配电网异常检测和定位是配电网异常处理流程中的重要环节。广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)相关技术的发展提高了电网采集数据的质量,应用大维随机矩阵相关理论分析全局性、同步性的电网采样数据时,可以提高配电网的异常检测和定位水平。本文首先提出了配电网同步相量测量装置(phase measurement unit,PMU)配置求解的数学模型和求解方法,通过限定合适的约束条件给出PMU前期配置方案,并在IEEE标准电路和仿真电路中进行了验证分析。在PMU配置方案给定后,本文接下来提出了三种基于大维随机矩阵理论进行配电网异常状态检测的方法,分别为谱分布方法、最大最小特征值法和trace法。利用PMU采集的全局信号构成随机矩阵,根据该矩阵相关特征作为判据,判断配电网是否发生异常。并在多种短路和谐波异常中进行了仿真分析验证,同时检验比较了不同方法的灵敏性、抗干扰性等性能。在检测之后,本文又提出了利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)进行配电网异常定位的方法,针对仿真电路中不同的短路异常和谐波异常进行了定位验证。实验结果表明,本文提出的PMU配置方法可以适用于配电网的PMU配置,基于大维随机矩阵的三种异常检测方法能够灵敏、快速实现异常检测,而基于随机矩阵的定位方法也能进行准确定位。为配电网异常检测和定位提出了新的手段。