Indonesi an  Journa l  of  El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   1 4 ,  No.   1 ,  A pr il   201 9 , p p.  319 ~ 326   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 4 .i 1 .pp 319 - 326          319       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Predi ction o f ove rc u rrent  relay mi scoordin atio n  ti me using   urtifici al n eural n etwork       S.  K arupi ah 1 , M.H . Huss ain 2 , I . Musir in 3 ,   S.R.A.  Rahim 4   1,2,4 School  of  Ele ct ri ca l   S y st em E ngine er ing, Univ ersit i   Malay si a  P erl is  (UniMA P), P erl is,   Ma lay si a     3 Cent re   of  E lectr ic a l  Pow er Engineeri ng   Studie s   &  Facu lty   of   E lectr i ca l   Eng ine er i ng,   Univer si ti T e knologi   MA RA  (UiTM)  Shah  Al am,  Sel angor ,   Malay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved  J un  23 , 2 018   Re vised  Sep   3 0,   2018   Accepte d  Dec   12 , 201 8       Overc urre n t   re lay   p lay s  an   important   role  in  the   prote c ti on  of   po wer  s y st em.   For  prote ct ion ,   prope r  coor di nat ion  of  re l a ys  with  an  appr opria t e  re l a y   sett ings  n ee d  to  be  done .   Coord i nat ion   ca n   be   d one  b y   se lecti ng   an  op ti m al  Ti m e  Multi plier   Sett ing  (TMS)  and  Plug  Set ti n g  (PS )  conside ring  the   fa ult   cur re nt  at   th e  re lay   loc a ti on .   Conti nuousTime   Inte rva ls  (CTI )  m ust  be   m ai nta in ed  betw ee n  primar y   r el a y   and  sec on dar y   re l a y   to  e nsure  cor re c t   seque ntial  oper a ti on  of  the   re lays .   How eve r,   m iscoordi na ti on  c an   occ urs  due  to  sec o ndar y   re l a y   tri ps  fa st er  t han  primar y   re l a y .   Th is  pape r   pre sents  an   appr oac h  for  p re dicting  over c urre nt  re l a y   m iscoordi na ti on  t ime  using   Artifi c ia l  Neura l  Network  (AN N)  al gorit hm   in  MA TL AB  software .   Th e   eff iciency   of  th e   proposed  appr oac h  have   b ee n  tes te d  succ essfull y  on  17  bus   te st  s y s te m .   Th e  sim ula ti on   re sults  indi c at ed   tha t  the   AN N  Le venb er - Mae quar dt  al gor it hm   is  ca pable  to  pre dict  the   m iscoordi na ti on  tim e  occ urs  bet wee n   th e  pri m ar y   and  se cond ar y   re lay   oper at i ng  ti m e.   Ke yw or d s :   Ar ti fici al  n e ur a l netw or k   Mi scoord i natio n  ti m e   Ov e rc urren t  relay   Plug set ti ng   T i m e  m ulti plier  sett ing     Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   S.K a rupia h,   School  of Elec tric al  System  En gi neer i ng,   Un i ver sit i   Ma la ysi a Perlis ( U niMAP ),   Pauh P utra  ca m pu s,   02600 A ra u,   P erli s,  Ma la ysi a .   Em a il :  m uh dh a tt a@u nim ap. ed u. m y       1.   INTROD U CTION     The  im po rtanc e  of   powe r  syst e m   no wad ay s  is  si m pl y  un den ia ble  wh e r e  alm os t  ever yt hin g  in  this   world  need s  powe r  to  ope rate.  Wh en  it   c om es  to  po we r  syst e m ,  there  are  m any  challen ge s  that  nee d  to  be   faced .  T he  m ain   rea son  is  t ha t  it   deals  with  ver y  high  pow er  le vels.   Sinc e  it   is  the  m ai n   powe r  s ource  in  th e   world ,  this  sys tem   need   to  be   desig ne d  care f ully   by  co ns id erin g  al l  the  as pects.  T he  m ain   as pect  that  ne ed  to   be  c onsidere d  is  the  protect io n.   I n  gen e ral,  high  vo lt ag es  and  cu rr e nts  c an  dam age  a  s yst e m   if  no t  prop e rly   m anag ed . Wh e n  it  co m es to t he powe r gene rati ng syst em , i t i s i m po rta nt to prote ct  it s equipm ent and  de vices.   Re la y  is   on e  of  the  m ai n  pr ot ect ion   dev ic e  that  is  us ed  widely   al l  aro und  the  world .  It  is  no rm al l y  us e d  with  a  ci rcu it   br ea ker .  