本文首先以设计和实现一套高压变电站容性设备介质损耗在线监测系统为出发点，简单介绍高压变电站容性设备介质损耗在线监测系统在电力生产中的重要性、发展情况及现状。接着，分析了各种常见的介质损耗的测量方法，提出了采用硬件测量信号频率作为初值，以最小二乘法拟合实际信号频率，结合离散傅立叶变换法进行介质损耗计算的方法。在此基础上，通过对集中式系统和分布式系统结构的分析和比较，提出采用改进的集中式系统结构。采用双纤双向的光纤通信系统传送数字信号，实现了强电侧和弱电侧的隔离。设计并完成了信号采集调理、传输和数字化的硬件系统和光纤通信系统，同时完成了与硬件系统相应的软件编程和友好的人机界面。最后完成监测系统的现场安装、调试和实测。 在测量方法方面，简单介绍了二次回路的概念及电流互感器、电压互感器的基本结构，引入了介质损耗的等效模型。经过对西林电桥法、介质损耗定义法、过零比较法、正弦参数法、相关法及离散傅立叶变换法进行比较后，采用离散傅立叶变换法作为本监测系统的基本算法。同时，提出了采用硬件测量信号频率作为初值，再以最小二乘法拟合实际信号频率，用线性插值的方法从大于一个周期的采样序列中得到一个完整的单周期采样序列，以提高测量的精度。 在硬件电路设计方面，针对改进的集中式系统，设计了单母板多子卡的系统结构，详细地论述了母板、子卡各个模块的实现方法，着重讨论了模拟信号接口电路的保护方法。同时，针对母板、子卡间通信用一对多串行总线、信号标准频率测量电路及光收发器等也作了具体陈述。 在通信协议方面，设计了系统通信协议的结构，包括数据包结构和指令码等，并通过几个实际传输中使用的数据包将该协议实例化，最后给出了一次典型采集全过程中上位机／下位机之间的通信步骤及其内容。 在上位机软件方面，对软件的总体结构和所使用到的软件工程技术作了简单介绍，同时展示了软件的人机界面。 通过对现场运行实际监测结果的分析，验证了本文提出的改进的介质损耗在线监测方法，以及改进的集中式介质损耗在线测量系统的可行性和有效性，并对系统监测误差进行了估算。文章最后介绍了专家诊断系统的基本概念，为进一步的改进工作提供参考。