随着我国电力系统的快速发展，气体绝缘变电站（简称GIS）因其占地面积小，结构紧凑，运行维护方便等优点得到了广泛的应用。但是变电站中开合闸操作或者雷电的入侵可能在变压器绕组上产生波头很陡，频率极高的特快速暂态过电压（即VFTO），造成变压器绕组的绝缘老化，甚至击穿。因此研究VFTO下变压器绕组的模型对于分析研究绕组上各处的电压分布具有重要的意义。本文以此为研究背景，在原有的变压器绕组多导体传输线模型（Multicondutor Transmission Lines，MTL）基础上，充分考虑高频信号输入下变压器绕组的集肤效应，引入目前较为先进的数学建模工具——分数阶微积分，建立了VFTO下变压器绕组的分数阶模型。该模型在时域中直观表示了频变参数，避免了繁琐的时域卷积过程。并且，讨论了该模型对应的传输线分数阶微分方程组的解法。通过空间离散，分数阶微分项的近似代替等，将传输线的分数阶微分方程组转化为常微分方程组。进一步通过精细积分和递归卷积方法，提高了运算效率，缩短了计算时间。最后，本文通过两个变压器线圈和一个500kV变压器的仿真电压波形与实验测量电压波形对比，验证了所提出的变压器绕组分数阶模型及其算法的正确性。扩展了高频下变压器绕组的建模方法。对于变压器绕组的绝缘保护和提高电力系统运行稳定性具有重要的意义。