根据国家电网公司SG186工程中建立全国电网范围内统一供电电压采集系统的发展目标,设计并研制符合最新标准的新型电压监测仪,具有重要的现实意义。本文分析了新型电压监测仪的功能需求及性能指标,从总体上提出以LM3S9B96微处理器和ADE7753电能计量芯片为核心,GPRS模块SIM800E结合NRSEC3000加密芯片组成无线加密系统,多种通信接口并存的硬件设计方案。深入研究电压有效值的数字测量理论,详细阐述RMS均方根和MAV平均绝对值两种计算方法的原理,分析频率偏移时的系统误差,对常用的补偿方法进行仿真比较,提出使用查表法作为系统电压有效值的补偿策略。在此基础上推导出单次谐波波形系数与波形畸变系数的关系,并基于采样点值的计算解决了单次谐波的MAV法有效值计算问题。系统软件使用SAFERTOS实时操作系统进行资源分配与任务调度,以模块化分层思想进行程序设计,实现了电压有效值计算与统计、数据存储、人机交互、无线加密通信等功能。两级缓冲区协议架构和基于有限状态机模型的数据收发控制设计,提高了报文的处理效率。为有效地管理统计数据,设计了按时间索引,基于Nor FLASH的电压数据库以及相应的FTL(Flash Transfer Level)磁盘管理算法,在提高读写效率的同时,达到了存储器的擦写均衡与垃圾数据自动回收效果。最后设计并实现了电压监测仪的远程软件更新功能,用户可借助主站服务器,通过GPRS网络,升级电压监测仪的应用软件。设计的新型电压监测仪样机各项指标均满足国网最新标准,通过了浙江省电科院的检测,目前已在南瑞信通公司服务器注册上线,正准备挂网运行。