In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S Vo l .  1 0 , No .  1 , M a r c h  2 01 9 ,  pp .  9 3 ~ 103  IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v10 . i 1.pp 9 3 -1 03           93     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Determi n ing the operational sta tus of a th ree phase induction  motor using a pre d icti ve data mining mode l       A d er i b igbe  I srael  A d e k itan,   Ad eyin ka A dewa le , A l a sh i r i   Olait a n    D e part men t   o f Electri cal  a n d   I n f orm a ti on  En g i n e e ri ng,   C ov enant  Univers i ty,  Ni ge ri     Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Sep  1 8 ,  2 018  Re vise d N ov  20,  201 8   Ac ce p t ed  No v   2 4 ,  2 018      Th o p erati o n a p e rf orm a nce  of   a   t h r ee-phas e   i ndu cti o n   m o t o is   i m p aired  by   un bal a nced  v o ltag e   s upp ly   d u e   t t h g e ner a t i on   o f   neg a ti ve   s eq ue n ce  curren t s ,   a n d   n eg ati v sequ ence  to rqu e   w hich   i ncreas m o to l o s ses  and  a l so  trig ge to rqu e   p ulsa tion s In   t h i stud y,  d a t a   m i n i ng   a pp ro a c h   wa appli e in  dev e lo pin g   a  pred i cti v mo del   u s in g the  histo r ical ,   sim u l a ted   o p e ratio nal   da t a   o f  a  m o t o r   f o r  c l a s s i f y i n g   s a m p l e   m o t o r   d a t a   u n d e r  t h e  a p p r o p r i at ty pe  o f   vo lt age  s u p p l y   i .e.  b a lan ced  ( BV and   un bal a nce v o l t age su pply  (U B   = 1%   t 5% ).  A   d at aset  c on tai n i ng  th val u es   o f   t h ree-ph ase   i n d u ct ion   m otor’s  perf o r man ce  pa ram e ter  valu es  w as  a n a ly sed  us ing   KN IME  (K on stan z   In for m a t ion   M i ne r)   a na ly tic s   p l a tfor m.  T h r e e   pre d ic tiv e   m od e l s ;  t h e   N a ï v e   Bayes,  D e c i s i o Tree  and  the  Probabilisti Neural   N etwork  ( P NN)  P redict ors  were  d epl o y e fo com p arat iv anal ys is.  Th d a taset   was  d i v i ded   i nto   tw o;  70 %   f o m o d e t r aining   a nd   l e a rn in g,   a nd  30%   f or  p erf o rm an ce   e v alu a ti on Th t h ree  pred ict o rs  h ad  accu raci es  o f   98.649% 10 0 %   a n d   9 8 . 64 9 r e s p e c t i v e l y ,  a n d  t h i s   c o n f i r m s  t h e  s u i t a b i l i t y   o f   d a t a  m i n i n g   m e t h ods  for  pred ict i ve  e valu ati o n   o f   a   t h r ee-p h as in du ctio mo to r’s  p e rf or mance  us ing   m achi n e l earn i ng. K eyw ord s :   Mac h i n lear n i ng   Mo tor   per f orm a nce   cha r ac t e ris tics   Ne g a t i v e a n d   po si tiv e seq u e n ce   com p o n e n P o w e r qua lit Three   pha se  i n duc t i o n  m otor    V o l t a g un ba l a nce   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Ader i b i gbe  I srae l Adek it an,     D e pa rtme nt   o El e c t rica l   and  Inform ati on E n gi neer in g,   Cove na nt U n i v e rsit y,   O t a,  O gun S t at e,  N iger i a Em ail:  ader ibi gbe. a de k i t a n @ c o v e na nt u n ive r sity. e du.n g         1.   