随着电力系统的网架结构日趋庞大复杂,电力系统对继电保护和安稳控制的要求也随之提高。因此,研究电力系统保护和控制的理论方法和技术原理,具有重要的理论意义和应用价值。目前的研究多是针对电力系统第一道防线—快速可靠的继电保护,对于电力系统第三道防线—安稳控制研究比较少。而层次化保护控制可以提供就地级—站域级—广域级的分层分级保护控制体系。就地级保护满足快速可靠切除故障的要求,站域级保护控制提升公用保护控制性能,广域级保护控制实现区域电网层面的协调控制。本文对第三道防线中电力系统在受到多重严重事故而稳定遭到破坏时,低频低压减负荷动作问题展开研究。通过分析现有层次化保护和低频低压减载方法存在的问题,提出动态优化算法,对变电站层次化保护控制系统给出优化设计方案。与原有保护控制系统相比,优化后的层次化低频低压减载能通过站域和广域通信网络,实时跟踪测量区域电网在频率和电压失去稳定振荡过程中的各种参数变化,缩短频率电压恢复时间并提高频率和电压的稳态值。本文围绕智能变电站层次化保护控制系统的保护和控制功能进行研究,具体内容如下:首先,本文阐述了层次化保护控制研究的背景、意义和目的,并分析了国内外研究现状。在此基础上描述了层次化保护控制系统构成,根据层次化分层分布的特点,对不同层级的保护范围和功能进行了划分。其次,结合层次化保护控制框架下电网的频率和电压的动态特性,分析了频率及电压的调节控制对电力系统安全稳定的影响。研究了现阶段低频低压减载的配置方案和其存在的减载参数恒定的问题,并结合层次化保护控制的特点,提出了基于低频低压减载优化算法的改进层次化低频低压减载方案。再次,考虑电网发展对继电保护与自动控制的新要求,通过嵌入优化的低频低压减载方案,完成了层次化保护控制系统的设计。并以220kV变电站和110kV变电站为例,结合层次化低频低压减载对智能变电站保护控制系统进行优化配置。最后,对本文的研究内容进行总结,优化后的层次化低频低压减载能降低频率和电压振荡幅值,系统恢复过程更加平稳且稳态时的频率、电压更接近额定值。达到了稳定系统运行的目的。文章结尾,指出了本研究课题的局限性,并对层次化保护控制的研究提出展望。