谐波分析与检测是一种常用的技术方法,在电力系统以及其他工农业领域应用十分广泛。基于离散傅立叶变换的谐波分析方法是应用最广泛的一种谐波分析方法,但是该方法无法抑制矩形窗采样导致的长范围泄漏和非同步采样导致的短范围泄漏。准同步采样和离散傅立叶变换相结合的准同步DFT谐波分析方法能够有效地抑制长范围泄漏,但是无法有效抑制非同步采样导致的短范围泄漏,因此信号频偏时准同步DFT的谐波分析结果仍然存在较大的误差。准同步采样算法通过多次迭代和复化积分的方法来进行采样,其离散频谱具有主瓣宽度小、旁瓣衰减快的特点,能够有效地抑制长范围泄漏,是一个理想的采样窗函数。但是信号频偏时,短范围泄漏仍会带来极大的谐波分析误差;并且,准同步DFT多次迭代的特性导致其离散频谱函数极为复杂,无法通过反演来推导信号频偏与谐波误差之间的修正函数关系。针对准同步DFT难以修正短范围泄漏误差的难题,本论文从离散频谱抽样和插值修正两方面着手研究准同步DFT谐波分析误差的修正方法,提出了可变栅栏谐波分析和线性修正算法两种方法。本论文的主要研究内容和创新性成果如下:(1)研究准同步DFT的短范围泄漏问题,提出了可变栅栏的频域抽样思路,给出了基于此构想的可变栅栏谐波分析方法。准同步DFT的短范围泄漏产生的原因是:信号频偏时固定位置的频域抽样栅栏无法对准谐波离散频谱谱峰。本文在研究准同步DFT频谱伸缩特性的基础上,提出了可变栅栏的概念。所谓可变栅栏,指的是谐波分析时频域抽样的位置并不是固定的,而是根据信号频率的偏移而改变。在此基础上,本论文给出了基于可变栅栏概念的谐波分析方法。仿真实验结果表明,该方法能够在±10%信号频率偏移范围内有效抑制短范围泄漏,获得高精度的谐波分析结果。(2)针对可变栅栏谐波分析方法计算量大、无法分步计算的问题,提出了基于最小二乘原理的准同步DFT幅值线性修正方法和基于线性误差理论的准同步DFT相位线性修正方法,两者合称为准同步DFT线性修正算法。幅值线性修正方法应用最小二乘法构建准同步DFT的幅值误差曲线,进而获得准同步DFT的幅值和信号频偏的修正方程;准同步DFT谐波相位的线性误差特性表明,相位误差只与信号频率、谐次、迭代次数线性相关,由此得出了准同步DFT的相位和信号频偏的修正方程。仿真结果表明,该算法能显著减少信号频偏时的短范围泄漏,提高准同步DFT谐波分析精度;同时还能降低算法的时间复杂度,实现分步分析。(3)研究工频信号相位差远程测量的问题,提出了一种分布式非同步的相位差测量方法。该方法采用准同步DFT线性修正算法抑制长范围和短范围频谱泄漏,引入220V市电信号作为参考信号实现相位差的分布式测量和非同步测量,通过牛顿迭代初相计算方法精确计算类正弦信号的初相和相位差。仿真实验和工程应用证明:本文方法可以在±1%频率偏移范围内分布式非同步地精确测量正弦和类正弦信号的相位差,具有较高的工程应用价值。(4)研究氧化锌避雷器(MOSA)的阻性电流提取问题,提出了一种在线运行的氧化锌避雷器(MOSA)的阻性电流提取方法——分布式非同步阻性电流测量方法。该方法采用准同步DFT线性修正算法和分布式非同步相位差测量技术来测量MOSA的阻性电流参数,能够实现各项阻性电流参数的分布式和非同步测量。该方法不需要长距离信号线就可以实现电流/电压信号的采样,并且测量电流/电压信号的相位差不需要同步进行,可以分时完成,极好地解决了 MOSA阻性电流提取的难题。仿真结果和现场实验表明,该方法能够在各种复杂现场环境下精确地测量MOSA的不同阻性电流参数。