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石恒初等：基于录波数据的全域继电保护时钟失步智能校核系统设计 2026 年第 5 期

置 的 初 步 时 钟 偏 差 ： T occ,s,A 和 T occ,s,B 分 别 为 A、 算基准故障发生时刻 T occ,s 以及基准故障消失时刻
B 变电站的基准故障发生时刻： T dis,s,A 和 T dis,s,B 分 T dis,s ，便可计算出 2 个变电站之间的初步时钟偏
别为 A、B 变电站的基准故障消失时刻。 差 T drift,AB ，然后进行时延校正可得到修正时钟偏
2）线路延时校正。 差 T drift,AB,final 。
发生故障时，故障点到每个继电保护装置的 4）继电保护装置时钟失步监测单元将 2 个变
距离不同，使得每个保护装置记录的故障发生时 电 站 之 间 的 修 正 时 钟 偏 差 与 预 设 的 阈 值 进 行 比
刻的延时不同，可通过两侧变电站 HDR 文件的故 较，当修正时钟偏差大于阈值时，则判断 2 个变
障测距结果以及波速度计算线路延时修正时钟偏 电站发生时钟失步。
差。若故障点接近线路中心并且线路比较短，则 5）遍历所有故障录波数据后，继电保护装置
故障测距对误差影响比较小；当故障点接近线路 时钟失步监测单元生成基于同源数据比对的时钟
某侧，并且线路长度比较长时，产生的延时比较 失步监测报告。

大，就可能导致系统误判两侧的继电保护装置时
钟失步，需要根据 HDR 文件的故障测距对线路延 3 继电保护装置时钟同步校准技术
时进行校正。

A、B 变电站之间的线路延时 T delay,AB 为 3.1 基于卡尔曼滤波的时钟同步方案
T delay,AB = (L B − L A )/v （7） 基于录波数据的时钟失步监测，能够通过分
时段远程启动与同源数据比对 2 种方式，获得各
式中： L A 为 A 变电站的故障测距结果，表示 A 变
继电保护装置在多个监测时刻的时钟偏差。时钟
电站的继电保护装置到故障点的距离； L B 为 B 变
同步方案可以直接利用最近一次测得的偏差作为
电站的故障测距结果，表示 B 变电站的继电保护
时钟校准依据，但是难以有效抑制测量噪声和时
装置到故障点的距离； v为波速度。
钟长期漂移的不利影响。现有录波同步方法中，
A、B 变电站继电保护设备的修正时钟偏差
基于小波变换的同步方案和基于 Hankel 矩阵分解
T drift,AB,final 为
的同步方案等多属于事件对齐范式。该范式通过
（8）
T drift,AB,final = T drift,AB −T delay,AB 故障突变等特征时刻定位实现一次性对齐，优势

2.2.2 时钟失步监测流程 在于突变点提取，但其同步结果对事件锚点质量
基于同源数据比对的时钟失步监测的核心在 与事件出现频度依赖较强，难以在事件稀疏或观

于利用相关的同源录波数据确定基准故障时刻， 测噪声波动条件下形成连续、可预测的时钟校准
分析各继电保护装置间的时钟失步情况，具体流 量。相比之下，本文获取的是多时刻偏差观测序
程如下。 列，更适合采用动态状态估计框架对时钟参数进
1）当输电线路发生故障时，输电线路两端相 行递推跟踪。
邻子站 A 和子站 B 的录波装置启动，记录以该线 因此，本文引入卡尔曼滤波 [32-34] ，对偏差与
路 为 监 测 对 象 的 故 障 数 据 ， 然 后 将 录 波 文 件 以 漂移率进行估计，通过其预测、更新环节自适应
COMTRADE 格式上送至调度数据网。 调整卡尔曼增益，改变对观测和预测模型的依赖
2）配置在主站侧的继电保护装置时钟失步监 程度，实现更精准的时钟同步校准。需要说明的
测 单 元 ， 通 过 解 析 录 波 文 件 ， 提 取 故 障 起 始 时 是，现有基于卡尔曼滤波的时钟同步研究多面向
刻、故障持续时间和模拟量等关键数据，然后调 IEEE 1588/PTP 等网络授时或特定校验链路，其观
取 数 据 映 射 文 件 （ data mapping file， DMF） 的 变 测量主要来自网络时间戳/报文交互，噪声机理与
电站名、装置名和通道编号，划分同源数据组。 录波观测链路存在差异，而本文通过不同观测获
3）在同源数据组读取 HDR 文件的故障起始 取机制重构状态模型，能够在录波观测噪声波动
时刻和故障持续时间，再读取 DAT 文件的不同电 与漂移率时变条件下输出连续稳定的在线校准量。

气量数据进行波形模拟，找到故障发生时的波形 3.1.1 修正时钟偏差与漂移率状态模型
突变点 T occ 以及故障消失时的波形突变点 T dis ，计 在继电保护装置时钟失步评估时，修正时钟

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