T he  m a in  aim  of   powe r  syst em   pr otect ion   is   to  isolat e  the  fau lt y  sect ion s   of   the  powe r  syst em   from   the  healt hy  pa rt  of  the   syst e m   du rin g  t he  occ urre nce   of  the  fau lt   c urren t   [1 ] .  Thi s  is  to  ens ur e  the  hea lt hy  par t  can  fu nctio n  norm al ly   witho ut  an y  sever e  dam a ge.   syst em .   The  sp ee d  w here  the  ci rcu it   br ea ke r  disco nnect s  de pends  on   how  fast  the  trip ping  sig nal  is  ob ta ined  f r om   the  protect ive  rela y.  It  is  al ways  i m po rt ant  f or   the  sig na l  transm itted  to  the  ci rc uit  br eaker  is  fast  en ough.  T her e f ore,  it   dep e nds  on  the  relay  sett ing s e sp eci al ly  h ow  f ast  they are  set  to react  dur i ng  f a ult occ urrenc e.   The  operati on  tim e  of   relay   a t  healt hy  sect ion  can not   be   too  slo w  a nd  to o  fa st  beca us e  too sl ow   will   be  res ult  in  sy stem   da m age  and   t oo  fast  ca n  cause  m isc oo r din at io n  ti m e  of   relay   operat ion   betwee n  th e  two  relay s   [3 ] .  In   order   to  pr e ve nt  the  m isc oo r din at io n  tim e  of   relay   operat ion ,  a  tim e  int erv al   nee d  to  be   set   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2 502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 4 , N o.   1 ,  A pr il   201 9   :   319   –   326   320   betwee n  the   two  relay   ope ra ti on s  ti m e   [3 - 4] .  The  relay   at   fau lt y  sect ion  is  cal le d  the  pri m ary  relay   whil e  the   on e  at the  healt hy secti on is ca ll ed  the sec onda ry r el ay .   Ar ti fici al   ne ural   netw orks  ( ANN)  can   be   us e d  in  t he  predict ion   of  m i sco ordinati on  t i m e  of   relay   op e rati ons.  A NN  are   kn own   as  bio lo gical ly   insp ire d  com pu te r  program s  an d  a re  desig ned  to   sim ulate  in  t he  exact  way  ho w  hum an  br ai n  proc esses  in f or m at ion .  A N N  is  cu rr e ntly   on e  of   t he  m os t  pr om isi ng   m od el li ng  te chn iq ue.   T he   relay   op erati on  can  be   trai ne d  by  us i ng   the  ANN  w here  th e  ANN  will   de te rm ine  the  ongo i ng  sign al s  betwee n faults a nd all  o the r  c onditi ons.       2.          PROBLE M  FO RMULAT ION   The  m otivati on   of   t his  stu dy  are  to  determ ine  an  a ppr opriat e  set ti ng s  of  T MS  an d  P S  of  relay   durin g  fau lt   occ urr e nc e,  to  pro pose   new   relay   operati on   ti m e  a nd   t o  predict   m isc oo r din at io n  tim e  of   rela y  us ing  ANN.   All  of   these  requirem ents  sh al l  be  fu lfil le d  acco r ding  to  ty pe  of   relay ,  li nea r  or   no n - li nea r  relay  char act e risti cs, prim ary and  bac kup rela y co ns trai nts  as  w e ll  as coordinati on constrai nts  [5 - 6].       2.1   Li near or  Non - Li near Rel ay  C h ar act eri s tic   The  non - li nea r  relay   char ac te risti cs  fu nction  is  base d  on   the  sta nda rd   IEC  60255 - 4[7].  T he   char act e risti cs  of   t he  relay   is  Norm al l y  In ve rse  De finite   Mi nim u m   Ti m e  (I DMT)  ty pe .  T he  ope rati ng   ti m e  fo r   this ty pe of rel ay  can be e xpr essed  a s foll ow s: -            i i i T M S L PS K t 1            r a t i o p r i m a r y r a t i o o n d a r y sc CT c u r r e n t f a u l t x CT I i s e c        1 0 0 s e c r at i o ond ar y p CT x s e t t i n g c u r r e n t I i       i i p sc i I I PS          wh e re  I sc i   is  t he   fa ult  cu rr e nt in  CT  sec onda r y   and  I pi is  t he  pick up  c urren t set ti ng  o f   the  i - th  relay .   PS   val ues  is   the  rati o  of  fa ult  current  in  CT  seconda ry  to  pick up  cu rrent  set ti ng .  T he   TMS  values   is  set   at   0. 5  a nd   t he   curr ent  set ti ng   is set  at 1 25% . T he  c onsta nt  f act or ,  K =  0.14 , L  =   0   an d  α  =   0.0 2 .     