当前,对变电站的数字化、网络化、智能化改进带来了许多技术优势,但是,这些改进不可避免的会对智能变电站采样回路的时间性能产生影响,主要是信息延时和同步问题。为此,有必要对智能变电站采样回路的延时和同步性能进行分析。准确估计信号基波的相位、频率信息,是智能变电站采样回路时间性能分析的前提,基于快速傅立叶变换的信号分析方法应用广泛,但在异步采样情况下受频谱泄漏和栅栏效应影响,信号参数估计准确度较低。因此,研究改进的FFT信号分析方法,对提高信号分析的准确度具有重大的理论和现实意义。论文通过若干余弦组合窗进行自卷积运算得到余弦自卷积窗,基于其旁瓣性能优越但主瓣偏宽的特点,结合插值校正方法,提出了基于余弦自卷积窗的改进插值FFT参数估计方法。基于余弦自卷积窗的改进插值FFT算法通过余弦自卷积窗对信号进行加权,利用幅值最大谱线及其左右两根谱线建立离散频谱频率偏差的求解方程,然后利用多项式拟合方法推导出插值修正公式和基波参数的计算式。通过仿真讨论了窗长等参数的设定对算法性能的影响,为在实际应用中合理选择算法参数奠定基础；同时,与传统的双谱线插值FFT方法相比,基于余弦自卷积窗的改进插值FFT参数估计方法能够更有效抑制频率波动、白噪声的影响,具有更高的准确度。最后,将本文改进算法应用于智能变电站采样回路时间性能分析中,阐述了基于改进算法的智能变电站采样回路时间性能分析方法,并完成了时间性能分析系统相关软件模块的设计。分析系统通过计算获得电压电流采样数据的基波参数,实现智能变电站采样回路各环节延时和同步性能分析。将该分析系统应用于110KV兰家沱智能变电站的现场测试中,实现了采样回路的延时和同步性能分析,验证了本文提出的基于改进算法的智能变电站采样回路时间性能分析方法的有效性。