I N TR OD U C TI O N   Thr ee  pha se   i n duc t i o n   m o t ors   (TPI M )   h a v fou n d   a p p l i ca t i ons  i vari ou c o mm er cial  a n d   i ndus tria opera tio ns  [ 1]   due   t i t l o w   c o s t ,   l o w   m a in tena nc e   r e qu irem ent ,   rug g ed  d es ign  a n no n-c o mpl e x   c o nst r u c ti on Th e   i m po rt a n ce  o f   a   T P I M   was  a l so   e mp h a si ze by   [ 2]   t hat   pr op ose d   a   d ri ve  s yste m   for  con v er ti ng  s i n g le   p h a s e   t t h r ee  pha se   f or  p ow e r in ind u c t io m ot ors  i n   r ura l   a rea s   w here   only  si n g l e   pha se   sup p l y   i a v ai l a ble.   A   t hre e -pha se  i nd uc ti o n   m otor   i p o ly-p h a s e q u i pm ent  w h ic requ ire s   a   t hr ee  pha s e   sup p l y   t ru n.  T hree   p hase  s upp ly  s ys tem s   a r e   t he or etic al l y   d es i gne t o   h ave  ba l a nce d   a n d   e qua vo lta g e   ma gni tude   p er  pha se bu d u e   to   o pe rat i ona l   rea liti es  s uch  a s   u n r e l i a bl e   po wer  su ppl [3],  l i n e   di stu r b a n c e s motor  w i n d i n g   f a c tors,  the  ra tio  o thr ee  pha se  t si n g le  p h a se   l oa ds  [ 4],  transfor me fau l t s l i ne   t ra nsp o s i t i on   i s su es un equ a t r a n sf o r me t a p   set t i n gs,  h eav c o mmerc i a l   l o a d s   a n s o   f ort h t h vo l t a g ma g n it ude   o ea c h   pha se  o t h ree   phase  s u p p l y   a re   unequa s o me ti m e s,   a nd   t he  l i n e   t l i n e   pha se  s h i ft  m a y   a lso  de v i a t fr o m   t h e   no rmal   1 20 .   T h is  a bn o r m a sup p ly  c on d i t i on  is  r efe rre to  a vo l t a g un b a lanc e   [4],  [ 5].  V o lta g e   un ba lanc e e x i s ts i n m o st su p p l ne tw or ks a n d  it i s  qu i t e  sev e r e   i n weak power system s  [ 6] .   The   perf orm a nce   o f   a   T P I is  i mpa i r e w h en  ope ra ti n g   u nder  u n b a l a nce  vo l t ag e   con d i t i ons.   V o l t a g e un ba la nce   st imu l ates incre ase d   m ot o r   l osse w h ic h resul t s   i n   i n cre a s e d   h eat   g e n erat io n   t h a t   m a y   l ea d   to  e arl y   m o t or  f ai l u re   [ 7],  [8].   V ol t a ge   u n b a l a n ce  re duce s   m oto ef fic i e n cy  t here b y   i ncr easi ng  e n er gy  cos t   f or   the  user  [ 9],   a nd  by  im p lic a t i o n,   t he  r e d uce d   e ffic ie nc i n cre a ses  the  sys t em   l oa o n   t h e   pow e r   p la nt  w hic h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     93    103  94 un nece ssar i l y   d e p l e t e t h e n e r gy  rese rve  of  t he  pow er  p la nt   [ 1 0].   V o lta g e   u nba l a nce  c r eate s   a   m ag ne tic   f lux   t h at   opp ose s   t h e   m a i n   f l ux a n d   th i s   c au s e po wer  an d   to rque  o s ci l l at ion  a t   t w i c e   t he  f re que nc o f   t he   s up p l y.  Conse que n tly,   t h e   o p p o si ng  fl ux  lea d to  t he   g ene r a t i o o f   n ega t i v s e qu en c e   c u r re nt t h at   t r i gg er  i n c rea s e d   motor  los s e s   [ 11] and  heat  p ro d u ct i on  w h ic m a resu lt   i n   loca ho spo t i n   t he   s ta tor     w i n d in gs  [ 7],  [12],   [13].  U s in F o rte s c u The o re a n   u nba l a nce  v o l t a g ca be   r esol ved  in to  t hree   s ym m e trica l   s eq ue nc e   c o mp on en ts,  t h es are   t h zero   se qu e n ce the   p o s iti v e   s e q u e n c e   an d the n e gat i ve   s e q u e n ce com p o n e n t s   [ 14] G i ve n li ne  v o l t a ge s  V a V b  a n d   V c , these  ca n  b e   transfor me d int o  seq ue nc com p o n e n ts  a s show i n   F ig ure   1.      