本发明公开了一种基于变压器过电压信号及响应的绕组变形在线检测系统，属于电力设备在线监测领域，该系统包括耦合分压单元、信号采集单元、信号处理单元和人机接口单元，所述耦合分压单元包括变压器过电压电容耦合传感器、分压器低压臂、分压器匹配部分；所述变压器过电压电容耦合传感器为带状，并以缠绕方式紧贴设置在变压器套管末屏靠近法兰处；所述分压器低压臂采用多个同型号电容同轴对称的方式排列后并联而成；所述分压器匹配部分，采取同轴电缆首尾两端匹配的结构。本发明能够对变压器绕组进行实时检测，准确判断其变形情况，并及时作出预警，有效地保障了变压器的安全稳定运行。