现代电力系统在增加输电能力和运行灵活性的同时，也增加了系统的复杂性和相继开断的风险。因此，必须采集和处理广域的静态和动态信息，定量评估系统稳定性，自适应地优化决策。WAMS由基于全球定位系统(GPS)的相量测量单元(PMU)和高速通信系统组成，使采集的信息由静态扩展到动态，并在控制中心将接收到的各广域量按统一的时间断面对齐，得到完整的系统受扰轨迹。PMU采集到的受扰轨迹避开了仿真模型、参数及扰动中包含的不真实性，但只有在计算该轨迹的稳定裕度时也不用系统模型，才能精确量化实际受扰系统的稳定性。　　 扩展等面积准则(EEAC)理论是唯一得到证明的稳定性量化分析理论。EEAC不需要系统的数学模型即可计算失稳轨迹的稳定裕度，但是需要摆动最远点(FEP)处收缩到发电机内结点的导纳阵来计算稳定轨迹的稳定裕度。因此，在无系统模型的情况下，要么先识别出降阶导纳阵，要么不依赖数学模型而定义轨迹的稳定裕度。为此，本文利用EEAC对PMU所获轨迹的稳定裕度评估进行研究。　　 评述广域测量系统及广域控制保护系统的构成、关键技术及应用领域，提出了广域测量预警控制系统的概念。分别讨论了基于纯PMU数据的应用功能，以及结合PMU数据与模型仿真结果的应用功能。在此基础上指出了广域测量预警控制系统理论和应用的瓶颈及可能的解决途径。　　 分析实测轨迹可提供的知识，并按对模型依赖的程度分类。强调在不依赖系统模型的前提下，提炼受扰轨迹信息的重要性。归纳先对实测轨迹降维再提取知识的思路，即利用保稳降维变换将多机轨迹模态的时域识别任务转化为单机的对应问题。采用时频分析方法提取映象单机轨迹的时变特征，并研究轨迹降维及时变因素的影响。指出应该采用可信度校验，在轨迹时变性过强的场合给出提示。指出模型与参数的校核的关键是建立随着轨迹动态特征的差异程度而单调变化的指标，进而通过其灵敏度搜索收敛到真值附近。　　 在经典模型的假设下，可以使用发电机端口的电压和电流来识别降阶导纳阵。将该方法推广到实际系统的难点包括：时变参数的辨识，导纳矩阵的高维多参数特点及其时变性对参数识别的数据窗口提出相反的要求。尝试了递推最小二乘法、基于同调群的等值算法、基于模型的等值算法和对窗口内数据插值的算法；从理论上说明这些方法无法推广到实际的多机系统。因此，只能不依赖数学模型直接定义轨迹的稳定裕度。　　 在经典模型和理想两群特性的假设下，可以使用FEP前的功角曲线按正弦曲线的外推来构造FEP后的虚构轨迹。在对实际系统的仿真中发现，功角曲线在FEP附近的斜率很大，特别对于具有强时变特性的映象，在按正弦曲线外推时表现出很强的数值病态。分析了数值病态的机理，指出即使是加权最小二乘法也无法得到有意义的正弦参数。从FEP开始，沿着功角曲线反向搜索，当相邻的两个积分时间步上的曲线斜率不再明显减小时，表示功角曲线的外推受病态的影响不再严重。记该点为离FEP最近的可用数据点(AP)，而计算外推的正弦参数的数据窗口必须避开AP和FEP之间的数据。　　 当AP比功角曲线的极值点(EP)还要远离FEP，即AP处的曲线斜率己与FEP处不同，或者正弦外推的虚构轨迹上没有动态鞍点(DSP)，则正弦外推不再适用。此时，使用直线外推来构造FEP后的虚构轨迹。由于不能保证稳定轨迹裕度的定量分析误差总是很小，提出通过评估FEP前面一段轨迹的时变性，来识别那些曲线外推误差大的算例。对采用不同曲线外推技术计算的算例采用不同的时变性校核准则。对于未通过正弦外推时变性校核的算例，使用直线外推重新计算。　　 分析了EEAC理论没有直接将加速力定义为稳定轨迹的稳定裕度的原因。给出了加速力能够满足单调性要求的严格判断条件，即冻结FEP处的时变因素得到的虚构轨迹(简称为解析虚构轨迹)在FEP处的斜率为负。在此基础上，使用斜率为负的直线作为虚构轨迹，以保证和失稳轨迹的稳定裕度有相同量纲并满足直观性的要求。指出可以通过评估OMIB映象在EP和AP之间的时变性来判别解析虚构轨迹在FEP处的斜率的符号。在没有数学模型支持的情况下，使用相邻两个数据窗口拟合得到的正弦曲线的差异作为时变性指标。　　 仿真验证了以上算法的快速性和实用性。所得研究成果不仅具有理论上的意义，通过与工程现场的磨合，可望能早日为电力系统的运行提供实用的在线稳定量化分析工具。