交流电机是电力系统及电驱动系统的重要装备之一，随着单机容量的不断加大，定子线棒作为交流电机的“心脏”，其运行特性直接决定了交流电机的安全稳定和运行寿命。随着定子线棒换位技术研究的深入，对定子线棒的换位工艺和生产质量提出了更高的要求，但定子换位线棒股线紧密并绕的结构，使得难以对其换位方式和工艺质量作出直接的试验评价。针对此问题，本文从定子换位线棒的股线电流检测、内部股线短路故障的数值计算、内部股线短路故障特性及其诊断方法展开研究。
　　根据定子换位线棒端部磁场的分布规律，提出基于端部磁场测量的定子换位线棒股线电流检测方法，建立检测方法的数学模型，对用于端部磁场测量的探测线圈阵列进行设计，提出一种基于最小二乘误差函数的股线电流逼近算法，实现了对股线电流的求解。通过将检测结果与传统电流互感器测量结果对比，验证了所提检测方法的可行性和有效性，为定子换位线棒的电气试验及其股线短路故障研究提供了一种新的检测方法。
　　换位股线在换位弯处股线绝缘易受拉伸作用而出现破损，引发内部股线短路。针对定子换位线棒内部股线短路故障中因股线模型交叉而无法进行数值计算的问题，提出一种计及端部完整结构和股线径向空间位置的三维多段场路耦合约束法；通过耦合约束电路模拟股线换位路径，简化了建模过程，结合场路耦合法实现了对定子线棒内部股线短路故障的计算，解决了复杂换位结构的定子线棒物理建模和数值计算的难题；通过与三维有限元法和股线短路实验结果进行对比，验证了三维多段场路耦合约束法对定子线棒及其股线短路故障进行电磁计算的准确性。
　　研究了定子换位线棒内部股线短路故障的电磁热特性。对Roebel换位定子线棒设计了不同位置、不同方式的股线短路故障方案，对各股线短路方案的股线电流、端部磁场和股线温升进行计算和分析；通过研究股线短路故障对定子换位线棒电磁热特性的影响规律，明确了股线短路故障的电磁特征，分析了股线短路故障的电磁特征与短路位置的内在联系，为定子换位线棒内部股线短路故障的诊断提供了理论依据。
　　对股线短路故障特征参数和股线短路故障诊断方法展开了研究。依据定子换位线棒股线电流与槽漏磁场间的耦合规律，提出以不平衡槽漏磁通作为股线短路故障的特征参数，并根据该特征参数建立了Roebel换位定子线棒的槽部股线短路故障程度预估模型；根据股线短路故障的端部磁场特性，引入自适应磁感应强度跃变能量函数，提出了短路故障股线的辨识判据；在此基础上，依据故障股线及其换位路径间的映射关系和故障特征参数与端部磁场间的耦合关系，提出一种定子换位线棒内部股线短路的故障定位方法，可实现对严重的股线短路故障的快速诊断。