120 o   12 0 o   V C + V A + V B + 120 o   120 o   V B - V A - V C - V AO V BO V CO (a ) ( b ) ( c )   Figure  1.  ( a) Ze r o seque nce  (b)  Positive   se q u enc e   a n d  ( c) N egat ive  se que nc e vo l t ag co m pone n t     B y   d es i gn,  a in d u ct i on  mo tor  c a n   t o l e r a t e   rea s ona bl e   l e vel s   o f   vol t a g e   unb a l an ce   b ut   w h e n   the  un ba lanc e   be c o me exc e s s iv e   t h m o tor  m u s t   b e   de ra ted   to   p r e ven t   ea rly   d a mag e   d u e   t vol t a g e -unba l a n c e   in duc ed   h ar mo nic   c u rren t [7 ].   I t h s t u dy  by  [15] N e u r al  N e t w o r k   c o n tr olle w a pr op ose d   f or   r ed uc in tor que  r i p p l e   a nd  c u rre nt  h ar monic s .   The  d e ra t i ng  fac t or   o an  i ndu c tion   mo t o i s   d etermi n e d   by   a na l y s i ng   com p ara t i v e l the  perfor m a n ce  o f   t he  m oto r   und er  u n b a l a n ced  a n d   b al anc e d   vol t a g e   o pe ra t i o n a l   co ndi t i on s,  and   i t   is   c al cu late as  t he   r ati o   o t h e   m echa n i c a l   o ut p u p o we d u rin g   u nba la nc v o lta ge  t tha t   u nde r   bala nc e d   s up p l [ 1 6],  [17].  Pow e r   sup p l q u a l i t is  a   m aj or  i nd uc ti o n   m ot or  p e rform anc e   d e t e r m i na n t   [ 1 8 ]- [2 0],   and  as  s uch,  a de qua te  e ffor m u st  b e   pu in  p lac e   t m a na ge  p ow er  qua li ty  i ss u e by  u s in m oder n   t e c hni qu e s   [ 21 t o   g u a ra nt e e   qu al ity   p o w e r   s upp ly  i n   o r d e to   e ns ure  mo tor  re liab i l ity   a nd     op tim al pe rfor m a n ce.  Whe n   a ind u c t i o n   m ot or  i oper a tin e i t h e r   under   ba lanc ed  o r   u nb al a n ced   v o l t a g e   c ond iti on s ,   t h e   perform ance   m ea surem e nt  p ara m e t e r of  t he   m o t or  s uc as  t he   r o t or   a nd  s t a t or  c ur rent s,  t he  n e g a t ive  a n d   pos it ive   se que nce   t o rque,   t h elec trom ag n e t i c   pow er t h air  ga pow e r the  r o tor  a n d   the   s t at or  c op p e wi nd i n g   lo ss es,  t h re al   a nd   r e a c t i v e   i npu t   po wer,  t h e   p o w e r   f a ctor   e t c cha n ges  acc ord i ngl w i t h   t he  v ol t a ge  su pp ly   c on dit i o n s In   t hi stu d y ,   t h e   s i m ul at e d   o p e ra t i ona l   d a t of  a   t hre e -p h a se   i n duc t i o n   mo to ope rat i n w ithi n  the   m ot ori n g   s lip ran g e   ( 0 <  sl i p  <  1 )   un der bala nc e d  (B V )   a n d   unb a l an ce   vol t a ge  s u ppl y   (U B   =   1%  t 5%)  is  c ol lec t ed  a nd   p r o ces sed  for  pred ic ti ve  m o d e l li ng   u s i n g   d a t m i ni ng.   A   p r e dic t iv mo de l   w a deve l ope usi ng  K N I ME  ( K ons ta nz   I nfor m a tio M i ner )   A naly t i cs  P l a t for m   t ana l y s the  da t a set  toward   deve l o p i ng   a   f unc t i o n a l   m od e l   t ha ca n   de t e r m ine  the   na t u re   o the   v o l t a ge   s u p p l w h ether  ba lance d   o no us i n the   m o tor s pe rform a nc hi s t orica l   d a t a.      2.   NATIO NAL ELE CTRICAL MA NUFA C T URES A S SO CIATIO N   (NEMA)  The   da t a se de pl o y ed  i t h i s   s t u d y   w as  g e n era t e d   u si n g   N EMA   M G 1   ( 1 9 9 3 de fi n iti on   o vo l t a g e   un ba lanc e.  