[发明专利]一种海底电缆故障信号滤波方法、终端设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种海底电缆故障信号滤波方法、终端设备及存储介质，在该方法中，通过改进的最小均方自适应滤波算法来检测海底电缆早期故障信号，所述改进的最小均方自适应滤波算法在传统最小均方自适应滤波算法的基础上对其步长进行了改进，使步长缓慢变化，从而提高算法的收敛特性，以取得更好的滤波效果。

技术领域

本发明涉及海底电缆故障检测领域，尤其涉及一种海底电缆故障信号滤波方法、终端设备及存储介质。

背景技术

海底电缆输电线路发生短路故障时需要在短时间内对故障电缆进行在线检测，这就对检测方法提出较高的要求。在进行故障线路检测的过程中，由于海底电缆所处的环境较为特殊，所要检测的故障电流、电压信号相对于周围的干扰信号薄弱，例如海洋波浪、监测母船及设备引起的振动干扰，海洋生物等发出的电磁波干扰以及海底电缆本体由于制造工艺不精引起的信号波动导致检测信号失真进而严重影响故障信号检测的精度。这些噪声信号具有随机性，多频带性和多源头特征，信号的幅值和频率均比较复杂，干扰信号会出现与检测信号频率和幅值重叠或相同，经典的模拟滤波方法无法有效进行抑制故障信号噪声，传统模拟滤波器，如巴特沃斯滤波器无法对复杂频率特性的信号进行有效的干扰抑制，IIR和FIR滤波器是时不变的，即在处理输入信号的过程中滤波器的参数是固定的，由于海洋环境变幻莫测，干扰源无法事先预定，因此传统滤波器无法准确实现原先设定的目标。

维纳滤波以及卡尔曼滤波在设计抽头系数时也需要根据先验的统计知识，而海洋环境变化较快，无法准确利用前一刻状态得到先验的统计知识调整滤波器的当前系数，而且卡尔曼滤波只能适用于高斯噪声模型中，必须知道系统过程噪声和测量噪声的均值和方差，这些参数在进行海底电缆故障信号检测过程中很难获取。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种海底电缆故障信号滤波方法、终端设备及存储介质。

具体方案如下：

一种海底电缆故障信号滤波方法，将海底电缆的故障电流信号输入滤波模型进行滤波，滤波模型中包含的算法的具体步骤如下：

(1)初始化滤波器的权值；

(2)设定n个时刻的输入电流信号向量：

x(n)＝[x(n),x(n-1),x(n-2),......,x(n-L+1)]^T

其中，L为滤波器的阶数，x(n)为输入电流信号，n表示时刻；

(3)计算滤波器的输出电流信号：y(n)＝w(n)u^T(n)，其中，y(n)为输出电流信号，w(n)为权值，u(n)为步长；

(4)计算输出电流信号与期望电流信号的误差值：e(n)＝d(n)-y(n)，其中，e(n)为电流信号误差值，d(n)为电流信号期望值；

(5)更新步长u(n)和权值w(n)：

w(n+1)＝w(n)+u(n)e(n)x(n)

其中，α(n)和β(n)为根据误差值e(n)变化调节的函数。

进一步的，α(n)和β(n)的计算公式为：

β(n)＝0.98β(n-1)+0.01Δe

Δe＝|e(n)|-|e(n-1)|。

一种海底电缆故障信号滤波终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。