2.2   Coordin ati on  Constr aints   In   orde r  to  pr e dict  the  m isc oo r din at io n  ti m e  for  al l  the  rel ay s,  the  val ues   of   t he  relay   operati ng  ti m e   of   both  pri m ar y  and  seco ndar y  need  to  be  de te rm ined  fi rst.  The   ex pressi on  bel ow  can   be  us ed   to  pre dict  the  m isc oo r din at io n  ti m e.     c p s T T T                     (5)       Wh e re   T s   is  the  op er at ing   ti m e  of   the  seco nd a ry  relay ,  T p   is  the  op erati ng  tim e  of   the  pr im ary   relay   a nd   T c is   the coo rd i natio n  ti m e int erv al  w hic h varies  from  0 .2 s   –   0.5s   dep e nds  on  dif fer e nt circ um st ances.     The  val ue  of   t he  (CTI )  betw een  pri m ary   and   seco ndary  re la y  need   to  be  in  the  range  of   0. 2s   to  0.5s   [8 - 9].  If the C TI  fall s i n  this  range,  t he rel ay  p ai rs  ca n be  sai d  ha vi ng   go od coor d i natio n.   If the CT I v al ue  fall s   ou tsi de  this  ra ng e   an d  ha ving  po sit ive  valu e,  the  c oor dina ti on   ca n  be  s ai d  not  ideal .   I f  the  CT I  valu e  fall s   ou tsi de  the   ra ng e   an d  ha ving  neg at i ve  value,   it   ca n  be  sai d  that  t he  r el ay   pairs  ha vi ng   m isc oord i natio n  pro blem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Tit le  o f m anusc ript is s ho rt  and cl ear , impli es rese ar ch  res ults ( First  Au th or )   321   3.   METHO DOL OGY   In   t his  pa pe r,   r adial   netw ork  i s  us e d  to   analy ze  the  c oord i na ti on .  T he  ra dial  netw ork  c hosen  for  this   researc h  is  a  po we r  distri bu ti on   ra dial  netw ork  ta ke n  from   [1 0]. T he  sin gl e  li ne  diagr am   is  dep ic te d  in  Figure   1 .  The   te st  sy stem   com pr ise s  of  17  buses,   28  li ne s  a nd  trans form ers,   s ing le   ge ner at or  a nd  28overc urren t  relay s.  T he  c om ple te  n et wor k  is a naly zed i n  te rm s o f  t he powe r  fl ow and the  total  loa d use d.   It is im po rta nt to  know the  im po rtant  par am et ers  of the  n et wor k  in  or der  t o de te rm ine the  f au lt  cu rr e nt.           Figure  1 .  17 - bus test  syst em         ANN  will   be  us e d  to  determ ine  the  op ti m a l  op erati ng  tim e  of   the  relay s   in  the  rad ia l  netw ork.   I n  oth e r  w ords,   t he   best  relay   op erati ng   ti m e  of   the  relay   pair  wh ic h  are  the  pr im ary  relay   and   t he  bac ku p  rela y  will   be  determ ined  by  us in g  ANN.   T he  radi al   network   wi ll   be  desig ne d  by  us in g  the  E asy   Po we r  s of t war e .  Ma nu al   cal c ulati on   will   be  done   in  orde r  to   determ ine  cer ta in  pa ram et er s  su c h  as   the  operati ng  ti m e  of   t he   relay ,  pr im ary   cur r ent  val ue,  TMS,  PS  an d  so   on.  T he  c al culat ion   will   be  ver i fied  by   us ing   Easy   Powe r   si m ulati on  r es ul ts.   The  obta ine d  va lues  from   calcu la ti on ,  wh ic h  is  ver ifie d  by  si m ulati on   is  f eed  in  into  f unct ion   fitt in g  trai ning of AN N  in MA TLA B i n  orde r  to  de te rm ine an  im pro ved   optim al  op e rati on tim e  o f  t he  relay s. Hence ,   the  obta ine d  va lues  f r om   the  ANN  ca n  be  use d  t o  produce n ew   tim e  set ti ng  f or  the   relay  o pe rati on  a nd also  to   pr e dict m isc oo rd i nation t i m e o f  the  relay  op erati on. F i gure  2  sim plifie s all  the e xecu ti on  process .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2 502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 4 , N o.   1 ,  A pr il   201 9   :   319   –   326   322       Figure  2. Re s e arch Flo wc har t       4.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   The  pro posed   ANN  was  e xe cuted  on  In te l   Core   i5  2.5 3  GH z   with   4  G B  RAM  an d  s i m ulate d  in  MATLAB .  Th e  stud y  rev eal e d  the  feasibil it y  of   the  pro posed  A NN   to  predict   m isc oo r di nation  pr ob le m .   