大型发电机定子绕组工作温度是关系大电机运行安全与寿命的关键指标。如果能在大电机运行时直接测得绕组内部的温度分布,对监测大电机安全运行,调控最佳工作状态,以及提取状态维修信息都大有帮助。由于大电机内部的高电压及强电磁环境,传统的电学传感器无法埋入绕组导体中,测得温度不能可靠反映定子绕组实际运行状况。FBG(fiber Bragg grating)以其电绝缘、对电磁干扰不敏感及易实现多点复用等特性满足大电机定子绕组测温的要求。本文应用光纤光栅准分布式测温技术实现大型发电机定子绕组导体运行温度及潜伏性电故障导致的主绝缘异常发热的直接测量。通过仿真计算与制造工艺分析,确定了 FBG温度传感器的植入位置。当用于测量导体温度,评价大电机负荷时,FBG传感器应植入线棒导体股线中,以最贴近导体的位置获得用户最关心处的温度;当用于监测绝缘内局部放电等潜伏性电故障引起的异常温升时,应将FBG传感器埋入定子主绝缘或主绝缘与铁心界面。当将裸FBG植入主绝缘时,FBG的温度传感特性受到绝缘材料物性影响,通过实验研究获得了 FBG-环氧树脂体系在无外应力产生应变情况下的波长-温度曲线。实验结果表明固化到环氧树脂中的裸FBG温度灵敏度变大,且在70℃附近存在转折点,应用动态力学分析方法确认了特性曲线的折点为环氧树脂材料的玻璃态转变温度。通过仿真分析确认了环氧树脂模量对FBG-环氧树脂体系波长-温度特性曲线的影响,当温度高于玻璃态转变温度时,由于环氧树脂模量迅速下降,导致FBG波长温度灵敏度显著下降,理论仿真与实验结果一致。虽然FBG的温度传感特性受到环氧树脂一定程度的影响,但将其植入定子主绝缘实现潜伏性电故障检测还是可用的。为实现H级的大型发电机定子绕组温度监测,研究了 FBG栅区涂覆聚酰亚胺封装方法,栅区涂覆聚酰亚胺后温度灵敏度只是略有提升,在保证FBG良好传感特性的前提下提高了 FBG栅区的机械强度。采用金属细管对传感光栅及传输光纤以有余长无应力方式进行整体封装,并成功植入定子线棒导体实心股线中。植入定子线棒后的FBG具有较好的温度传感线性度,与植入相同位置的准确度为0.1℃的热电偶测得温度最大偏差为1.2℃,测温精度满足定子绕组导体测温准确度要求。研制了基于可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器的FBG波长解调系统。为减小可调谐F-P滤波器驱动元件的温度漂移及非线性带来的误差,本文研究了动态实时校正技术,在分析比较串联型和并联型两种校正方案基础上,选择并改进了串联型实时校正系统。设计了具备高热稳定性且内部温度分布均匀的参考光栅模块,通过实时测量紧贴参考光栅埋入的高精度热电阻温度值及事先标定的4支参考光栅波长与热电阻温度值对应关系,获取4个精确波长参考点,在每次扫描时实时校准可调谐F-P滤波器透射波长与驱动电压函数关系,提高了基于可调谐F-P滤波器的FBG波长解调系统的测量精度。设计了以FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心的信号处理单元,将解调系统的A/D及D/A控制、三角波驱动信号生成、滤波、计算、分峰截幅等电路均集成在FPGA芯片内部,保证了系统的实时性。