Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   9 , No .   2 Febr ua ry   201 8 ,  pp.  380 ~ 386   IS S N:  25 02 - 4752 , DO I: 10 .11 591/ ijeecs . v9.i 2 . pp 380 - 386           380       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Classific atio of  The NTEV P ro b lems on    the  Com mercial  B uil din g       Mohd  Abdul   Tali b Mat Y u so h,  S aidatul  Ha bs ah A sma n,  Z uha il a M at Yasin , Ahm ad F arid  Ab idi n   Univer siti   Te kno logi   MA RA ( Ui TM),   40450   Sha Alam,  Se la ngo r,   Mal a y s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   9 , 2 01 7   Re vised  Dec   2 0 , 2 01 7   Accepte Ja n 4 , 201 8       Neutr al   to  E art h   Volta ge   (NTE V)  is  one  of  po wer  qual i t y   (PQ proble m in   the   comm erc ial  buil ding  th at   ne ed  to  be  r esolved.  The   cl assifi cation  of  th e   NTEV  proble m is  m et hod  to  ide nti f y   the  source   t y p es  of  dist urba nce  i n   al l evi a ti ng  the   proble m s.  Thi pape pre sents  t he  cl assifi ca t ion   of  NTEV   source   in  th co m m erc ia buil d i ng  which  is  known  as  the   har m oni c,   loose   te rm ina t ion,   an li ghtni ng.   Th Euc li d ea n ,   Cit y   b loc k,   and   Cheb y she v   var ia b le for  K - Nea rest  Ne ighb or  (K - NN cl assif y ing  ar be ing   uti lized  in  orde to  ide n ti f the   b est  per for m anc for  cl assi f y ing   the  NTEV   proble m s.   The n,   S - Tr ansform   (ST)  is  app lied  as  pre - p roc essing  signal   to  ext ra ct   th e   desire f eature s   of  NTEV  p ro ble m   for  c la ss if ie input .   Furth ermore,   the   per form anc of  K - NN   var ia ble is  val ida t ed  b y   using  the   conf usion  m at rix   and  l ine ar   reg r e ss ion.   The  c la s sific a ti on  r esults   show   tha all   the  K - NN  var ia b le c apa b l to   ide n ti f y   the  NTEV  probl ems .   W hil e   the  K - NN   result s   show   tha the   E ucl id ea and  Ci t y   blo ck  var i able are   well   per fo r m ed  rat her   tha th Cheb yshev  var i abl e .   How eve r,   th Cheb y shev   var i abl is  stil l   rel i abl as  th conf usion  m at r i show s   m inor  m iscl assific a ti on .   The n ,   the  li ne ar  reg r ession  outpe rform ed  t he  per ce nt age  clos to  a   per f ec t   val ue  whi ch   is hun dre p erce nt.   Ke yw or d s :   K - Near e st  N ei ghbor  (K - N N)  cl assifi er tools   Neu t ral to E art h Vo lt age  (PQ )   Power Q ualit y (PQ)   S - T ran s f or m   (S T)   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Mohd  Abd ul T al ib Mat  Yusoh   Un i ver sit i Te knol og i M ARA   (U iTM )   40450 S hah A l a m , S el ango r,     Ma la ysi a   Em a il m oh d. a bdul.tal ib@ gma il .co m       1.   INTROD U CTION   High  Ne utral  t Eart V oltag (N T EV in  t he  com m ercial  bu il di ng  is  on of   t he  co nce r ns   in  Power   Qu al it (PQ)   di sturb a nces   du to  hazar dous  to  the   hum ans,   anim al s,  el ect ric  an el ect r on ic   a ppli ance s,  a nd   el ect rical   netw orks  syst em   [1 ] , [ 2] Ma ny  r esearche rs  ha ve   discu ssed   th high  NTE V   in  the  com m ercial  bu il di ng   is  due  to  i m pr oper   wirin g,   poor   groun ding   sy stem nonlinea loa d,   an ca ble  dam aged   [3 6] .   