同步相量测量技术可以应用到电力系统的许多方面，例如：电力系统的状态估计、静态稳定的监测、暂态稳定的预测及控制以及故障分析等等。但是，其最重要的应用场合必然是电力系统的暂态稳定性的预测和控制。然而，由于理论和技术方面的限制，基于GPS的相量测量必然从同步数据记录开始，然后形成状态估计、动态监测、稳定在线评估和稳定控制等。最难完美实现的是暂态稳定控制，它不仅要求
电力系统计算、通信等技术水平的提高，还需要多机控制理论的实质性进步。
GPS同步相量测量技术可以获得实时相角、频率和幅值，因此需要利用这些数据资源深入研究机电暂态过程中电力系统的运动轨迹，研究各控制环节对机组功角轨迹的影响。在GPS技术出现前，这种研究还是不现实的，目前仍是电力系统研究的空白。同时，必须突破双机模式假设，多机模式才是系统暂态过程的实质，然而在多机模式下解析求解电力系统稳定评估问题是不可能的，因此必须借助现代高速计算工具和数值计算方法。