The   syst e m   par am e te rs  with  fa ul t  current  isc al cu la te d  and   ta bu l at es  in  Table  1.  It  can  be  obs erv e d  that  the  fau lt s   occurre d  in  a  transm issi on   lin e  is  the  sy m m et rical   balanced  three  ph as e  fau lt . Acc ord ing   to  this  ta bl e,  the   si m ulati on   res ults  an d  the  ca lc ulati on   re su lt s  wer e  al m os t  the  sa m e  and   the  di ff e ren ce  wer e  sm al l  and   fall s   inside t he  acce ptable  reg i on  wh ic h  is  1% o f  the sim ulate d  resu lt s.       Table  1.  C om par iso n betwee n ca lc ulate d  a nd  sim ulatio n res ults f or f a ulted  values     Bus   Ca lcula ted  Fault  Va lue  ( k A) ,  a   Si m ula tion Fault   Va lue  ( k A) , b   Diff er ence     (b  a n d a)  ( k A)   Accept a ble  rang e              ( 1 %  of   b),   ( k A)   1   2 6 .24 3   2 6 .24 3   0 .00 0   0  –   0 .26 2   2   1 2 .14 5   1 2 .14 3   0 .00 2   0  –   0 .12 1   3   8 .84 4   8 .84 6   0 .00 2   0  –   0 .08 8   4   8 .26 1   8 .26 2   0 .00 1   0  –   0 .08 3   5   7 .84 7   7 .84 7   0 .00 0   0  –   0 .07 8   6   7 .07 0   7 .07 0   0 .00 0   0  –   0 .07 1   7   1 0 .24 0   1 0 .23 8   0 .00 2   0  –   0 .10 2   8   9 .67 8   9 .68 0   0 .00 2   0  –   0 .09 7   9   7 .70 5   7 .70 5   0 .00 0   0  –   0 .07 7   10   6 .70 3   6 .70 5   0 .00 2   0  –   0 .06 7   11   6 .20 9   6 .20 8   0 .00 1   0  –   0 .06 2   12   8 .74 9   8 .75 1   0 .00 2   0  –   0 .08 8   13   7 .80 4   7 .80 5   0 .00 1   0  –   0 .07 8   14   6 .20 4   6 .20 3   0 .00 1   0  –   0 .06 2   15   5 .97 3   5 .97 3   0 .00 0   0  –   0 .06 0   16   5 .44 3   5 .44 1   0 .00 2   0  –   0 .05 4   17   5 .26 4   5 .26 3   0 .00 1   0   –   0 . 0 5 3       4.1.   Fau lt  curren t e ach  rel ay   an d rela y oper ati ng   time   Fr om   Table  2.  it   can  be  see n  t hat  the   cu rr e nt   set ti ng   an d  t he   pic kup  c urre nt  f or  al l  the   re la ys  are  the   sam e.   All  the  relay s  at  set   to  op e rate  at   12 5%   cur re nt  set ti ng.  It  can  be  se en  that  the  value  of  p ic kup  c urren t  is  so le ly   dep e nd s   on   cu rr e nt  tra ns f or m er  seco nd a ry  rati o.   T he   ob ta ine d  PS  value  will   be  use d  f or   the  cal c ulati on   of   the  relay   operati ng   ti m e.T a ble  2als o  ta bula te s  the  valu e  of   relay   ope r at ing   tim e  fo r  al l  relay s.  In   orde r  t o  determ ine  the  relay   op e rati ng  ti m e,  the  value  of   TM S  is  require d.   Af te r   Ar ti fici al   Ne ural   Netw ork  ( ANN)  util iz ed,   the   ne w  relay   operat ing  tim e  will   be  determ ined.  Th us ,   the   n e w  TMS   values   will   be   ob ta in ed  a nd  will  b e  pro po s ed fo r  the  r el ay  sett ing .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Tit le  o f m anusc ript is s ho rt  and cl ear , impli es rese ar ch  res ults ( First  Au th or )   323   Table  2.   Fault  current  f or  ea c h rela y an d  rel ay  o pe rati ng ti m e     Rela y   Curren t  Se tt ing   ( % )   Pic k up  Curre nt  (A)   Fault Cu rren t  in  CT Seco nda ry   (A)   PS   TMS   Rela y  O pera ti ng   Ti m e   (s)   So u rce   125   6 .25   8 7 .47 7   1 3 .99 6   0 .10   0 .25 8   1   125   6 .25   4 0 .47 7   6 .47 6   0 .10   0 .36 8   2   125   6 .25   2 9 .48 7   4 .71 8   0 .10   0 .44 4   3   125   6 .25   1 8 .77 7   3 .00 4   0 .10   0 .62 9   4   125   6 .25   1 8 .77 7   3 .00 4   0 .10   0 .62 9   5   125   6 .25   1 6 .52 2   2 .64 4   0 .10   0 .71 3   6   125   6 .25   1 7 .11 3   2 .73 8   0 .10   0 .68 8   7   125   6 .25   1 8 .20 0   2 .91 2   0 .10   0 .64 8   8   125   6 .25   8 8 .37 5   1 4 .14   0 .10   0 .25 7   9   125   6 .25   3 4 .12 7   5 .46   0 .10   0 .40 5   10   125   6 .25   1 6 .49 5   2 .63 9   0 .10   0 .71 4   11   125   6 .25   1 7 .15 6   2 .74 5   0 .10   0 .68 6   12   125   6 .25   1 6 .49 5   2 .63 9   0 .10   0 .71 4   13   125   