水轮发电机组在线监测系统通常采用开放、分层分布式系统结构，一般由传感器单元、数据采集单元、上位机单元、网络设备等组成。

水轮发电机组在线监测系统的监测量通常包括水轮发电机组的状态参量、过程参量以及工况参量。状态参量从现场在线监测传感器直接获取，包括机组各部位的振动摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、定子绕组的局部放电脉冲等。状态检测量传感器安装的数量可根据机组结构形式、机组容量大小有所不同。过程参量一般包括各部轴承轴瓦瓦温、油温、油位，以及冷却水温度、定子铁心温度等，通常采用通信方式从计算机监控系统获取。工况参量一般包括转速、有功功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、定子电压、定子电流、导叶开度等，从相关设备直接获取。

水轮发电机组在线监测系统的主要功能包括状态量越限报警、机组运行工况分析与报警、机组试验过程状态量记录与分析、机组辅助动平衡计算、盘车试验、确定机组稳定运行区等。