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电力系统非线性、冲击性负荷的广泛应用使电网中产生了大量高次谐波,导致电网电压、电流波形发生畸变,电能质量严重恶化,危及电力系统的安全.谐波的准确分析与测量能够为谐波综合治理提供良好的科学依据.本文以三相谐波电能为研究对象,展开了谐波电能计量技术的一系列研究工作:论文首先介绍了电力系统谐波的基本概念及其指出了主要谐波源和现有谐波源检测技术,分析了现有谐波检测方法及其优缺点,论述了谐波电能计量的基本原理,讨论了谐波对电能计量的影响,分析了谐波下不同电量算法的意义.快速傅立叶变换(fast Fouriertransform,FFT)因其简单且易于嵌入式系统实现成为电力谐波分析最主要的方法,但容易因非同步采样造成频谱泄漏和栅栏效应,导致信号谐波参数(幅值、频率、相位)计算结果不准.已有文献提出的加窗插值FFT方法(windowed interpolation FFT,WIFFT)在一定程度上提高了谐波参数分析准确度,但计算公式复杂,计算量大,且在计算复杂谐波参数时的误差较大.针对这一缺陷,本文分析了Rife-Vincent窗的频谱特性,提出了一种基于5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗双谱线插值FFT、的谐波分析与谐波电能计量方法,利用曲线拟合函数推导了插值修正公式,大大减小了计算量.仿真结果表明,本文提出的方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号分析,5项Rife.Vincent(Ⅰ)窗能有效抑制频谱泄露产生的误差,而双谱线插值算法能对栅栏效应产生的误差进行有效修正.非同步采样条件下,与已有WIFFT算法相比,本文提出的算法能有效跟踪频率波动、克服白噪声以及各次谐波间的相互干扰,提高谐波分析准确度.结合提出的5项Rife-.Vincent(Ⅰ)窗双谱线插值FFT谐波分析方法,对复杂谐波信号的功率测量进行了仿真分析.结果表明,本文提出的方法适合于高准确度谐波功率测量,特别是无功功率的测量.传统感应式和电子式电能表均无法实现谐波电能的准确计量,影响公正收费.据此,本文提出一种基于ADS8364+ADSP.BF533+M30624FGPFP的三相谐波电能表构成方案,介绍了仪器的工作原理,详细阐述了数据采集电路和谐波分析与谐波电能计量电路,给出了谐波电能计量的软件流程以及插值算法的实现,提出了系统掉电时的解决方案.结合本文设计的三相谐波电能表,分析了仪器的干扰来源以及仪器印刷电路板(printed circuit board,PCB)的传输线效应,详细阐述了仪器的电磁兼容性(electromagnetic compatibility,EMC)设计方法.试验结果表明,仪器的各项EMC测试结果均符合国家标准.针对谐波电能计量系统的误差来源,本文建立了系统的误差模型,提出了仪器的静差、比差和角差的校准方法.湖南省电力局计量中心检验结果表明,这种能准确计量基波电能和2～21次谐波电能的三相谐波电能表的电压、电流测量误差≤0.1%,有功功率测量误差≤0.1%,基波电能计量准确度达0.2S级,谐波电能计量符合GB/T-14549-1993的A类标准要求,实现了三相谐波电能的实时、高准确度计量.