Howe ver,  the   discuss i on  is  st il in  assum ption  t dete rm in the  source   ty pes  of  NTE as  in  [ 7]   an ha ve  not   been p r ov e d b y any arti fici al   intel li gen t t ech niques.   Norm al l y,  the  so urce  ty pes   of   PQ   distu rb a nc in  the  c omm ercial   buil ding  can  be  ide ntifi ed  by  us i ng  the  cl assifi cat ion   te c hn i qu [ 8] N ow a days,   lot  of   cl assi fier  to ols  are  c om bin ed  with  the  sig nal  proc essin te chn iq ue  t cl assify   the  P di sturb a nces  i the  com m ercial  bu il di ng  [9 11] The  sig nal  processi ng   is u ti li zed   to  ext ract  the  desire in f or m at ion   wh ic is  app li ed   as  a i nput  f or  the   cl assifi er  to ols  [ 8] T hen,  s om e   of  th e   disturba nces  i ntr oduce  oth e r   pro blem in  sign al   processi ng  due  to   lim it at ion   an ca nnot  be  a naly zed  to   extract  the  des ired  in form at i on   acc urat el [12], [ 13] He nc e,  an  a ppr opr ia te   var ia ble  in  cl assifi er  to ol  an sign al   proces sing  te ch nique  ne ed  t be  util iz ed  t ide ntify   the  t ypes   of   NTE pro bl em   in  the  c omm ercial   bu il di ng.  T he  NTE occurre nce  need s   to  be  a war of  due  to  haza rdo us   to   hum ans,   anim al s,  el ec tric al   app li anc es, a nd elec tric al  n et work syst em   [14] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Cl as sif ic ation   of T he  NTE V P ro ble ms  on T he  Co mm erci al  Buildin g   ( M ohd  A bdul  Ta li Mat Y usoh )   381   The  m ai co nt ribu ti on  of  th is  pa per  is  to   cl assify   the   s ource  ty pe of  NTE V   pro bl e m in  the   com m ercial   bu il ding  du e   to   the  t ri plen  ha rm on ic   an t ran sie nt.  T he  transient  ca be  div ide i nto   t w cat egories;   tra ns ie nt  due  to   the  lo os e   te rm i nation  an t ra ns ie nt  due  to   the  li ghtnin strike.     T hen,  th K - Near est   Neig hbor  ( K - N N)   is  sel ect ed  as  the  cl assifi er  to ol  and   has  bee te ste with  dif f eren t   var ia bles,   wh ic are  E uclidean Ci ty   blo ck,   a nd  Che bys hev The  differe nt  var ia bles  of  K - N a re  util iz ed  to  i de ntify  the  best  perform ance  in   cl assify ing  the   NTE V   pro ble m Fu rthe r,   S - Transf or m   (S T is  c hosen   to   e xtract  the   feat ures  of  NTE pro ble m   accord in g   to   the  sta ti sti cal  analy sis  al go rit hm s.    ST  te chni qu is  sel ect ed   du to  t he  cap abili ty  in  proc essin t he  sig nal  with ou m issi ng   a ny   inform at ion   featur e s,  var ia bles  wi ndow  s cal e,  an ou t pe rfor m   wav el et   tran sf or m   ( W T)  a nd  sh ort - ti m fo ur ie tra nsfo r m   (S TFT ).   Fin al ly the  per f orm ances  of   K - NN   a re  ob s er ved  ba se on  the   di ff e r ent  va riables   by   us in c onf usi on   m at rix  a nd  li near   re gr es sion.    Acc ordin to  t he   conf us io m a trix  and   li near   re gr essi on  resu lt s,  the  perform a nce  of   K - NN   c la ssifie too ls  is  analy sed  bas ed   on  the p e rce ntage s of acc ur acy ,   m isc la ssific at i on and t he rel at ion s hip   betwe en  the  tar get and  ou t pu res ults.       2.   