近年来全世界风力发电装置迅速增加,风电机组的事故发生率也在上升。随着事故率的上升,风电机组可靠性的问题越来越突出。安装在风电机组塔架顶部的齿轮箱使用寿命短,经常不到5年就需要更换；发电机也存在基础破裂、电路短路、滑环接触不良、转子过热引起火灾；塔架破裂以致倒塌等。由于大型风电机组的传动链部分工作在几十米高的塔架上方,风电机组的维修所造成的发电量的损失及部件更换的费用极高。因此在兆瓦级风电机组上应安装状态监测设备,通过监测机组部件的运行状态,完成机组部件的故障诊断,制定合理的维修决策,实现风电机组的安全运行。本文在建立SUT-1000兆瓦级风电机组状态监测及故障诊断系统的过程中做了下列工作：首先塔架的振动特性影响风电机组的稳定运行,要排除机组共振,就要使塔架的固有频率避开外界激振频率。因此,建立了叶片挥舞与塔架前后弯曲振动相耦合的机组振动模型,利用轮毂变形和塔架机舱变形的一致性条件,将叶片轮毂动力学方程和机舱塔架动力学方程联立,获得风轮转子/塔架系统的动力学方程,并通过对该方程进行解耦分析得到了机组的振动模态。从理论上给出塔架系统的共振频率的变化范围及塔架的几何尺寸对塔架系统频率的影响,为风电机组的状态监测及塔架的优化设计工作奠定了基础。针对风电机组的结构特点和运行机理,确定了机组传动链和塔架系统的状态监测方案。采用16个振动冲击复合传感器采集传动链的故障信息,采用2个双向振动加速度传感器采集塔架系统的故障信息。利用广义共振原理及共振解调技术进行故障信号的提取。在故障诊断中采用主动诊断的方式,即将机械部件的结构参数带入反映故障规律的数学模型中,得到机械部件的特征谱线,通过衡量该特征谱线的幅值来判别故障。利用有限元对风电机组的塔架、主轴、联轴器进行动态特性分析,采用6面体单元建立模型,得到各部件模态、应力分布、位移,为状态监测系统的故障诊断和报警阈值的设定提供依据。为实现机组稳定运行,以软件平台计算得到的机组各部件固有频率和状态监测得到的塔架系统固有频率的结果为依据,在控制器中增加陷波滤波器,旨在滤除与风轮、塔架和传动链固有频率一致的外界激振频率。根据风电机组零部件的故障程度,综合判定风电机组运行状态,实现基于风电机组故障信息的风电机组的运行控制,合理安排维修计划。