本发明公开了一种基于GIS的电力设备分布式多级智能故障诊断系统，包括信息采集模块，通过SCADA和绝缘在线监测系统收集电力设备宏观运行特征和绝缘运行特征；初始诊断分析模块，从实时数据库中查找设备异常变量X，然后利用智能故障诊断模型进行初步诊断，得到初步诊断结果；综合诊断分析模块，查找与异常变量X相关的其他设备的被测信息，然后结合初步诊断结果，利用专家系统进行综合诊断；诊断结果显示模块，将故障信息在配电网GIS中实时显示，并发出报警信号。本发明可以有效利用电力系统的实时状态数据，按照确定距离故障最近节点、确定是否为单线接地故障、确定故障线路的步骤，实现了用于单线接地故障线路的检测定位，有利于系统安全运行。