本发明涉及一种基于偏振补偿的电场测量系统，属于高电压测量技术领域。包括控制单元和测量单元，控制单元包括激光源、偏振控制器、探测器和处理器，测量单元包括传感器和偏振分束器。本发明的基于偏振补偿的电场测量系统，通过对激光偏振态的实时补偿，使传感器的静态工作点锁定为π/2，使得电场传感器具有最优的性能；不再采用1/4波片，保证了电场测量系统的温度稳定性；本发明测量系统通过偏振态的实时补偿，克服了温度、振动等环境因素对电光晶体、光纤物理特性的不良影响，使电场测量系统可应用于户外较恶劣的环境中，开拓了电场测量系统的应用范围和场合。