一种变压器局部放电的相位同步测量方法包括以下步骤：步骤S001，采集变电器的高压侧的局部放电的单相电压信号；步骤S002，将单相电压信号进行滤波整流处理，去除单相电压信号中的干扰信号，并将滤波整流处理过的单相电压信号输出至监控系统；步骤S003，基于二阶广义积分器的单相数字锁相原理，将输出至监控系统的单相电压信号建立数学模型，通过计算，得到与变压器局部放电工频相位同步的单相电压同步信号。还提供一种变压器局部放电的相位同步测量装置。还提供一种变压器局部放电的相位同步测量系统。本发明根据变压器局部放电的特点，采用从高压侧取单相相位，基于二阶广义积分器的单相数字锁相的相位同步方案实现对单相电压信号的相位同步。