电力系统频率是电能质量的重要指标,其准确测量有助于客观反映电力系统的运行状态,具有重要的理论和实际意义。同步采样情况下,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)可以获得高准确度的频率测量结果。然而,在电力系统中,信号频率往往存在一定波动,且受到谐波等干扰的影响,使严格的同步采样很难实现。在非同步采样条件下,FFT固有的频谱泄漏和栅栏效应影响了频率测量的准确度。因此,如何克服非同步采样偏差对频率测量结果的影响,一直是国内外学者研究的重点。本文提出并研究改进准同步采样电力系统频率测量方法,提高了非同步采样情况下的频率测量精度,为电力系统频率测量方法的发展与应用提供了新思路。本文首先综述了常用频率测量方法的优缺点,介绍了准同步采样算法的基本原理。准同步采样算法通过积分和迭代运算实现局部信号的频谱计算,且允许信号存在一定的非同步采样偏差,但该方法也存在计算量较大、准确度不高等不足。其次,本文根据准同步采样算法实现过程中需要进行数值积分的特点,在基于复化矩形的准同步采样算法推导过程的基础上,研究并推导了改进准同步采样频率测量算法,包括基于复化梯形的准同步采样频率测量算法和基于复化Simpson的准同步采样频率测量算法,建立了改进准同步采样电力系统频率测量实现流程,从理论上对比分析了常用的加窗插值FFT算法和改进准同步采样频率测量算法的运算复杂度。本文研究结果表明:当采样频率和采样点数相同时,改进准同步采样频率测量算法执行过程中所需加法次数远远少于加窗插值FFT算法所需加法次数。由于基于复化矩形、复化梯形和复化Simpson三者仅在积分加权系数上不同,且准同步采样频率测量算法的运算复杂度仅与采样点数有关,因此本文所研究的两种改进准同步采样频率测量算法的运算复杂度相同。随后,本文通过仿真实验对比分析了改进准同步采样频率测量算法与加窗插值FFT算法的测量准确度。本文选取了被广泛应用的基于4项3阶Nuttall窗的插值FFT算法作对比,仿真分析了基波频率波动、谐波干扰、白噪声影响等不同情况下的频率测量结果。仿真结果表明:与基于4项3阶Nuttall窗的插值FFT算法相比,本文所研究的改进准同步采样频率测量算法具有更高的频率测量准确度,且该算法可有效抑制白噪声对电力系统频率测量的影响。在两种改进准同步采样频率测量算法中,基于复化梯形的准同步采样频率测量算法的性能略优于基于复化Simpson的准同步采样频率测量算法。最后,本文利用嵌入式系统平台实现了本文所提出的改进准同步采样频率测量算法,并根据GB/T 15945-2008、GB/T 19862-2005、DL/T 1028-2006的要求设计了电力系统频率测量校准方案。通过大量校准前后频率测量实验,对比分析了校准前后的电力系统频率测量偏差,并分析了基波频率不变时校准后的电力系统频率测量不确定度。实验结果表明:校准后的频率测量偏差均能达到国标规定的频率偏差在±0.01Hz以内的要求,这也验证了本文所提出的改进准同步采样频率测量算法在实际应用中的的有效性和准确性。