一种电力变压器绕组故障在线监测装置及诊断方法，属于电力变压器故障诊断技术领域。装置：电压和电流传感器输出端连接同步信号采样电路输入端，同步信号采样电路和超高频传感器输出端连接信号调理电路输入端，信号调理电路输出端经A/D转换电路连接DSP输入端，DSP输出端经CPLD与PC机相连，PC机与报警器相连。方法：采集变压器油箱壁上超声波信号，经过信号调理、A/D转换，再经DSP去噪，最后得出局部放电坐标；采集电压、电流信号，对信号进行处理，建立在线短路电抗模型，得出各相绕组短路电抗值，与历史无故障短路电抗值进行比较，得出短路电抗变化率，判断变化率在上限阀值和下限阀值的什么范围内，判定绕组工作状态。