6 .25   3 8 .52 5   6 .16 4   0 .10   0 .37 8   1 4   125   6 .25   2 1 .96 3   3 .51 4   0 .10   0 .55 0   15   125   6 .25   1 9 .98 8   3 .19 8   0 .10   0 .59 5   16   125   6 .25   6 2 .08 0   9 .93 3   0 .10   0 .29 8   17   125   6 .25   3 9 .77 7   6 .36 4   0 .10   0 .37 1   18   125   6 .25   2 2 .05 0   3 .52 8   0 .10   0 .54 8   19   125   6 .25   2 1 .61 3   3 .45 8   0 .10   0 .55 7   20   125   6 .25   2 8 .19 5   4 .51 1   0 .10   0 .45 8   21   125   6 .25   1 1 .35 0   1 .81 6   0 .10   1 .16 6   22   125   6 .25   1 1 .12 5   1 .78 0   0 .10   1 .20 7   23   125   6 .25   1 2 .23 1   1 .95 7   0 .10   1 .03 6   24   125   6 .25   2 2 .66 7   3 .62 7   0 .10   0 .53 6   25   125   6 .25   2 2 .66 7   3 .62 7   0 .10   0 .53 6   26   125   6 .25   2 0 .35 0   3 .25 6   0 .10   0 .58 6   27   125   6 .25   1 9 .57 8   3 .13 2   0 .10   0. 606   28   125   6 .25   1 8 .48 8   2 .95 8   0 .10   0 .63 8       4.2.   Art ific ial  Neu ral N e twor k (ANN)     In   order   to  unde rgo  trai ni ng   i n  A NN,  the  in pu ts  f or  the  net work   nee d  to  be   determ ined.   The  net work  require d  tw o  in pu ts  w hich  are  input data a nd   ta rg et  d at a.  Th e input data is t he  relay  ope rati ng  ti m e as in  Tab l e   2 wh il e tar get  data is s how n  i n  Ta ble  3.       Table  3.   A NN  ta rg et   data   Rela y   Rela y  O pera ti ng   Ti m e  ( s)   Rela y     Rela y  O pera ti ng   Ti m e  ( s)     So u rce   0 .90 0   1   0 .80 0   15   0 .50 0   2   0 .70 0   16   0 .40 0   3   0 .60 0   17   0 .90 0   4   0 .60 0   18   0 .80 0   5   0 .50 0   19   0 .80 0   6   0 .50 0   20   0 .70 0   7   0 .50 0   21   0 .60 0   8   0 .40 0   22   0 .60 0   9   0 .80 0   23   0 .60 0   10   0 .70 0   24   0 .50 0   11   0 .70 0   25   0 .50 0   12   0 .70 0   26   0 .40 0   13   0 .60 0   27   0 .40 0   14   0 .50 0   28   0 .40 0       As  in  Table  3 .  the  relay   op era ti ng   tim e  is  the  ta rg et   data  for   ANN  trai ning   [1 1].  T he  m ain   reas on   is  the  relay   w hich  is  nea rer  to   the  power  s ource  need  to   op erate  slo wer  ti m e  com par ed  to  the   relay   w hich   is   furthe r  to  the  powe r  s ource . T his is to  ensu re  that the re is  no m isc oo r din at ion   betwee n re la y op e rati ons.     Table  4 .   ta bu l at es  the  ou t pu t   of   A N N  w hic h  dif fers  with  the  both  in pu t   data  and   ta rget   data.  The   ou t pu t  of  A N N   is  base d  on  be st  fit  or  cu r ve  f it ti ng   te chn i qu e  by  us in g  in put  an d  ta rg et   da ta   wh ic h  was  giv e n  to  the  A N N.As   ind ic at ed  i n  T able  4,   t he  er r ors  val ues  are   th e  di ff e re nce  be tween  the   ta rg e t  data  an d  the  ANN   ou t pu t.   The   po sit ive  values   of   errors  in dicat es  that  the  ANN   outp ut  is  faste r  tha n  the   ta rg e t  data.  T he  negat ive   values  in dicat e s  that  the  ANN   ou t pu t  is  slo w er  than  t he  ta rget   data.  It  can  be  note d  t hat  m or e  tha n  50 %  of   al l  relay s  hav e  ti m e  i m pr ov em ent  based   on   the  ANN  outp ut.  Hen ce ,  the  A N N  outp ut  can  be   acce pted  as  the  ne w  relay  operati ng  tim e. Th e  ANN ou t pu t al s o wil l be  us e d  f or m isc oo r din at ion p re dicti on .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2 502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 4 , N o.   1 ,  A pr il   201 9   :   319   –   326   324   Table  4.   A NN  ou t pu t t im e fo r  all  r el ay s   Rela y   Inpu t  t i m e ( s )   Ta rg et  ti m e ( s )   ANN  O utp ut  Ti m e  ( s)   Erro r  (s)   Rela y   Inpu t  ti m e ( s )   Ta rg et  ti m e ( s )   ANN  O utp ut  Ti m e  ( s)   Erro r  (s)   So u rce   0 .25 8   0 .90 0   0 .42 0   0 .48 0   15   0 .59 5   0 .50 0   0 .43 5   0 .06 5   1   0 .36 8   0 .80 0   0 .49 5   0 .30 6   16   0 .29 8   0 .40 0   0 .45 6   - 0 .05 6   2   0 .44 4   0 .70 0   0 .62 8   0 .07 2   17   0 .37 1   0 .90 0   0 .50 0   0 .40 0   3   0 .62 9   0 .60 0   0 .41 5   0 .18 5   18   0 .54 8   0 .80 0   0 .56 4   0 .23 6   4   0 .62 9   0 .60 0   0 .41 5   0 .18 5   19   0 .55 7   0 .80 0   0 .54 3   0 .25 7   5   0 .71 3   0 .50 0   0 .59 0   - 0 .09 0   20   0 .45 8   0 .70 0   0 .62 4   0 .07 6   6   0 .68 8   0 .50 0   0 .55 7   - 0 .05 7   21   1 .16 6   0 .60 0   0 .57 4   0 .02 7   7   0. 