A cc ord i ng  t o  N EMA ,   vol t a ge u nba l a nce  is  d e f ine d   a s:     m a x.   d ev i a t i o from   a v erage  l i ne  v olt a ge   =     ×  100% av er age  l i ne  v ol t a ge  m a gni t ude V o lt ag u n b a lan ce         ( 1 )              ( 2 )     a b L a vg b c La vg c a La v g La v g M a x   [ | V - V   |,|V - V   | ,|V - V | ]   ×  100% V Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94       D e term i n in g t h e   ope rat i o n a l  st a t us  o f   a th re e   phas e   in d u ct io n m o tor usin g …  (Aderi b i g b e   I s rae l  Adek it a n 95            ( 3 )     Th op e r at i o n a l   mot o p e rfo r ma n c e   d a t a s e t   d e pi ct 415V  t h r ee   ph as i ndu cti o moto h a vi ng   t h e   fo l l ow i n per   un i t   p a r am eter X m   =   2 .41 ,   X =   0 . 1 2 ,   X =   0 . 1 2 ,   R =   0 . 0 84Ω R s   =   0 .073Ω   w i t h   bas e   impe da nce   of   3 .3 04.  T he   v o l ta ge   v aria ti o n c ons ide r erd   a r the  b a l a nc e d   v olt a g e   ( B V ),  1 un ba l a n ce  (1%U B),   2%   u nba la nc (2% U B),   3%   u n b a l anc e   ( 3%U B ),   4 %   un ba lanc (%U B ),   a nd  5 %   u nba la nc (5%U B )   sup p l y   c o n d i tions,  i n   l i n w i t h   N EMA   rec o mm enda t i on  of  5 ma xi m um   u n b ala n c e .   The   pe r   phase   equ i vale n t  c ircui t  d iagra m   o a typ i ca TPIM  i prese n t e d i n  F i gure   2.       I s I r R s jX M jX S jX r I M V s R r 1   r s R s    S t a t o r   C op pe r   Lo s s Ro t o r   Co p p e r   Lo s s (P Co n v )     F i gure  2.  P e r  p hase  eq u i v a l e n di a g ram   of a TP I M       3.   RESEARCH  M ETH O D   D a ta  m ini n is   a   f i e l d   o st udy  tha t   e nc om passes  bo th  s t a t i st i c and   ma ch i n l e arn i ng a n d   it   i sub f iel d   o c o m put e r   s c i e n ce   t ha t   en a b l e i n t e lli ge n t   e xt r a cti o of  u se ful   i n form ati o [ 2 2 ,   23],   pa tter n a n d   kn ow le d g [2 4 ]   f rom   dataset  tow a rds  cre a tin m o de ls  t hat  r e pre s e n t h k n o w l e dge  a c q u i re from  the  d a tase there b y   ma k i n g   s uc kn ow l e dge  r e u sab l e   for  ma kin g   d e c is ions  on  s i m ilar  case s .   The   K N I ME  A na l y tic s   P l atfor m   w as  d ep l oye t o   a c h ie ve  t he  m o t o r   s upp l y -sta tu pr edic t i v e  m o d e l l i n g .  K N I M E  i s   t h e   o p e n  s o u r c e   softw a re   w i t ca paci t y   t ha n d le  l ar ge  v o l u m of  d ata ;   e q u i p ped   w i t h   e x t e n sive   t o o ls  a nd  r e so urce s.  K N I ME   has  fo un a p pl ica t i on  in  v ar ious  a s p ec t s   o data  m i n in p r oje c t ha n d le b y   m ore   tha n   6 0 00  profe s s i o n a l s   gl oba l l [2 5],   [26].   K N IME  is  t he   m odu lar  da ta  i nte g rat i on  a n pr ocess i ng  pla t for m   t ha e n a b les  use r to  v isua ll cre a t e   data  f l o w s   f or  d a t a n a l ys i s   a nd  e x p l or at ion   [2 7].   I n   t he  s tud y   b [ 26] a   mode l   for  pre d ic tin the   in te rnal   fa ul ts  o a n   o i l -imm er se po w e t r ansform e r   usin his t or i c al  f a ult   d a t a   w as  d ev el op ed  u sing   K NIM E Th e   mode l   deve lop e us i n pro b a bi l i s tic   n e u ral   ne tw ork   a c h i eved   a a c c u r acy  o 8 0 % .   