本发明涉及电力系统的技术领域，更具体地，涉及一种多级电网协同自愈系统及自愈方法，第一备自投装置接收第一变压器保护装置发出的保护动作信号；第二环网自愈装置接收第二线路保护装置、母线保护装置的保护动作信号及第一分段备自投装置的动作失败信号，第二备自投装置接收第二变压器保护装置的保护动作信号及第二环网自愈装置的动作失败信号；第三环网自愈装置接收第三线路保护装置、第三母线保护装置的保护动作信号及第二分段备自投装置的动作失败信号。当系统发生短路故障，各级自愈系统根据收集到的信号进行逻辑判断，合上开环点开关对非故障失电区域恢复供电，能够缩短供电恢复时间，同时减少定值整定的工作量。