688   0 .50 0   0 .44 4   0 .05 6   22   1 .20 7   0 .60 0   0 .59 2   0 .00 8   8   0 .25 7   0 .40 0   0 .41 9   - 0 .01 9   23   1 .03 6   0 .60 0   0 .66 5   - 0 .06 5   9   0 .40 5   0 .80 0   0 .58 5   0 .21 5   24   0 .53 6   0 .50 0   0 .58 3   - 0 .08 3   10   0 .71 4   0 .70 0   0 .59 1   0 .10 9   25   0 .53 6   0 .50 0   0 .58 3   - 0 .08 3   11   0 .68 6   0 .70 0   0 .55 2   0 .14 8   26   0 .58 6   0 .4 00   0 .45 6   - 0 .05 6   12   0 .71 4   0 .70 0   0 .59 1   0 .10 9   27   0 .60 6   0 .40 0   0 .41 9   - 0 .01 9   13   0 .37 8   0 .60 0   0 .51 4   0 .08 6   28   0 .63 8   0 .40 0   0 .42 5   - 0 .02 5   14   0 .55 0   0 .50 0   0 .56 0   - 0 .06 0                             Figure  3. Per f orm ance p lot  of  the traine d A N N              Fi gure  4. S ta te  p lot  of  t he t r ai ned AN N       Figure  3  a nd   4  disp la ys  the  pe rfor m ance  plo t  of   the  trai ne d  A NN   wh ic h  giv e s  the  be st  validat ion  perform ance  of  0.0 26439  at   e po c h  1  an d  the   sta te   plo t  of   t he  trai ne d  ANN  w her e  t he  A NN   trai ning  ga ve  th e   best  netw ork  perform ance  fu nctio n  at   gr a die nt  of   0.000 2573  at   epo c h  7.   Figure  5  s hows  the  re ge ressio n  perform ance p l ot whe re th e  r e gr essi on c orrelat ion  is  0.2 9098.           Figure  5. Re gr ession pe rfo rm ance  plo t       4.3.   N ew  R el ay O pera ting T im e   The  ne w  r el ay   op e rati ng  tim e  is  ob ta ine d  f ro m   the  ANN  ou t pu t  as  in   T able  4.   T hus,  t he  ne w  TM S   values  w il l be   determ ined  by  us in g  e q. 1. T he  n e w  TMS  v al ues  a re tab ulat es in Ta ble  5.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Tit le  o f m anusc ript is s ho rt  and cl ear , impli es rese ar ch  res ults ( First  Au th or )   325   Table  5.  T he  new TMS  v al ue s   Rela y   New  Relay   O pera ting  Ti m e  ( s)   TMS   Rela y   New  Relay   O pera ting  Ti m e  ( s)   TMS   Rela y   New  Relay   O pera ting  Ti m e  ( s)   TMS   So u rce   0 .42 0   0 .16   10   0 .59 1   0 .08   20   0 .62 4   0 .14   1   0 .49 5   0 .13   11   0 .55 2   0 .08   21   0 .57 4   0 .05   2   0 .62 8   0 .14   12   0 .59 1   0 .08   22   0 .59 2   0 .05   3   0 .41 5   0 .07   13   0 .51 4   0 .14   23   0 .66 5   0 .06   4   0 .41 5   0 .07   14   0 .56 0   0 .10   24   0 .58 3   0 .11   5   0 .59 0   0 .08   15   0 .43 5   0 .07   25   0 .58 3   0 .11   6   0 .55 7   0 .08   16   0 .45 6   0 .15   26   0 .45 6   0 .08   7   0 .44 4   0 .07   17   0 .50 0   0 .13   27   0 .41 9   0 .07   8   0 .41 9   0 .16   18   0 .56 4   0 .10   28   0 .42 5   0 .07   9   0 .58 5   0 .14   19   0 .54 3   0 .10             4.4.   Predi ction  of  mi scoo r dina ti on   time be twe en rela ys   Pr e dicti on   of  m isc oo r din at io n  tim e  can  be   done  by  look ing   at   the  dif f eren ce  betwee n  the  relay   op e rati ng  tim e   of   pri m ary  re la ys  and   seco ndary  relay s.  T he  dif fer e nce  is  cal le d  coord i nation  ti m e  interval   (CTI ).   T he  CT I  can  be  deter m ined  by  usi ng  the  e q.   5.   T he   relay   op e rati ng   ti m e  cal cul at ion   are  no t  ba sed  on  the  A N N  ou t pu t  but  the  c al culat ed  ou t put.  T he  c om par iso n  betwee n  the   m isc oo r din at io n  ti m e  of   t he   cal culat ed ou t put an d  t he AN N ou t pu t i s  sho wn in T able  6 .   belo w.       Table  6.  