RESEA R CH MET HO D   To  cl assify   th NTE pro bl e m in  the  c omm ercial   bu il din g,  seve ral  m et ho ds   s uc as  the  ST   op e rati on, K - N cl assifi er  to ol  shou l d   be  f ollow e d     2.1.  Th e S - Tr an s fo rm  (ST )   Theor y   ST tech nique i s a tim e - fr eque ncy pre - proces sing si gnal , wh ic prese nts th e res ult i c omplex  nu m ber  s pectr um . Th en , S T   al so   produces  the  resu lt  in  S - m at rix  w hich  c on sist  t he  m ulti ple num ber s of  colum ns  and  r ow s .  The  ST  of signal   x( t)  ca n be  def i ned as  foll ow  [ 13 ] :     ft j f t e e t x f f S 2 2 ) ( 2 2 ) ( 2 | | ) , (   ( 1 )     Accor ding to   ( 1 ) , let  kT   and  NT n f , the  d isc rete  ST is  g ive n by:       0 , , 2 1 0 2 2 2 2 n e e NT n m X NT n kT S mk N m m n m n   ( 2 )   wh e re,   k,  m , n = 0,   1,  …, N - 1   T=sam pling  in te rv al   N=total  of sam pling p oin t     Accor ding  to  t he  ST  resu lt t he  feat ur es  of  NTE pro ble m   are  extracte by  us in the   sta ti sti ca l   analy sis  te chn i qu e that  incl ude  the  sta nd a rd  dev ia ti on  ( 3 ) m ean  ( 4 ) var i ance  ( 5 ) s kewness  ( 6 ) kurto sis  ( 7 ) an t otal  har m on ic   distor ti on   (THD)   ( 8 )   F igure  1   s hows  the  operati on  to  cl assify   the  NTE pro ble m   in  the   com m ercial   buil din incl ud e ST,  sta ti sti cal   analy sis,  and   K - N cl assifi er  to ols.    Th en,   the  al go rithm of  sta ti sti cal  an alysis are  giv e n as  [ 15 ] :   2 1 1 2 ) ( 1 1 m a x M i j ij Y Y M   ( 3 )   M j ij Y M Y 1 1 m a x   ( 4 )   M i j ij Y Y M 1 2 2 ) ( 1 1 m a x   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vol 9 ,  No.  2 Fe br uary   201 8   :   3 80     386   382   3 2 1 1 2 1 3 ) ( 1 1 ) ( 1 m a x M j j ij M j j ij Y Y M Y Y M s   ( 6 )   2 1 2 1 4 ) ( 1 1 ) ( 1 m a x M j j ij M j j ij Y Y M Y Y M k   ( 7 )   1 2 1 2 2 m a x ij M j ij Y Y T H D   ( 8 )           Figure  1 .  Th e   Cl assifi cat ion   of N T EV   Pro bl e m       Ba sed on t he  e qu at io i ( 3 ) - ( 8 ) , th e  r es ult o f  N TE V feat ure s can  b e  obtai ne a nd u ti li zed  as an  in pu for K - NN cl assifi er.     2.2. K - Ne arest Neig hb or (K - NN)   K - NN   ca be  cat egorized  as  the  Near est   Ne ighbor  ( NN)  f a m ily  [16] K - NN   is  reli able  and   easy   to   i m ple m ent  fo cl assifi cat ion   by   us ing   non - pa ram et ric  and   la zy   le arn in te chn i qu [17] B asi cal ly the  K - NN  cl assifi cat ion   op e rates  base on   the  distan ce  m et ric   of   input  cl assify in an te sti ng   sam ples.  Then,  the  perform ance  of  K - N al s de pends  on  the  sel ect ed  num ber   of  K.   T hus,  the  num ber   of  is  sel ect ed  ba sed  on  the  best  values   bef ore  analy zi ng   the  perform ance  of  K - N N   us ing   the  different  va riables   This  pap e s how s   th te sti ng   for  diff e re nt  va riables  of  K - NN   in  orde to  i de ntify  the  be st  perform ance  of  K - N in   cl assify in the  N TEV   pro blem The  va riables  of   K - N N   su c as  t he  E uclidean   ( 9 ) C it blo ck  ( 10 ) ,   Chebys he ( 11 )   a r e   us e to  a naly ze  the  NT EV  pro blem in  the  com m ercial   b uildin g.   