发电机出力不平衡、动态负荷的投切以及电力线路故障等都会造成系统频率的偏移。当系统频率出现大范围偏移时,现有的测量算法模型难以表示动态特征的剧烈变化,尤其是发电机定子保护引入的带外干扰信号与频率偏移同时存在时,测量算法的精度急剧下降,从而不能满足实际应用的需求。同时,如何在频率偏移较大时对动态相量进行提取并在带外干扰工况下给出精确的频率信息,将进一步影响到广域同步相量测量系统的高级应用。因此,本论文首先给出基于DFT相量值的频率跟踪方法,其次着重研究动态条件下的多频率相量测量算法,最后将多频率模型进行改进应用于带外干扰的测量。考虑频率偏移较大时导致现有算法模型难以提供准确测量值,给出两种基于DFT相量值的频率跟踪方法,分别是采用二分搜索的频率跟踪方法和多项式展开的频率跟踪方法。采用二分搜索的频率跟踪方法通过幅值进行对比和判断,并根据幅值与频率之间的频谱关系,获得对应的频率跟踪值;采用多项式展开的频率跟踪法是对相角的高阶信息进行展开,对高阶信息进行求取获得频率跟踪值。两种频率跟踪方法运算简便且快速,实现对系统频率的粗略跟踪。根据IEEE测量标准在相量测量方面的要求,算法利用多个不同旋转频率的子相量来描述真实频率附近的有效信息,并以此对动态相量进行建模;其次,通过计算粗估频率、调用离线矩阵、修正DFT结果及相移运算等步骤来获得精确的相量测量值。最后,仿真结果表明,算法虽然增加了有限的运算量,但在频率斜坡变化、功率振荡等动态工况中,能够减小频率偏移带来的不利影响,提供准确测量结果,与现有的算法相比,基于多频率相量模型的动态相量测量算法,能够平衡精度、噪声、运算量以及响应时延等方面的性能。根据IEEE测量标准在带外干扰工况下的频率测量要求,算法首先分析基波频率偏移和带外干扰同时存在的泄漏关系,通过离散傅里叶变换来获得粗略的带外相量值;其次利用带外相量值结合多项式展开法计算带外粗估频率,并将其反馈给改进后的多频率模型作为基准频率参与运算;最后利用多频率模型中的泰勒高阶导数获得精确的频率测量值。仿真结果表明,所提算法在频率偏移和噪声工况下能够分别给出精度较高的基波频率值和带外频率值;实际录波数据测试表明,算法能够准确给出实时信号的频率测量值且该值具有较小的波动性,证明了算法的应用性能。本文在改进和提高相量测量算法的综合性能上做了一定工作,推导的理论和仿真的结果表明:多频率模型及其在带外干扰上的应用为动态相量测量算法给出了新的研究方案,为带外干扰提取和治理提供了参考信息,完善了复杂情况下同步相量测量单元的工况处理。