D a t pr ocess i n g   a n d   ana l ys is  i sig n i fica n t   i de ve l opi ng  da ta  m i n i ng  w o rk flo w t he  m ot or  p ar am eters  for  the  six  v o l t a g sup p l y   scena r i o s wer e   a ppro p riate l sort e d  a nd pre p are d  for  s u p ervi sed   l e a rn i n g us in g K N I M E  w orkflow .       4.   DATA BASED  PRE D ICTIVE MODELLING   OF TH R EE PHASE INDU CT ION  M O TOR  VOLTAG E   S TAT U S U S ING KNIME  I n   t he   s t udy  [28],  an  A rti f i c ial  N e utra N e t w or (A NN )   mode w a tra i ne t o   d e t ect  v ol ta g e   un ba lanc e   in   t he   m o t or ’s  o p e r a tiona da tas e t   us i n the   h i stor i c a l  v o l t a g e  d a t a s e t  a s   a   t a r g e t  f o r  t r a i n i n g   t h e   f e ed -fo r w ard   net w o r k   ANN  mo d e l .   T he  a ccu r acy   o f   t h e   ANN  mo d e l   w as  a ssessed  usi ng  the   m e a n   s qua re  err o r.  T h e   u se  o f   ANN  and  ad ap tiv n e u r o - f u zz y   in f e r e n c sy st em   f o r   p redic t in t h par a m e ters  o a n   in duc t i on   m ot or  w as  p ro pos ed  [ 2 9 ].  A lso,  a o n l ine  fa ul t   det e ct ion  a n d   perfo r m a n ce  eva l ua tio sim u la t i o n   w a de ve l ope d   [3 0]  u s i ng   t he   pha se  c urre n t s ,   t he   v o lta ge   a nd  t h m o tor  s p eed  for  asses s m e nt.  Likewi s e the  fe asib il i t of  u si ng  na i v ba y e da ta   m in in g   a l gor it hm  f or  i de n ti fica t i on   a nd   c la ssi fica tion  o motor  bearing  fa ul ts  w as  d em ons trate d   [ 3 1 ] ,   w hile  i the   st ud [32]  f uzzy   l o g i c   w as   a ppl i e d   fo i d ent i f y i ng   s ho rt   a nd   o p e circui TPIM  f aults.   I n   t hi s t u d y K N I M E   w or kfl o w   s how in  F ig ur w a d e vel o ped   f or  d ata   m i nin g   t he   opera tio na l   motor  perfor m a n ce  da tase t o w a r d   e nab l in pr edic t i o n   of  t he  n a t ure   of  t he  v o l ta g e   s up pl i.e .   w he t h e r   b a l a n ced   o unb a l an ced Fo co mp ara t i v e   an aly s i s t h ree   p r edi c t ive   al go rithm s   w er e   appl ie d,   a nd  t h es ar –  Pr ob a b ilis tic   N e u ral  N e tw o r (PN N ) ,   N a ïve  Ba ye Pr edic t o a nd  D e c i sio n   T ree   P r edic tor.  T he  m otor   opera tio nal  da ta set  co n t ai ns  t he  m ot or  s li p ,   t he  n e g a t iv e   a nd  p os i tive   se que nc c u rre nt   a nd  t o rq ue,  t h e   rotor   and  s t a t or  c urrent  p e r   p hase,   the  t o t a ro tor  and  s t a t or  r e s i s t i v c o p p e r   l os se s,  t he  r eal,   rea c tive   a nd  a ppa ren t   i n p u t   p o w er,  th e   a i g a p   po wer  a n th e   e l ect ro me ch an i c al   p o w er.   T he   v olta ge   s up pl st atu s   f or  e ac s a m p l e   ab b c c a La vg (V +V + V ) W h ere  V =     3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     93    103  96 c a s e  w a s  c l a s s i f i e d   a s   B V ,   1 % U B ,  2 % U B ,  3 % U B ,   4 % U B ,  a n d   5 % U B   i n   the   da tase t.  246  da ta  s a m p l e s   f or   ea ch  o t h pa ram e ter s   w as  s hare i n   t he  r a tio  7 :3  u sin g   s tra t i fie d   s am plin g ;   7 0%  f or  t ra in i n an 30 for   pred ic ti ve  e val u a t i on.         