T he  m at he m at ic a al gorithm are  give belo [18] :       ( 9 )     ( 10 )   k i i i y x 1 2 ) ( k i i i y x 1 | | Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Cl as sif ic ation   of T he  NTE V P ro ble ms  on T he  Co mm erci al  Buildin g   ( M ohd  A bdul  Ta li Mat Y usoh )   383   1 2 1 2 , x   m a x y y x   ( 11 )       3.   RESU LT S  AND A N ALYSIS   Figure  2   s hows  the inp ut of cl assifi cat ion   w hi ch  util iz ed o n diff e re nt v a ria bles  of   K - N c la ssifie too ls.   T he num ber  o f sam pl es that  hav e  b e en use as i nput  an d t est ing da ta  are 124 a nd  126, res pect ive ly .   Ba sed on t he s a m ples d at a,  K - N a naly sis i s u ti li zed to i de ntify t he best c at egories o f K - NN v a riables i cl assify ing  t he NTE V pro blem s.            (a)   (b)     (c)     Figure  2 : T he plot cl assifi cat ion i nput  featu r es:  ( a)  F a nd   F2 ,  (b) F a nd  F4 ,  and  (c) F 5 and F 8       3.1. Per f orm ance  of  K - NN  Va ri ab le s B ase d on  Diff ere n K  Values   The K - N cl as sific at ion   us es  50 it erati ons wi th a d i ff e ren nu m ber   of K.     Figure   3   sho ws   each  di ff e ren values  of   produce  the  dif fe ren re su lt of  K - NN   va riable s.    The  best  values  of  f or  va riables  Eu cl idean,   Ci ty   bl ock ,   an C he bysh e a re  between  unti 4.    T he  nu m ber  o f   K   betwee unti sho ws  the   identic al   res ults   with  re sp ect   t their   pe rfor m ance.  Ba se on  the  best  value   of   K,  the K - NN  is  ana ly zed b us in the  con fu si on m at rix  te chn i qu e  and line ar  regressio n.           (a)   (b)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vol 9 ,  No.  2 Fe br uary   201 8   :   3 80     386   384     (c)     Figure  3   Per for m ance of  K value  for K - NN ty pes (a)  Eu cl id e an,   ( b)  Ci ty bloc k,   (c) C he bys hev       3.2. C on f usio n  Matri x Resul ts   Figure  4   s how the  re su lt   of   con f us io m at rix  w hich  has  be en  te ste by  usi ng   t he  K - NN  cl assifi er  of  the  di ff e ren va riables  s uc a Eucli de an C it blo ck,  a nd  Chebys hev.  T he   cl asses  1,   2,  and  re pr e sen ts  the  NTE pro ble m s   du to  the  har m on ic lo ose   connecti on,  a nd   li ghtni ng,  r especti vel y.    Ba sed  on  the  fig ur e th e   nu m ber s   of  sa m ples  fo r   cl ass   1,  cl ass   2,  a nd  cl ass  a re  i de ntica 42.  The   resu lt   of  var ia ble  E uclidea sh ows   that  the  cl ass  1,   cl ass  2,   an c la ss  are  33. 3% The  re su lt   of  K - N f or   va r ia ble  Ci ty   blo ck   seem si m i lar   with   var ia ble  Eucli dean   T he f or  the  var ia ble  Chebys hev  shows  the  resu lt s   for  cl ass  1,   cl ass  2,  an cl as a re  33.3%,  31% and   33. 3%,   re spe ct ively   The  correct   num ber   cl assifi es  for  var ia ble  Cheby sh e are  42,  39,  a nd   42 for cl ass  1,   cl ass 2 ,  and cla ss 3, r e sp ect ive ly .   