新兴的WAMS/PMU测量体系为电力系统分析提供了电网节点的同步电相量信息,并且使数据刷新率有了飞跃式的提升,这使得基于电力系统暂态模型的故障分析方法成为可能。WAMS同步相量测量体系下的故障诊断,最关键的问题是如何快速准确地对故障区域进行定位。本文基于对电力系统非线性摇摆方程的研究,主要应用非线性观测器和逼近器技术解决该问题,论文的工作包括:(1)回顾了电力系统故障诊断的历史,介绍了电力系统故障诊断的常用方法。(2)以线性定常系统为例,介绍了采用观测器进行故障检测与定位的基本思路。接着拓展到一类非线性的、带有不确定性的系统中,采用观测器内嵌逼近器的方法对不确定动态和故障动态进行逼近,并以观测器库的方式储存这些信息。最后分析了给定阈值下的故障可检测性、可定位性问题。(3)对基于电力系统动态模型的故障检测与诊断方法进行了研究。首先,建立了多电机电力系统的模型,并将其转换为离散的形式;其次,定义了临近集、故障集、故障影响集、本地故障集的概念;接着,构造了故障检测与逼近观测器,推导了对应的自适应阈值,建立了故障检测逻辑,并进行了故障可检测条件的分析;最后,构造了通用观测器结构下的故障定位估计器,推导对应的自适应阈值,建立了故障定位逻辑,并进行了故障可定位条件的分析。(4)在Matlab平台上进行了故障诊断机制的仿真,其有效性分别在IEEE 3电机9节点系统和IEEE 10电机39节点系统上进行了验证。然后阐述了电力系统动态建模的实现、故障集的生成、参数域几何尺寸的计算和方向阈值的生成。