本发明公开了基于广域同步测量的互感器性能在线监测系统，包括若干CT互感器、CVT互感器、EVT互感器、ECT互感器、PT互感器以及CVT参量采集模块、环境参量监测模块、合并单元、时钟同步模块、在线监测装置、电能量采集终端和采集主站，电流互感器CT、电容式电压互感器CVT和电磁式电压互感器PT与在线监测装置进行模拟量单独对接，电子式电压互感器EVT、电子式电流互感器ECT、CVT参量采集模块和环境参量监测模块与合并单元连接，合并单元与在线监测装置进行数字量单独对接，时钟同步模块分别与合并单元和在线监测装置对接，在线监测装置的输出端通过电能量采集终端与采集主站连接。其应用时，可以同步对多个互感器进行绝缘性能、误差特性和环境参数的监测。