GPS同步时钟的现代行波故障测距方案。最后列举了GPS同步时钟在电力系统的电流差动保护、相位测量等方面的应用。