智能坚强电网是我国电力系统发展的愿景,对电力系统的全局可观测性是实现电网智能化的前提条件。相量测量单元(PMU)作为电力系统广域量测系统的基本单元,具有北斗卫星导航系统精确同步定时的优势,可实现电力系统多节点实时同步测量,为电力系统多段故障定位技术提供了有利的保障。鉴此,文中对PMU的优化配置、故障区域及故障类型判别、基于多段实时同步测量的故障定位技术进行了研究。考虑到经济性,在对PMU配置规则进行充分分析的基础上,为实现全局可观测,对PMU配置方案的优化进行了深入研究,在对比分析了三种优化算法的基础上,运用模拟退火算法实现了PMU配置方案的优化,实现了全局可观测,在考虑到系统故障对测量参数影响的基础上,对IEEE18节点和IEEE30节点标准系统进行了PMU的优化配置,并进行了算法的验证。运用BFS(宽度优先算法)和DFS(深度优先算法)确定了发生故障区域,为了实现故障元件的识别,针对开关断路器及保护的动作情况构造了故障元件识别的数学函数模型及相关约束条件,依据PMU量测到的电压、电流相角关系确定故障类型。由于电力系统中无论发生对称或者非对称的故障,测量信息都包含正序分量。为实现正序分量精确测量,文中采用均匀分布参数传输线模型,利用傅里叶变换及对称分量法实现了正序基波分量的有效提取。为了实现线路故障的精确定位,针对几种典型的故障类型,建立了基于正序分量的双端同步故障测距算法,该算法可以在线修正线路参数,进一步提高了故障测距精度。应用PSCAD仿真软件,对故障定位算法进行了仿真研究,证明了该测距算法具有较高的测距精度,可实现电力线路常见故障的的精确定位。