要提高发电机主保护的性能，从根本上说需要研究发电机定子绕组内部故障时的电磁机理，从理论上揭示故障量的变化规律。由于故障后要求保护快速动作，此时电机的暂态过程尚未结束，必须考虑暂态过程对发电机保护的影响。在发电机定子绕组内部故障暂态分析方法研究的基础上，可以编制发电机内部故障仿真软件，作为实用化的研究工具。发电机内部故障时，定子绕组对称性遭到破坏，以往分析电机外特性的方法已不再适用于定子绕组内部故障的分析。本文针对发电机定子绕组内部故障暂态分析中存在的一系列问题，开展了研究工作，主要内容有：(1) 建立了凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态计算的多回路数学模型。列出了故障后的时变微分方程组。分析了不同故障前运行方式，不同故障情况下方程组的系数矩阵的变换、方程组的求解问题和改善计算程序收敛性的方法。(2) 推导了以气隙磁导法进行参数计算的公式。以线圈为单位计算参数，需要计算的参数多，又大多是时变参数。而正确的参数计算的结果，是正确仿真计算的关键。(3) 推导了圆柱坐标系中，用比奥-沙伐定律计算端部漏感的公式。本方法能考虑绕组端部的喇叭口和绕组上下层位置，较接近实际情况。(4) 研究开发了凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态仿真软件包，使之成为界面友好、计算正确、使用方便的研究工具。(5) 进行了凸极同步发电机故障实验。包括外部机端短路、定子绕组匝间短路、同相异支短路、相间短路。并与仿真结果进行了对比、校核，两者波形吻合较好，从而验证了理论和仿真程序的正确性和有效性。(6) 根据仿真结果和动模实验结果，分析不同匝比和不同故障位置条件下短路的暂、稳态规律，寻找故障特征，可为保护方案的研究打下基础。根据微机继电保护算法，分析了电流的暂态过程对差动保护的影响。本文所讨论的虽然是凸极同步发电机，但是其结构具有一定的代表性，隐极同步发电机可以作为特例用类似的方法分析。