新型层次化继电保护系统由就地层、站域层和广域层保护构成,能够解决传统后备保护整定配合困难、动作延时长等问题,从根本上提高保护系统性能,是智能变电站新一代继电保护技术的主要发展方向。为验证新型层次化保护的可行性和实用性,本文提出了新型层次化保护系统的可靠性分析方法,计算了新型层次化保护系统的可靠性指标,并与传统保护系统的可靠性指标进行了定量对比分析。论文总结了常规继电保护可靠性分析过程中存在的不足,提出了基于一次系统故障伴随保护系统异常的继电保护系统拒动可靠性分析方法,提出了考虑保护之间的配合关系以及保护原理的动作逻辑的继电保护系统拒动可靠性建模方法,可靠性模型能够清晰地反映不同异常场景下保护系统拒动失效的具体原因。研究了智能变电站的网络结构和保护系统不同组网方案的特点,阐述了110 k V智能变电站传统保护系统的功能配置,设计了110 k V智能变电站新型层次化保护系统的构建模式,提出了就地层、站域层和广域层的保护配置及原理。将继电保护系统分成了采样、装置和跳闸三个子系统,以单个110 k V变电站为研究对象,根据保护系统的组成,利用故障树法建立了传统和新型层次化保护系统的误动可靠性模型;以三个110 k V变电站组成的环网系统为研究对象,在一次系统故障伴随保护系统异常的前提下,综合考虑保护之间的配合关系及保护原理的动作逻辑,利用故障树法建立了传统和新型层次化保护系统的拒动可靠性模型。根据国家电网公司和国家能源局的统计数据,计算得到了保护及相关设备的可靠性参数,以此为基础,利用基于故障树的蒙特卡洛仿真法计算了传统和新型层次化保护系统的可靠性指标,并从多方面进行了对比分析。结果表明:相比于传统保护系统,新型层次化保护系统在每个站增加了一台保护装置,误动率有所增加,但仍在保护系统可以接受的范围内;在继电保护系统出现各种异常的场景下,新型层次化保护系统的拒动率显著低于传统保护系统,且故障响应速度更快,故障影响范围更小。