由于大规模非线性元件以及设备再电力系统的广泛应用,导致大量的谐波注入电网,严重影响了电网的电能质量,因此谐波治是非常必要的。但无论是谐波责任认定还是谐波的治理,都依赖于谐波的特性。快速傅里叶变换(FFT)是谐波分析常用的方法。但电力系统的谐波并非精确50Hz,且存在大量的间谐波,故导致信号非同步采样,并且由于栅栏效应、混叠效应、截断效应,导致无法精确的估计出信号的幅值、频率和相位。另一方面,FFT的每个谱峰都不可避免的受到泄露的影响,故定量的给出每个谱峰的可信度也是一个关键问题。考虑到谐波是时变或者瞬时性的信号,无法进行较长时段的采样,故直接使用FFT,导致信号分析的频率分辨率低。本文针对这三个问题展开,详细的阐述了在减小计算量的同时,如何有效的提高参数估计的精度和可靠性。研究了谱峰可信度的一些性质。针对传统的谱峰可信度判断方法的缺陷,本文借助一族偏差公式给出商集,通过比较这些商与1的接近程度,进而给出更精确的谱峰可信度;提出了一种基于状态空间模型的谐波参数估计方法。首先建立了谐波信号的状态空间模型,为了提高参数估计对噪声的鲁棒性,通过分析将参数估计的鲁棒性问题转化成一个求酉矩阵的过程,最后通过求该酉矩阵特征值即可高精度的估计出谐波频率值。幅值和相位则可以通过最小二乘法或者其他优化方法得到。另外还研究了状态空间法和Prony法的联系以及有效奇异值选取问题;针对同时含有谐波和间谐波的谐波分析问题,采用基于FFT和状态空间法的谐波分析方法。为了提高算法的效率和可靠性,先通过判断FFT的谱峰的谱间干扰程度分离出能用FFT分析的频谱分量,进而借助能量重心法估计出对应的分量的参数;接着利用状态空间法估计出剩下谐波参数。在此基础上又提出了两种降维技术以提高算法的实用性。