随着我国电网装机容量不断的增大和电力电子器件的大量介入,电力谐波已成为电力系统中的公害。谐波检测问题,是研究其他谐波问题的基础。目前国内外对谐波检测理论做了大量的研究,在实际应用中主要采用检测效果较好、而运算时间相对于DFT缩短了几个数量级,且应用比较成熟的FFT谐波检测理论。在谐波检测仪器设计方面,国内仪器绝大部分都是基于DSP的设计,在仪器功能和设计成本的降低上还有待于进一步提高。现场可编程逻辑门阵列FPGA是近年来得到迅速发展和应用的新型可编程器件,其在数字信号处理方面的优越性,使得电子设计的规模和集成度不断提高,同时也给谐波检测系统的设计提供了一种新的设计思想。本文从谐波检测理论和实现方法上探讨了高精度、高实时性谐波检测数字统的相关问题。深入研究了FFT理论在谐波检测中的应用,分析了FFT理论在谐波检测中应用时会出现的频谱泄漏和栅栏效应的问题,在对比了三种解决频谱泄漏和栅栏效应问题方案的基础上,采用了频率同步法中的鉴相倍频技术,有效的解决了频谱泄漏和栅栏效应的问题。在整体结构设计上,本课题的硬件设计主要包括:CT/PT传感器单元、鉴相倍频同步电路、数据采集单元、微处理器控制系统、基于FPGA的FFT处理单元、键盘和显示单元、分析结果存储单元、上位机通讯单元。其中数据采集单元采用了动态浮点采集技术,较好的满足了系统采集速度和采集精度的需要。软件的设计采用了基—2按时间抽取算法(DIT),在基于FGPA的FFT单元中设计了蝶形运算单元、数据截取单元、地址产生单元、乒乓存储单元和旋转因子ROM存储单元。整个FFT单元设计采用流水线结构,其中蝶形运算单元采用并列结构,明显的提高了FFT处理单元的利用率,可以满足高速的数据流处理需要。整个设计以Altera公司Cyclone系列FPGA芯片为核心设计硬件平台,以Altera公司提供的QuartusⅡ为软件平台,利用VHDL语言实现整个系统的设计。整个系统分析结果可以实时显示,或通过串口协议传送至上位机监控系统,便于整个电网系统的统一调配。通过检测结果表明整个系统检测精度符合国家谐波检测标准,具有一定的理论意义和实用价值。