传统电网的监控管理系统SCADA/EMS已经不能够满足日益复杂的电力系统的需求，广域测量系统是基于统一时标信息采集的监控管理系统，给传统的监控管理系统带来了新的生命活力。同步相量测量单元(PMU)作为搭建广域测量系统的核心关键基础器件，目前，由于该设备造价比较昂贵，而且我国广域测量系统大部分正处在试点运行阶段，不可能在整个电力网络中的每一个母线节点上都安装PMU设备。所以需要对PMU布点进行优化配置来满足电网动态监控的目的，也满足当前过渡阶段经济性的要求。　　本文首先以全网完全可观测为目标，搭建了一个基本的PMU配置模型，通过仿真验证搭建的基本模型仅用少量的PMU就使得电网满足完全可观测。在此基础上，提出了一种基于0-1整数规划的统一优化配置算法，分别为处理系统在不同的运行方式下的PMU配置的问题。在此基础，解决了四种不同情况的问题，分别是不考虑零注入节点完全可观测的PMU布点的问题;考虑零注入节点PMU布点问题;考虑在线路N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题;PMU N-1失效时系统仍可观测的PMU布点问题。在上述的基础上，又提出考虑电网实际情况多因素多目标的配置方法，通过对基本模型的改进，得到可以求得多个可行解的改进模型，为电网配置PMU提供了多个可行方案。由于实际电网中经济效益因素，PMU配置一般是分阶段配置。考虑实际地理等综合因素不同条件，可加入考虑权重比的PMU配置。　　本文另一部，主要解决的问题是结合PMU在电网故障诊断中的应用。先讨论是利用开关量、保护信息进行电网单重故障诊断，若保护动作信息正确时并且断路器能正常跳开，能够快速把故障元件隔离，形成故障区域。当电网发生多重故障时，往往保护信息会出现误动。此时故障元件也不容易识别出，甚至会出现连锁事故的效应。利用PMU提供的同步相量信息准可以正确快速判断出断路器和继电保护等自动安全装置发生误动或拒动，最终正确的识别故障元件和故障区域。输电线路故障时，故障点的位置往往不易确定。所以本文，采用的是一种更为准确分布线路的参数模型，故障测距算法利用线路两端的电压、电流相量的正序分量的信息。对线路参数计算利用PMU测得故障前线路两端的电压、电流相量信息进行了在线修正以提高了故障测距的精度。最后对线路两端均装有PMU或只有一端装有PMU的两种情况利用matlab仿真软件分别进行了计算分析，仿真结果验证了这种测距算法精度比当前普遍使用的电网故障分量测距精度都高。