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提出一种电力系统信号频谱估计方法，即基于总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计方法（TLS-ESPRIT）。它是基于子空间的信号分析方法，具有较高的频率分辨率。直接以测量数据构成的Han-kel数据矩阵为基础，避免求取信号的相关矩阵，简化了计算。把信号空间分解为信号子空间和噪声子空间，能够使用较短的采样数据高精度地辨识信号的频谱信息。用包含谐波分量和间谐波分量的测试信号以及CIGRE直流输电标准测试系统进行仿真，结果验证了该方法在电力系统频谱估计中的有效性。