本发明提出二级电压控制方法，包括步骤：将需控制的电网分成M个控制区域；根据全网的潮流方程，获取节点注入无功功率与节点电压之间的增量关系矩阵；获取各区域的中枢母线电压相对于本区域和其它区域的受控发电机无功出力的灵敏度系数矩阵；建立考虑区域间无功耦合的各个区域二级电压控制模型；基于纳什均衡的思想，进行各个区域的二级电压控制模型的交替迭代求解，得到各个区域的受控发电机无功调节量；根据各个区域的受控发电机无功调节量进行二级电压控制。本发明还提出二级电压控制装置，不需要额外检测区域间联络线传输的无功功率，可以将中枢母线电压快速稳定，减少因调节电压和无功而引起的波动。