近年来,由于非线性、大功率电力设备的大量应用,电网中出现了大范围的谐波污染。这些污染不仅影响精密用电设备的使用、供电网络的高效稳定运行,还会降低电能计量装置的准确性。目前市面上的高性能电能质量在线监测装置由于价格昂贵而无法被大规模应用,因此设计一种高精度、低价格的电能质量在线监测装置对于公用电网的电能质量监管意义重大。本文对电能质量在线监测装置的实际应用需求和技术研究现状进行深入分析,采用ARM Cotex-M3作为控制处理核心、ADE7880作为采样和数字信号处理芯片搭建装置的硬件平台。在此基础之上,结合嵌入式实时操作系统成功研制集基本电力参数测量、高精度谐波分析、电能事件监测存储、人机交互和通信等功能为一体的在线监测装置。首先,本文根据国标要求,对采样方式、基本电参数的测量原理和谐波分析方法进行理论阐述。以硬件平台为依托,详述了装置内部的采样方案、关键数据处理算法以及附加功能模块底层算法设计。在采样方案中,着重对比传统采样法与本设计采用的同步采样法,通过仿真论证了该采样方案对于减小频谱泄露和噪声的精度优势。谐波分析部分,为了解决传统谐波分析算法运算量过大、实时性差、硬件依赖程度高等问题,重点阐述了一种基于自适应实时监控的谐波分析算法。其次,在软件整体设计部分,介绍μc/OS-II在LPC1768上的移植以及基于μc/OS-II的软件整体架构,详细阐述了数据采集、处理、存储、显示等各功能模块的设计和具体实现。最后,对研发成功的样机进行了精度校准实验、实时性分析实验、功能性实测实验和指标测试实验。模拟仿真实验测试和样机实测数据分析显示本系统在电压电流有效值测量精度均达到0.5%,频率分辨率为0.01Hz,谐波测量最高可运算到51次谐波,精度可达到5%。结果表明,本课题研发的样机具备良好的实时性并且实现了预定设计目标,监测的主要电能质量指标均达到了国标(GB/T19862-2005)中对电能质量监测设备测量准确度的要求。