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在现代电力系统中,由于电网中大量非线性元件的存在导致谐波和间谐波的产生,电网本身的安全运行受到严重威胁。因此,谐波参数的准确估计对于电力系统的监控和保护有着重要的作用。基于快速傅里叶变换(FFT)的谐波估计方法由于具有原理简单、参数估计精度高、便于实现等优点而被广泛应用。但是在用FFT对信号作处理时,由于非同步采样以及非整周期截断等因素的影响,使得栅栏效应和频谱泄漏现象产生,从而导致信号参数不能准确估计,因此如何准确地估计谐波的频率、幅值及相位等信息引起了研究者的广泛关注。针对以上方面,本文把分析FFT的原理、窗函数的频谱特性和时域信号经FFT处理后的频域序列衰减特性作为研究重点,为设计出高精度的谐波参数估计新算法提供了坚实的理论基础。本文的研究工作主要包括以下3个方面:(1)介绍了谐波研究的背景、谐波研究的意义以及其国内外现状。简单阐述了谐波的定义、危害、产生原因,对比了常用谐波参数估计方法的原理以及它们的优缺点,并选择快速傅里叶变换作为本文谐波检测的研究方法。文中重点研究了国内外学者提出的不同加窗和插值方法对减小频谱泄漏和栅栏效应负面影响的程度,以及它们对信号参数估计精度的提高。(2)通过比较常规窗函数的频谱特性、不同谱线插值之间的估计精度和复杂度,提出了一种基于Blackman-Harris自乘积窗三谱线插值方法。从频谱特性分析,Blackman-Harris自乘积窗极大地抑制了频谱泄漏。本文在Blackman-Harris自乘积窗和三谱线插值结合方法的基础上推导出了信号参数估计公式,并利用多项式曲线拟合方法得到了二阶Blackman-Harris自乘积窗(BHSM-2)和三阶Blackman-Harris自乘积窗(BHSM-3)的谐波频率、幅值和相位参数的估计表达式。仿真结果表明,BHSM-2和BHSM-3都可以有效提高谐波和间谐波的参数估计精度,而且比传统窗函数的参数估计精度要高。基波频率变化时,BHSM-2和BHSM-3在谐波参数估计上都能保持高精度。(3)在分析信号谱线衰减特征的基础上,提出了一种基于谱序列变换的高精度谐波参数分析算法。新算法通过对信号进行FFT运算得到谱序列并对其实施特定的加权变换,加速非真实频率处谱线的衰减速度,从而达到有效抑制频谱泄漏的目的,在此基础上提出了一种谐波幅值和相位的有效估计方法。仿真结果表明,相比经典的加窗插值算法和其它改进FFT算法,新算法在谐波参数估计的精度方面有了显著提高,且其在基波频率变化及间谐波条件下均表现出优良的估计性能。此外,相比经典的加窗插值算法,新算法只需对谱序列做简单处理,具有计算复杂度低的优点。