本发明提供一种梯级水电站设备故障应急调度方法及系统，该方法包括如下步骤：获取梯级水电站中各个层级水电站的历史运行数据和实时运行数据；确定各个层级水电站在电网拓扑中的重要潮流断面；基于重要潮流断面并结合实时运行数据和电网拓扑进行设备故障分析监测；根据设备故障分析监测的故障分析结果计算故障水电站的发电功率损失；结合实时运行数据和发电功率损失并采用遗传算法生成梯级水电站的初始应急调度方案；预测得到所有故障水电站均恢复至正常运行状态的维修恢复时间；结合实时运行数据、发电功率损失和维修恢复时间并采用二代遗传算法生成梯级水电站的最优应急调度方案。本发明具有能够安全快速进行实时应急调度的效果。