本发明涉及一种直流电网分层控制系统及其设计方法，包括直流电网全网协调控制层、与其连接的区域直流子网中多换流站协调控制层以及与区域直流子网协调控制层连接的电压源换流站VSC本体控制层；直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层均采用主备控制方式；控制系统还包括分别与直流电网全网协调控制层和区域直流子网中多换流站协调控制层连接的直流电网广域量测系统WAMS。本发明提供的技术方案采用换流站本体控制层、子网协调控制层、全网控制层，实现直流电网控制功能的多层级有效协同与配合，结构清晰、功能明确，可保障直流电网安全稳定运行。