频率是电力系统和电气设备的重要运行参数,频率测量是电力系统和电气设备运行、监测、控制以及继电保护的基础。本文综合运用数字信号处理技术、微机技术和电力系统自动化技术,探讨真实反映电气信号物理本质、精度高、速度快、实现代价小、工程实用的电气信号频率检测理论和实现方法。本文介绍了目前常用的电力系统频率数字测量理论和算法,并阐述了其基本原理,通过分析比较算法以及其改进算法的优缺点,指出了各种算法的适用场合及实用价值。本文提出一种基于二阶无限冲击响应(Infinite Impulse Response,简称IIR)变步长自适应数字陷波滤波器的电气信号频率跟踪测量算法。论述了陷波滤波器能够滤除信号中特定的频率,而其他的频率成分不受影响的原理;最小均方(Least Mean Square,简称LMS)白适应陷波算法是将被谐波和随机噪声污染的电气信号通过基波陷波器,根据陷波器输出误差采用变步长因子的递推LMS自适应修正陷波器参数和跟踪频率的变化。给出了由给定步长迭代公式的常数计算出频率的实例,通过频率稳定时测量仿真、频率波动时测量仿真、电机运行频率测量仿真和频率突变测量仿真表明所提出的频率跟踪测量算法效果良好,能够满足电力系统频率测量的要求。本文介绍了傅立叶变换的基本理论、基本形式以及DFT参数的选择,对传统的基于加窗DFT的电气信号检测方法的误差原因及减少误差的方法进行了分析,并介绍了几种常用的窗函数。根据电气信号的频谱特点,本文给出了一种基于频谱校正的电气信号频率微机检测算法,该算法对同一电气信号的两个采样序列进行DFT,并根据两次DFT结果的相位差求出频率校正量,进而得到电力系统频率。通过仿真证明选择合适的采样窗长度和与之相适应的窗函数时,该算法可以满足高速、精确的测量要求。最后将该算法应用于虚拟仪器,充分证明该算法完全适用于电力系统频率的测量。