Mi sc oor din at io n  ti m e  b et wee n rela y  pairs      Rela y  P a ir   Ca lcula ted  O utp u t  Ti m e(s )   ANN  O ut put  Ti me (s)   CTI  ( s)   M isco o rdina tion   CTI  ( s)   M isco o rdina tion   R s o u r ce an d  R1   - 0 .11 0   Yes   - 0 .07 5   Yes   R1  and  R2   - 0 .07 6   Yes   - 0 .13 3   Yes   R2  and  R3   - 0 .18 5   Yes   0 .21 3   NO   R2  and  R4   - 0 .18 5   Yes   0 .21 3   NO   R3  and  R5   - 0 .08 4   Yes   - 0 .17 5   Yes   R3  and  R6   - 0 .05 9   Yes   - 0 .14 2   Yes   R3  and  R7   - 0 .01 9   Yes   - 0 .02 9   Yes   R4  and  R5   - 0 .08 4   Yes   - 0 .17 5   Yes   R4  and  R6   - 0 .05 9   Yes   - 0 .14 2   Yes   R4  and  R7   - 0 .01 9   Yes   - 0 .02 9   Yes   R5  and  R8   0 .45 6   NO   0 .17 1   NO   R6  and  R8   0 .43 1   NO   0 .13 8   NO   R7  and  R8   0 .39 1   NO   0 .02 5   NO   R1  and  R9   - 0 .03 7   Yes   - 0 .09 0   Yes   R9  and  R1 0   - 0 .30 9   Yes   - 0 .00 6   Yes   R9  and  R1 1   - 0 .28 1   Yes   0 .03 3   NO   R9  and  R1 2   - 0 .30 9   Yes   - 0 .00 6   Yes   R2  and  R1 3   0 .06 6   NO   0 .11 4   NO   R1 3  and  R1 4   - 0 .17 2   Yes   - 0 .04 6   Yes   R1 3  and  R1 5   - 0 .21 7   Yes   0 .07 9   NO   R1 4  and  R1 6   0 .25 2   NO   0 .10 4   NO   R1 5  and  R1 6   0 .29 7   NO   - 0 .02 1   Yes   R1  and  R1 7   - 0 .00 3   Yes   - 0 .00 5   Yes   R1 7  and  R1 8   - 0 .17 7   Yes   - 0 .06 4   Yes   R1 7  and  R1 9   - 0 .18 6   Yes   - 0 .04 3   Yes   R2  and  R2 0   - 0 .01 4   Yes   0 .00 4   NO   R2 0  and  R2 1   - 0 .70 8   Yes   0 .05 0   NO   R2 0  and  R2 2   - 0 .74 9   Yes   0 .03 2   NO   R2 0  and  R2 3   - 0 .57 8   Yes   - 0 .04 1   Y es   R2 1  and  R2 4   0 .63 0   NO   - 0 .00 9   Yes   R2 1  and  R2 5   0 .63 0   NO   - 0 .00 9   Yes   R2 2  and  R2 4   0 .67 1   NO   0 .00 9   NO   R2 2  and  R2 5   0 .67 1   NO   0 .00 9   NO   R2 3  and  R2 4   0 .50 0   NO   0 .08 2   NO   R2 3  and  R2 5   0 .50 0   NO   0 .08 2   NO   R2 4  and  R2 6   - 0 .05 0   Yes   0 .12 7   NO      Rela y  P a ir   Ca lcula ted  O utp u t  Ti m e(s )   ANN  O ut put  Ti me (s)     CTI  ( s)   M isco o rdina tion   CTI  ( s)   M isco o rdina tion   R2 4  and  R2 7   - 0 .07 0   Yes   0 .16 4   NO   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2 502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   1 4 , N o.   1 ,  A pr il   201 9   :   319   –   326   326      Rela y  P a ir   Ca lcula ted  O utp u t  Ti m e(s )   ANN  O ut put  Ti me (s)   CTI  ( s)   M isco o rdina tion   CTI  ( s)   M isco o rdina tion   R2 4  and  R2 8   - 0 .10 2   Yes   0 .15 8   NO   R2 5  and  R2 6   - 0 .05 0   Yes   0 .12 7   NO   R2 5  and  R2 7   - 0 .07 0   Yes   0 .16 4   NO   R2 5  and  R2 8   - 0 .10 2   Yes   0 .15 8   NO       Table  6 .   T ab ul at es  the  com par iso n  of  m isco or din at io n  ti m e  between   th e  cal culat ed  va lues  an d  th e   ANN  outp ut.  F ro m   the  ta ble,   it   can  be  see n  that  the   A N N  outp ut  produces   le ss  m isc oo r din at ion  c om par ed  t o  the  cal culat ed   ou t pu t.   T he  ca lc ulate d  ou t put  pro du ce s  12  pair s  of  relay s  w hich   s how s  go od  co ordi natio n  betwee n  relay   pairs.   Howe ve r,   the  A NN   outpu t  pro duces  22   pairs  of  rel ay s  wh ic h  s hows  good  co ord inati on,   wh ic h  m eans  m or e  than  50 %  of  t otal  rela y  pairs.  T he  t ot al   relay   pairs   are  41  pai rs.  Mi scoord i natio n  ti m e  i s   the  CTI   val ues   w hich  ha ve  ne gative  values .   For  e xam ple,  if  a  pair  of  rela ys  have  the   CTI  values   of  - 0.1 29  s,   then  the  m isc oo r din at io n  ti m e  will   be  0.129  s.  T he  res ults  in  Table  6 .   al so   pro ves  that   the  ANN  out pu t  is   m or e  reli able  since  it   is  no t  only   produces  l ess  m isc oo r dina ti on   tim e,  bu t  al so   pro duces  f ast er  relay   ope rati ng  tim e.       5.   