Ov e rall   resu lt s   sh ow  that  the   K - NN   cl assifi er  us i ng   the  E uclidean  a nd  Ci ty   blo ck   va r ia bles  are  the  best r e su lt on  cl assify ing  t he NTE V pro blem s w it 100% a ccur acy .              (a)   (b)     (c)     Figure  4 .  Th e   K - NN Co nfusi on Mat rix f or   va riable ( a)  Euc li dean   (b)  Ci ty  b loc k (c)  C he by sh ev   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Cl as sif ic ation   of T he  NTE V P ro ble ms  on T he  Co mm erci al  Buildin g   ( M ohd  A bdul  Ta li Mat Y usoh )   385   3.3. Re gressio n R es ults   Table  1   el ab orat es  the  perf or m ance  of   K - N base on   the  diff e ren t   var ia bles  by  us in li near  regressio n.    Ac cordin to   the  ta ble,  the  K - N res ults  f or  va riables  E uclid ean  a nd   Ci ty   bl ock   a re  100%  for  al l   cl asses.    That  m eans  the  relat ion s hip  bet wee the   ta r get  a nd  the   ou t pu a r li near  pro por ti on al    Howe ver,  th e   var ia ble  Cheb yshev  s hows  t he  res ults  f or   c la ss  an cl as are  hundre pe rce nt  li near   T hen,  the  va riable   Chebys hev   s ho ws  the  cl ass  resu lt   is  94.69 can  be  ex pl ai ned   by  the  li near   re gressi on   The  total   res ults  of   K - NN   a re  100% 100% a nd  98.23%  f or   vari ables  Eucli dea n,   Ci ty   blo ck,   and   Ch ebys he v,   res pecti vely .     The  var ia bles  Eucl idean  an Ci ty   blo ck  sho w   the  resu lt are  si m il ar   to   ea ch  oth e an represe nt  as  t he  best  perform ance  in  analy zi ng   the  pro blem of   NTEV   du t th har m on ic ,   l oos e   te rm inati on a nd   li ghtni ng  in  th e   com m ercial   bu il din g.     H owev er,  the  Che bys hev   resu lt   is  sti ll   dep endable,   since  the  relat ion s hip   betwee the   ta rg et  a nd the  ou t pu t a re cl ose  to  the  hu ndre d perce nt.       Table  1 . Per for m ance of  K - N N b ase d on the  d if fer e nt  var ia bles   Variables   Clas s 1  ( %)   Clas s 2  ( %)   Clas s 3  ( %)   Total (% )   Euclid ean   100   100   100   100   City  b lo ck   100   100   100   100   Ch eb y sh ev   100   9 4 .69   100   9 8 .23       4.   CONCL US I O N   This  pa per   is  pr ese nted  t cl assify   the  NT EV  pr ob le m   in  the  com m erci al   bu il ding  by  us in the  K - NN  cl assifi er  t oo ls   T he  K - NN  cl assifi er  t oo us es   the  di ff e ren c onti nuou s   va riables wh ic a re  E uc li dean ,   Ci ty   blo ck,   an Che bysh e v   The  ST  is  ap plied  as  the   pr opos e te ch nique  to  ext ract  the  featu res  of   NTE V   pro blem wh ic is  then  util iz ed  as  cl assifi cat ion   input.    T he  pe rfor m ance  of   K - N cl assifi er  with  di f fer e nt  var ia bles  is  observ e ba sed  on  the  co nfusi on  m at rix  and   li near   re gr e ssio res ults.    The   Eucli dea a nd   Ci t blo c va riables  p rese nted  t he best res ult t cl assify  the N TE pro blem s in  the co m m ercia l bu il ding c ompare to  the  Che bys he va riable.  Ev en  th ough  the  perform ance  of  the  Ch ebys he va riable  is  lo wer   c om par ed  to  the   oth e va riables it   is  still   re li a ble  as  the  co nfusion  m at rix  sh ows  m ino m i scl assifi cat ion   wh ic is  2.4%.   