二十世纪九十年代初，全球卫星导航定位系统(GPS)投入使用。基于其高精度的对时功能，同步相量测量单元(PMU)成功研发，实现了对电压和电流相量相角信息的量测。 目前，国内外对PMU的硬件设计进行了大量研究。PMU已经在部分电网投入使用，彰显了其优越的性能。PMU为电力广域系统(WAMS)的实施提供了条件，借此使系统的可观测分析、监视、控制更容易实现。然而，由于成本、安装条件、通讯网络的限制，不可能在全网所有节点均装设PMU。此外，作为一种装置，PMU自身不可避免的会产生误差，由此在传统电力系统状态估计的基础上，引入PMU又会发生哪些问题呢? 就PMU的引入，本文分析和研究了其对电力系统状态可观测性、传统状态估计影响的基础问题。分别从潮流直接可解的实现规律、状态估计精度的改善等方面对PMU的贡献进行了研究。 当PMU测量精度比较高时，其测量值可以当作已知状态量，从而实现系统潮流的直接求解。就该问题，本文提出了随PMU配置进程而变化的节点动态关联度的概念，并以此为基础提出静态优化配置方法和半动态优化配置方法，充分利用PMU的配置信息，概念清楚，实现起来容易。算例分析及与相关文献结果比较表明，本文方法在PMU优化配置上取得有意义的效果。此外，对依据局部PMU测量信息实现系统潮流的分块解算等问题进行了探讨，以适应大规模区域电网互联的分析与评估。 当PMU测量信息受精度的影响，不能当作状态相量真值时，可以将其以状态估计的形式用于分析网络的运行状态。以便利用估计算法本身的特点排除随机误差的干扰，使估计精度提高。本文对传统的状态估计模型和引入PMU的状态估计模型进行了比较。就目前国内外该领域的两类不同PMU状态估计模型——线性状态估计模型和混合量测的状态估计模型进行了探讨。利用信息阵分析了PMU对状态估计精度的影响。