CONCL US I O N   ANN  Le venbe r - Ma e qu a rd t  al gorithm   has  be en  prese nted  in  this  pa per   t o  predict   m isco or din at io n  tim e  that  occu rr e d  bet wee n  relay   pairs.   From   the  resu lt s  ob ta i ned,  it   can  be   re veale d  that  the  pro po s e d  te chn iq ue   dem on st rates  the   s ign ific a nt  res ul ts  betweem   A NN  outp ut  a nd  cal c ulate d  outp ut.  Ba se d  on  t he  stud y,  t he  A N N  outp ut  are  s uitable   tha n  ca lc ulate d  outp ut   since  it   sh ows   good  co ordi na ti on .  M or e ov e r ,  A NN   ou t pu t  pro duce s less  m isc oo r di nation  ti m e and   faster  relay  operati ng ti m e.        ACKN OWLE DGE MENT   The  aut hors  w ou l d  li ke  to  ac knowle dge  the   su pp or t  f ro m   the  Fundam ent al   Re search  G r ant  Schem e  (F RG S)  un der  a  grant   num ber   of  FR GS / 1/20 16 /T K 04 / UNI MAP/0 2/9  f rom   the  Mi nistry  of  E ducat ion   ( MOE)   Ma la ysi a .       REFERE NCE S   [1]   Y.G.  Paint h aka r ,  Bhide,  S.R .  Fundam ent al s  of   Pow er  S y st em  Protection .  5 th Ed i tion .  New  Delh i :   P re nti c e - Hall  of   India   Priv at e   L i m it ed .  2007 :  1 - 2 .   [2]   [2]   L. Hewitson.  Prac tica l  Pow er   S y stem  Prote ct i on  for  Engi n ee r s  and  Techni ci a ns.  R ev.   8 . 1.   IDC  Te chno logies,   2011:  3   [3]   [3]   M.H.  Hus sain,   I .   Mus iri n,   A. F.  Abidin,  S.R. A.  Rahi m .   Appli ca t ion  of   Modifi ed  Firef l y   Algor it hm   for  Solvin g   Dire ctional Over cur re nt   Rela y .   J ournal  of El e ct ri cal   S yste ms   “Speci a l  Iss ue AMPE  2015” .   2015 .   120 - 127   [4]   [4]   M.H.   Hus sa in,   I .   Mus iri n,   A.F.  Abidin,  S. R. A.  Rah im.  Multi - Obje ctive  A pproa ch  for   Solving  Dire c ti on al  Overc urre nt  R el a y   Problem   using  Modifie d  Firefly   Al gorit hm .   Inte rn ati onal  Journa l  of  Computing,   Comm unic ati ons  &   Instrum ent ati on  Engi n ee ring   ( IJ CCIE) .   2016.   V ol.   3   (Iss ue  1):   21 - 26   [5]   [5]   M.  Ez ze din ,   R.   Ka cz m are k ,   A  novel   m ethod  for  opti m al  coor dination  o f  dire c ti ona l  ov erc urre n t  re l a y s   conside ring   their   availa b le  discrete   se tt ings  and  s eve ra l  op era t ion   cha r acte rist ic s,   El e ct ric   Powe r   Syste m  R ese arch ,  2011.   vol .   8 1 ,   14 75 - 1481.   [6]   [6]   A.  Li u,   M.T ,   Yang. A  New  H y brid  Neld er - Me ad  Parti cle  Sw arm  Optimiza ti on  for  Coordina ti on   Optimiza ti on  of   Dire ctional Over cur re nt   Rela y s,   J ournal  Mathe ma ti cal P robl ems i n  Engi n ee ring ,   2 011. vol. 2012, 1 - 18.   [7]   [7]   N.Z .   Jam al,  O.   Aliman,   M.H.  S u la iman.   Inve rse   Defi nite  Over c urre nt  Re lay   Dis cri m ina t ion  Alg orit hm   and  Its  Applic a ti on  In  I ndustria l  Pow er  S y stems .   ARPN  Journal  of  Eng i nee ring  and  App li ed  S ci en ce s .   20 15.   Vol.   10  (No.   23),   17544 - 1754 8.   [8]   [8]   A.J.  Onah.   Rel a y   Coordin ation  in  the   Prote ct ion  of  Radially - Conne cted  Pow er  S y stem  Network.   Nige ria n   Journal  of   Tech nology   ( NIJOTECH) .   2012.   Vol.   31  (No.  1) .   58 - 62   [9]   [9] M.H.  Hussai n,   I.   Mus iri n ,   A. F.  Abidin,   S.R. A.  Rahi m .   Modi fie d  Sw arm  Firefly   Algor it hm   for  opti m al   setting s  of  Dire c ti on al   O ver cur re n t  R el a ys.  Applied   Me ch anic s and  Ma te r ial s.  2015 .   Vol .   793.   473 - 477 .   [10]   [10]   Network  Protection &  Auto m at ion  Guide .   A lstom   Grid.   2011 .   [11]   [11] O.  Em m anue l,   M. L.   Othm a n,   H.  Hiza m ,   M . M.  Othm an.   Ar ti ficia l  Neura l  Network  Applicati on  in  Opt imal  Coordina ti on  o f   Dire ctional   Ov erc urre n t  Prote c ti ve  R el a y s  in  El e ct ri ca l  M esh  Distribut ion  N et work.  App li ed   Me chanics and Mate rials .   2015.   Vol.   785.   48 - 52 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.