随着微电子技术、光电技术、通信技术的飞速发展，智能化、数字化和网络化的测试、控制技术迅速在电力系统中得到广泛应用，改变了传统电力系统的运行、维护和管理模式。尤其是光电技术的应用及其与信息技术的结合，使得传统电力系统工业面临一场重大的技术变革。电流、电压互感器作为电量测量装置，是监测一次设备运行状态的关键，也是二次设备工作的基础。为此，本文选取了目前正处于实用化研究阶段的光电传感器进行研究。针对目前光电传感器研究主要集中在稳态测量方面，研究重点在于提高测量精度的现状，主要从光电传感器实用化的角度，通过对其暂态特性的分析，研究了如何应用光电传感器来满足控制、保护系统的需要，研究了新型光电传感器的传变原理、电量信息传输模式以及在继电保护设备中的应用等理论和实际问题。 本文在研阅了国内外文献的基础上，系统地介绍了国内外光电传感技术的发展历史和研究现状，通过对比传统互感器、无源型光纤传感器和有源型光电传感器的优缺点，选择了有源型光电传感器作为应用对象。在研究光电传感器传变原理时，对传统互感器和光电传感器的暂态特性进行了对比研究。分析了电磁式电流互感器铁芯不饱和以及饱和情况下的暂态过程，特别是饱和引起的波形畸变和失真情况；研究了谐振型CVT和速饱和型CVT在一次电压不同工况下的暂态过程。明确了传统互感器的暂态特性对保护动作行为的影响。研究和分析了基于Rogowski线圈的光电电流传感器的电气特性和暂态特性，论证说明了有源型光电传感器可以应用于电力系统继电保护系统中的可行性。探讨了保护系统与光电传感器的模拟和数字两种接口形式，指出其应用环境和特点。然后以变压器差动保护为对象，研究了不同故障情况下，采用光电传感器后的动作特性曲线。研究结果表明，由于光电传感器在大电流情况下无饱和现象，显著提高了基于谐波制动原理的差动保护的安全性、可靠性和动作速度；最后分析了保护系统与光电传感器间的相互影响。