电力行业肩负着实现“碳达峰”,“碳中和”战略目标的重要任务,汽轮发电机组在当前电力生产中仍占有较高比重。考虑到经济、生态等因素,我国电力行业已基本完成大容量主力机组的规划布局。机组容量增大会相应增大轴系长径比,这类大转动惯量、低扭转刚度的轴系会增大扭振事故的概率;同时,光电、风电等清洁能源的占比不断提高,多种能源形式的电力进行“打捆并网”,电力系统结构已发生本质的变化。扭振故障作为一类影响电力系统“厂、网两侧”安全稳定运行的典型工程问题,具有重要的研究意义和工程应用价值。本文以汽轮发电机组轴系为研究对象,针对扭振监测、分析与保护环节开展相关的研究,首先,分析了传感器支座振动和轴系横向振动对扭振测量的影响机理,提出了相应的干扰消减方法;实时计算机组功率是分析发电机瞬态电磁力矩的重要参数,提出了对发电机母线电流、电压信号进行傅里叶变换,利用相频特性提取相位并计算功率因数,并给出异步采集模式的相位补偿方法,实时计算机组瞬时功率。其次,对汽轮机组建立多段集中质量模型并以此为基础进行固有特性、故障机理以及机组安全性的分析,提出了机组轴系疲劳寿命损耗的评估方法;利用FMEA以及FTA法构建了典型扰动产生的扭振故障链和诊断体系,并制定相应的故障报警逻辑和保护策略。最后,对本文提出的关键方法和技术进仿真和实验验证,阐述了以原有装置为基础,开展扭振监测、分析与保护的技术转化和软、硬件研发,新版扭振在线监测装置在国内某核电机组投入应用。