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相量测量单元（PMU）是一种使用公共时间源进行同步来估计电网中电相量（例如电压或电流）的大小和相角的设备。同步相量是：时间同步数，代表在电力中的正弦波的大小和相位角，并且为了准确起见，对它们进行时间同步。基本上在每个测量点都有一个时钟，这些时钟都同步到同一源，通常是某种原子或GPS时钟。这样，就可以比较在相同准确时间获取的不同点的状况快照。 使用可记录电压，电流和频率的相量测量单元（PMU）测量同步相量。PMU的关键部分在于，它们每秒记录30到60次，可以比传统的SCADA系统更快地记录数据。好处包括能够检测频率和电压不稳定性的振荡。

同步相量本身不会提高电网的稳定性。相反，它使操作员可以更清楚地了解当前的电网运行状态，从而使他们可以更好地做出有关运行的决策，可以增加系统的可视性。

在交流电源系统中，功率从较高的电压相角流向较低的电压相角–电源和接收器之间的相角差越大，这些点之间的功率流越大。 大的相角差意味着两点之间的功率流较大，潮流越大，设备越有可能超过其额定功率和过载，大的相角差也可能表示某个区域中存在电压问题。例如在2003年的东北停电中，相量测量单元本来可以防止级联的停电，在电网级联故障之前的几分钟内，克利夫兰和密歇根州之间的相角差迅速增大，这表明电网开始出现故障时出现了大功率潮流。

频率振荡也是相量测量单元（PMU）可以检测到的问题。随着系统频率的波动，涡轮调速器也会在试图维持稳定的系统频率时进行控制。振荡可能会导致设备脱机，从而导致更大的波动，进而可能导致停电。如果及时检测到，操作员可以执行紧急操作，例如减载。