本文对近年来光学电压互感器的类型、基本原理进行了综合评述;对双模干涉式光学电压互感器进行了深入的理论研究,建立了完整的系统结构和理论模型;对互感器所需要的各种组件的工作原理和性能特点进行了详细的分析,并给出了具体设计参数;介绍了系统信号检测采用的白光干涉法和主动零差相位跟踪法的基本理论;深入分析了系统误差的影响因素,并给出了减小误差的具体措施;利用有限元理论对传感头的电势、电场分布进行了分析;提出利用空气来填充传感头绝缘支柱,使用三块石英晶体来组成传感头;给出了传感头的具体设计方案,利用Matlab对传感头进行了仿真。本文论述的是一种应用于电力系统高电压测量的双模干涉式光学电压互感器。该互感器是基于石英晶体的逆压电效应,在圆柱形石英晶体上施加交流电压使其产生压电形变,使缠绕在圆柱表面的椭圆芯双模光纤中的LP01和LP11模的相位差发生变化,最后得到被测电压。利用主动零差相位跟踪技术检测出相位差的变化,得到被测电压的大小。这种相位跟踪技术是在干涉仪中加入一个相位调制器,使之产生相移。在跟踪条件下,使正交条件始终得到保持,将信号相移的检测转换为对相位调制器补偿相移的检测。对双模干涉式光学电压互感器所产生的误差进行了分析,并给出了减小措施。在双模干涉式光学电压互感器输出的干涉光强信号中,当残余可见度忽略不计时,可采用主动零差相位跟踪技术来线性跟踪双模光纤相位差的变化;当残余可见度不忽略时,残余可见度随光程差增加而减小,这时群折射率取较大值时,可以较好地消除残余可见度。环境温度是影响光纤电压互感器精度的最主要因素,通过采取措施补偿压电常数随温度变化所产生的误差;通过限制光纤的长度来减小温度对可见度函数的影响。本文利用有限元理论对传感头的电场分布进行了分析,为传感器的绝缘设计提出了可靠的理论依据;利用气体击穿理论对极间电场强度和空气的绝缘强度进行了计算,对传感头进行了绝缘设计。最后,本文给出了传感头的数学模型,并利用传感头数学模型给出了传感头的具体设计方案;为了验证传感头设计的合理性,对传感头进行了仿真研究。