本发明公开了一种考虑变时步步长的负荷恢复双层优化方法，包括：计及直流潮流约束以及冷负荷特性约束等，以加权负荷恢复量最大为优化目标，建立了负荷恢复上层优化模型；由于上层模型未考虑网损和无功出力，且直流潮流计算存在误差，因此，计及交流潮流约束以及节点电压安全约束等，以当前时步最短负荷恢复步长为优化目标，建立了负荷恢复下层优化模型；在AMPL优化软件上建模并调用求解器CPLEX、SNOPT进行迭代求解，获取当前时步最短负荷恢复步长下的最优负荷恢复方案。本发明能有效获取不同电力系统运行状态下的最优负荷恢复方案以及最短负荷恢复持续时间，从而提升实际电力系统负荷恢复的速度，缩短电力系统的停电时间。