同步相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）的重要优势之一是提供同步相角量测。然而,由于诸多因素,特别是时间同步问题,部分现场PMU间相角差数据存在异常。同时,PMU通过未加密、可预测的民用卫星信号授时,易受卫星时间同步攻击,进而导致时间和相角量测错误。针对PMU相角差数据异常问题,论文研究了相角差异常特性,异常检测和修正方法及其在同步攻击定位中的应用,可提升PMU数据质量,保障PMU应用效果。论文的主要工作及创新点如下:结合线路两端PMU电压相角差异常特性分析和分类,提出了线路两端PMU电压相角差异常初步判别与类型判别方法。基于线路两端电压相角差与有功的近似线性关系给出了一种相角差数据异常初步判别方法;基于此,结合实测数据分析,归纳汇总了现场线路两端PMU相角差数据异常类型及相应案例。提出了基于假设检验的异常类型判别方法,可判别恒定和时变偏差,为异常数据修正提供基础。结合线路电抗不变特性,分别提出了基于历史统计值和突变量启动的线路两端电压相角差异常检测方法,可用于检测卫星时间同步攻击。通过线路参数辨识灵敏度分析,选取电抗作为异常检测在线监测参数;基于监测参数统计值构造了两种检测指标与自适应阈值;采用滑动时间窗监测相角差偏差导致的估计电抗变化,以线路为对象执行检测。仿真和实测数据算例表明该方法检测能力强,检测阈值可根据线路参数和量测噪声水平自动确定,无需人为调整。提出了一种无需线路参数的线路两端相角差恒定偏差修正方法。基于线路阻抗短时不变特性,利用两工况下PMU数据对线路阻抗估计并消去线路参数给出了无需已知线路参数的相角差恒定偏差估计模型;通过黄金分割搜索算法求解,最终实现相角差恒定偏差的估计与修正。仿真和实测数据算例表明该方法可准确估计偏差,工程实用性强,经数据修正后线路参数辨识结果得到极大改善。提出了一种基于无功损耗的线路两端相角差时变偏差修正方法。基于无功损耗量测值与估计值构造了单时刻相角差偏差估计模型;基于电压相角差和线路参数间关系,将利用单时刻数据的时变偏差估计模型转化为利用多时刻数据的恒定线路参数估计模型,提升了模型抗噪能力;求解获取线路参数后反推出相角差偏差,实现利用单工况数据的时变偏差修正。仿真和实测数据算例表明该方法可修正不同类型时变偏差,抗噪性能强。利用相角差异常检测与修正信息,结合等效图构建和卫星攻击后同步节点搜索聚合,提出了一种电力系统卫星时间同步攻击定位方法。结合攻击特性,提出了监测系统攻击搜索等效图及邻接矩阵构建方法;基于线路两端检测信息,给出了由报警线路分割形成的内部同步区域子系统搜索聚合方法;根据子系统间不同的连接情形,结合偏差修正结果,基于正常节点多于受攻击节点假设,分别提出了相应的攻击定位措施。IEEE 39节点和我国某省500kV实际系统测试表明了该方法的有效性与实用性。