卫星授时、电力通信网络和数字信号处理技术的快速发展为同步相量测量技术的开发和应用提供了必要的基础。同步相量测量技术可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量，为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的契机。论文对基于同步相量测量装置(PMU)的硬件构成和同步采样方法作了深入研究，设计了双CPU协调工作的同步相量测量装置，对其测量精度、同步性和可靠性做了进一步深化，并构建了灵活多样的底层通讯方案。 　　提出了一种新的PMU构成方案，充分利用数字信号处理器(DSP)的集成资源和高速AVR单片机的特性，以GPS秒脉冲和频率跟踪信号经DSP捕获单元共同形成同步采样信号，以USB接口、CAN总线接口和以太网接口相结合的通讯方式实现高速大容量数据传输，从而形成以DSP芯片测量解算为主、以高速AVR单片机通讯控制为辅的基于变间隔采样的递推DFT算法的双CPU同步相角测量装置的软硬件设计方案。 　　论文对各种同步相量测量算法进行了比较。利用DSP高精度捕获的两级特性，在精确同步信号源与实时频率跟踪测量情况下，提出了完整周波抗混迭同步采样方法，使采样间隔能在当前周波和下一周波之间实时控制，避免了因频率变化而引起的混迭现象；也满足了一个数据窗内采样周波完整性和自适应调整采样率的同步采样要求，为递推DFT算法提供完整精确同步的原始数据。该方法克服了定间隔采样频率变化带来的影响；又比基于递推DFT变换的自适应调整采样间隔的方法在硬件上易于实现，计算简单。 　　WAMS系统中的PMU比传统测量系统具有更复杂的通信网络，论文构建了一种较为灵活的PMU底层通讯网络设计方案。PMU装置内部的两个CPU(DSP和AVR单片机)之间采用SPI同步串行接口，充分利用了这两款CPU的片内资源以简化硬件结构，同时能够满足它们之间的数据通讯要求。PMU通过USB接口将采集的瞬时数据和解算的相量数据传送给现场上位机，以便现场上位机能够实现故障录波等局域电网分析和控制功能。PMU将测得的带有全网统一时标的相量信息由CAN总线经网关接入Ethernet网，实时向调度中心上传，以便调度中心根据EEAC的紧急控制框架理论、综合EMS系统实施全网稳定控制。CAN总线同时也用于动模实验室中各个PMU之间相量数据交换。