WAMS在电力系统的广域范围内测取的同步相量信息比传统的非同步信息具有更广泛的应用价值,但是目前WAMS技术只是在输电系统获得了部分应用,在配电网还基本没有应用。本文研究了将广域测量系统应用于配电网相关的几项关键技术,使得基于GPS的电量同步采集方法在电力系统的更大范围内得到了灵活应用。本文的主要研究内容包括如下几个方面：1、研究设计了面向配电网应用的灵活广域测量系统的整体方案。针对要解决的问题,利用该系统可以在局部电网灵活布设若干临时测量点,组成监测系统,采集同步测量信息,通过对同步测量数据的分析解决问题。待问题解决后,灵活广域测量系统可收回,然后应用于其它网络。这样一来利用有限的测量设备可实现对电网监测的“准全覆盖”,扩大了广域测量系统的应用范围。2、提出了一种三谱线加窗插值傅里叶变换算法。在被分析的同步采样离散数据非整数周期截断情况下,利用该算法对数据进行分析,可以准确获得信号的幅值和相位。通过加多种窗函数的仿真试验,验证了相比于目前常用的单谱线和双谱线加窗插值傅里叶变换算法,本文算法有更高的分析精度。算法的提出使得同步采样数据具有了更高的利用价值。3、研究了利用灵活广域测量系统进行谐波状态估计的相关问题,包括PMU的优化配置和谐波状态估计算法。提出了一种混合蛙跳算法和贪心算法相结合的PMU优化配置算法,通过仿真算例验证了相对于目前常用的遗传算法、粒子群算法等该算法在获得最优解的多样性及计算速度方面都更有优势；针对谐波状态估计算法问题,在加权总体最小二乘估计的基础上,结合IGG抗差估计思想,提出了一种同时计及参数误差和测量误差,兼顾结构空问抗差和观测空间抗差的改进加权总体最小二乘算法,使得状态估计算法具备了较强的抗御粗差能力,通过仿真算例验证了算法的有效性。4、研究了利用灵活广域测量系统进行线路和变压器参数在线测量的相关问题。提出了利用被测模型各端点多负荷时段多组同步测量数据构建高冗余度估计方程组进行参数辨识的方法；针对参数估计方程组的求解,提出了一种k-均值聚类分析和IGG抗差最小二乘估计相结合的算法。通过仿真验证了在计及谐波、电网频率波动、测量噪声、采样同步性误差和测量粗差等情况下本文所提方法及算法的有效性。5、研制了面向配电网的灵活广域测量系统,并将其用于谐波的同步监测和线路及变压器参数的在线测量。实测结果验证了所研制系统的实用性及理论方法的正确性。