Then,  the  li near   re gressi on   s hows  t hat  the  per ce nt age  of  Chebys hev   resu lt   cl ose   to  per fect  va lue  wh ic is  hund red   per ce nt.       ACKN OWLE DGE MENTS     This  wor k was  su pp or te in  part by  U niv er sit i Teknolo gi M ara (UiTM )  un der the sc hola r sh ip .       REFERE NCE S   [1]   D.  Dorr,  Dete r m ini ng  volt ag l eve ls  of  concern   for  hum an  and  ani m al   r esponse  to  AC  cur r ent,”  in  Pow er  &   Ene rgy  So ciety  Gene ral M e eting ,   2 009 .   P ES  ’09 .   IEE E ,   2009 ,   pp .   1 6.   [2]   S.  Ravl   and  A.  Marušić ,   Sim ula ti on  Model for  Vari ous  Neutr al   E art hin Methods  in  Medium  Volta ge   S y stems , ”  Procedia  Eng . ,   vol .   10 0,   pp .   1182 119 1,   2015 .   [3]   D.  Sall es  et   al . ,   As sess ing   the   Coll ectiv Harm onic   Im pa ct   of  Modern  Reside ntial  Lo a ds - 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                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vol 9 ,  No.  2 Fe br uary   201 8   :   3 80     386   386   [12]   A.  Rodriguez,  J.   A.  Aguado ,   F.   Marti n,   J.  J.   Lo pez ,   F.  Munoz ,   and  J.   E.  Rui z,  Rule - base cl a ss ifi ca ti on   of   power  qualit y   di sturbanc es  using   S - tra nsform , ”  E le c tr. Powe r Sy st .   R es. ,   vol .   86 ,   p p.   113 121 ,   201 2.   [13]   A.  F.  Abidin ,   A.   Moham ed,   and   H.  Share e f,   Int el li g ent  detec t io of  unstab le   po wer  sw ing  for  c orre ct  dista n c e   rel a y   oper at ion   using  S - tra nsfor m   and  neur al   n e tworks,”   E xpe rt   Syst.   App l. ,   vol.  38,   no.   12,   pp.   14969 14975,   2011.   [14]   C.   DeNardo,   Stra y   and  cont a ct  volt age   an  upd at on  I EE PE P1695  W orki ng  Group  ac ti v ities,”   in  Rural   El e ct ric   Pow er  Confe renc e ,   201 2,   pp .   A3 - 1 - A3 - 7.   [15]   N.  Huang,   D.  Xu,  X.  Li u,   and   L.   Li n ,   Pow er  qual ity   d isturb anc es  c la ss ifi c ation  base on  S - tra nsform   and  proba bil ist ic ne u ral   n et work, ”  N e urocomputing ,   v ol.   98 ,   pp .   12 23 ,   2012 .   [16]   M.  A.  Jabba r ,   B .   L .   Dee ksha tul u ,   and  P.  Ch andr a,   Cla ss ifica t io of  Hea rt  Dise a se  Us ing  K -   Nea rest  Neighbor   and  Gene tic  Alg o rit hm , ”  Proce d i Technol. ,   vol .   10,   pp .   85 94 ,   2 013.   [17]   A.  Kum ar,   R.   Bhat nag ar,   and  S.  Srivasta va ,   ARS kNN - k - NN   c la ss ifi er  using  m ass  base sim il ari t y   m ea sure,”   Proce dia   Comput.   S ci. ,   vol. 46, n o.   Ic ict  2014 ,   pp .   457 462,   2015.   [18]   R.   A.  Nugraha en and  K.  Mut ij ar sa,   Com par at iv anal y s is  of  m ac hine   le a rning  K NN ,   SV M,  and  ran dom   fore sts  al gorit hm   for  fa ci a expr ession  c la ss ifi c at ion , ”  in   2016  Inte rnatio nal  Seminar  on  Appl ic a ti on  for  Technol ogy  o f   Information  and  Comm unic ati on  ( ISe mant ic) ,   2016,   pp .   163 168 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.