本发明公开了一种分布式全光电压测量系统及其测量方法，具有无源性，抗电磁干扰能力强、响应频带较宽、工频响应好的特点。所述系统包括宽带激光光源、光放大器、光环形器、传输光纤、电压传感器系统、分光器、择光系统、光电转换系统和末端信号显示处理系统，所述宽带激光光源输出一定波长范围内的激光，利用光放大器对光源功率进行放大，通过传输光纤将放大后的光信号送入传感系统各个传感器输入端，各个传感器返回光信号通过择光系统进行筛选，有电压变化的传感器返回光信号发生变化，并通过择光系统相应通道输出，光电探测器将输出光强信号转换为电压信号，通过末端信号显示处理系统，获得此路所测外加电压数值。