本发明公开了旋转机械振动状态监测与故障诊断技术领域中的一种汽轮发电机组低频振动非稳态在线预警方法。包括：设定起始时刻、终止时刻和步进长度；从起始时刻到终止时刻，获取每个步进长度所处时刻的低频振动幅值序列，并由此得到从起始时刻到终止时刻的低频振动幅值序列；分别计算每个频率序号下的低频振动幅值的最大值和每个频率序号下的低频振动幅值的参数；根据每个频率序号下的低频振动幅值的最大值和每个频率序号下的低频振动幅值的参数，判断当前时刻汽轮发电机组轴系转子一侧的低频振动是否处于非稳态。本发明实现了转子低频振动是否处于非稳态的自动判定，提高了大型汽轮发电机组低频振动非稳态实时预警分析工作的效率和准确度。