本发明公开了一种面向风电机组的集群均衡表征与时空协同分层监控模型构建方法。该方法从时空协同角度构建了分层式的监控模型。首先建立单体层监控模型，分别提取风机单体时序信号的平稳特征和非平稳特征，并综合平稳特征的方差波动和非平稳特征的动态变化设计监控统计量监测单体层的运行状态；然后建立不同单体空间融合的集群层监控模型，利用集群特征工程获得固有均衡特征和激励均衡特征，根据其静态偏差和波动变异设计监控统计量监测集群层的运行状态。本发明能够挖掘风机集群的特性，提高对风机监控对象的灵敏度，为风机设备机组的健康监测和设备运行维护工作提供实用性帮助。