本发明公开了一种基于机械状态信号分析的GIS机械故障诊断方法，涉及电力设备监测技术领域，该方法包括：对GIS设备运行状态下的振动信号进行采集的步骤；利用极点对称模态分解法（ESMD）和相对熵法对采集的振动信号进行降噪处理的步骤；利用Hilbert变换提取信号中包含的特征向量的步骤；利用粗糙集理论对特征向量进行属性约简并建立诊断决策表的步骤；根据诊断特征决策表建立三层前向神经网络故障诊断模型的步骤。与传统方法相比，本发明对能够适用于GIS装置不同类型机械故障的智能诊断，具有实时性好，诊断准确率高的优点。