坚强智能电网建设要求继电保护提高自身性能的同时,还要加强与安稳控制的协调优化。本文在新一代智能变电站研究与设计项目的框架下,考虑电网发展对继电保护的新要求,从顶层设计的角度研究设计了一种新型保护方案,并对该方案的可靠性及工程应用进行了研究和探讨。本文在分析智能变电站信息应用和保护相关设备应用现状的基础上,提出了面向区域电网的层次化保护控制系统的概念,该系统在传统保护配置的基础上,设置基于信息共享的站域保护控制和广域保护控制。传统保护面向单个元件,利用被保护对象自身信息独立决策,实现可靠、快速地切除故障；站域保护控制面向变电站,利用站内多个对象的信息,集中决策,改善变电站层面的保护及安稳控制功能；广域保护控制系统面向区域电网,利用多站的综合信息统一判别决策,实现后备保护及安稳控制等功能。文中对各层级的功能进行了模块化设计,并对具体模块的实现功能进行了简要阐述。对层次化保护控制系统应用的技术和方案进行了研究,探讨了就地化等关键技术问题及其解决方案,设计了层次化保护控制在各电压等级变电站的应用方案及系统的协调配合框架,结合新一代智能变电站示范工程介绍了层次化保护控制系统的工程应用案例。为比较层次化保护方案与传统保护方案的可靠性,本文从硬件系统可靠性和功能配置可用性两个方面,分别应用故障树分析法和马尔科夫状态空间法对层次化保护系统可靠性进行了建模、分析,分析结果均表明：层次化保护系统可靠性较传统保护方案可靠性高。本文设计的层次化保护控制系统在基于现有保护方案,面向工程实际技术条件和功能需求,方案实用性强；在该架构下可以根据不同变电站工程的需求配置、开发功能模块,方案灵活性高。目前,该方案已经确立为新一代智能变电站保护系统的解决方案。