现代电系统规模越来越大,不仅突破了市界、省界,而且世界上还形成了许多跨区、跨国电网,电力系统的结构和运行方式也日趋复杂,电网一旦发生事故,其后果相当严重。现代化的调度系统要求能迅速、准确而全面地掌握电力系统的实际运行状态,预测和分析系统的运行趋势,而母线电压相量是反映系统运行状态和稳定性的最主要的状态量,电压相量的实时测量可以为安全调度、稳定控制等提供有力保证。因此实时测量母线电压相量,将是实现电力系统稳定监视和控制的关键因素。本文首先研究PMU的测量原理及其在电力系统中潜在的应用价值和应用中存在的问题。然后针对PMU特定应用配置要求,研究基于电力系统数据采集与监视控制系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)测量系统与基于PMU测量值的状态估计模型,提出提高状态估计精度的PMU优化配置方法。并分别研究考虑潮流直接可解的PMU配置方法和考虑系统同调性的PMU配置方法。最后针对电力系统完全可观的要求,采用电网拓扑快速可观测方法分析电网的可观测性,确定使系统完全可观测的PMU最初配置方案,但此方案通常不是最优方案。在保证系统完全可观测基础上采用遗传算法和禁忌搜索算法的混合策略求解最优配置问题,实现了全网最优布置。在MATLAB环境下进行仿真运算,结果表明本文提出的最优配置算法是有效的。并且分析比较了考虑系统冗余与不考虑系统冗余的PMU最优配置方法。