F i gure  3.  S upp ly v o l t a ge  s ta t u s pr edic ti ve K N I ME w orkflo w       5.   RESULT S   A N DISCU SSIO N   Th d e scrip t ive   st a t i s ti cs  o f   t h v a lu e s   o the   mo to p a ra me t e r ar pr ese n te i n   T a b le  1 .   The   da ta   mi n i ng   w o r k f lo i m pl emen ted ,   d ev el op ed   v ario u s   s t a ti st ic al   p rop ert i es  f or  e ach   o t h pa ram e ter s   a n d   usi ng  the   u n i que ne ss   o eac h,  a   r ep re senta t i v e   m o del   w a a u tom a tica l l y   co mp ut ed   w hi ch   d e p ic t s   t h e   r e l ati onsh i betw ee n the  v o l ta ge  sta t u s an the m o t o r pa ram e ter s     Tab l 1.  D escr i p t i ve  S tat i stic of t he  M otor  P ara m e t e r     M in   M ax   M e a n   S t d . d ev i a t i o n   V ar i a n c S k e w n e s s   K u r t o s i s   S lip  0   1   0 . 5   0 . 296 4   0. 0879   0   - 1. 20 14   Ise qpos  ( A )   35. 089 4   259. 10   1 95. 95   63. 17  3990. 3 8   -1. 09  0. 08   Ise qne (A)  8. 06   3 . 9 2   2. 68  7. 20   0 . 0 0   - 1 . 2 6   Ira   ( A )   20. 105 9   246. 78   1 86. 64   61. 28  3755. 2 1   -1. 15  0. 29   Ir ( A )   20. 105 9   252. 87   1 87. 57   63. 07  3977. 9 0   -1. 14  0. 25   Irc   ( A )   14. 133 1   246. 68   1 81. 77   62. 35  3887. 9 0   -1. 13  0. 24   Isa   ( A 35. 089 4   259. 21   1 97. 04   62. 58  3916. 7 4   -1. 10  0. 13   Isb  (A )   35. 089 4   265. 61   1 98. 69   63. 53  4036. 3 8   -1. 07  0. 05   Isc   ( A 27. 708   259. 10   1 92. 23   63. 41  4020. 5 9   -1. 08  0. 07   P r  -  T ota l   ( W )   336. 57 83   5070 6. 82   3 181 3. 92   15866. 79   2517 549 86. 50   - 0. 62  - 0 . 9 5   P s   - Tot a ( W 890. 91 39   4861 7. 81   3 067 5. 13   15047. 41   2264 246 40. 37  -0. 61  - 0 . 9 5   P i (W)  1435 4. 047 4   1064 61. 27   9 212 5. 81   22812. 30   5204 009 20. 13  -2. 07  3. 35   P i (VA R 2073 9. 461 6   1577 32. 27   1 049 19. 53   43619. 64   1902 672 799. 81   - 0. 58  - 1 . 0 1   P i (VA )   2522 2. 290 6   1863 99. 71   1 409 07. 65   45407. 87   2061 874 313. 23   -1. 09  0. 08   A i rga p   P ow e r   1346 3. 133 5   7587 2. 50   6 145 0. 68   13577. 87   1843 584 66. 84   - 1. 56  2. 89   E l ec t   Mec h   P owe r   0   5492 0. 08   2 963 6. 76   17886. 50   3199 267 09. 18  -0. 0 - 1 . 3 7   P o Se q T  (Nm )   85. 709   482. 84   3 92. 89   86. 83  7539. 9 5   -1. 63  3. 05   N e g S e (Nm )   - 0. 26 43   0 . 0 0   - 0 . 0 7   0. 07  0. 01   - 0. 82  - 0 . 4 8   pf   0 . 5329   0 . 8 6   0 . 68   0 . 11  0. 01   0 . 2 8   - 1 . 3 2       The   sta tis tic al  v aria t i o n o f   t he  m otor ’s  r ot or,  stat or  a nd  se q u e n c c u rren t in   a mp e r f o al l   th vo lta ge  s u p p l y   m odes,   b o t ba la nce d   a nd  un ba lanc e d   a r e   s how in   F i gure   4.   T he   b ox  plo t r e vea l   t he  minim u m,   t he   l ow e r   q uart i l e ,   t he  m ed ian,  t h e   u pper   qua r til e   a n d   t he   m axi m um  v al ue fo r   eac o f   t he   c urre nt   para me ters.   In F igure   5,   t he re a l  (W), rea c ti v e   ( V A R ), appar e nt   ( V A ) ,   a i r   gap   (W)  a n e l e c trom ag net i c po w e r   (W)   of  t he m ot or is dis p laye as a  box p l o t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st    I S S N 2088- 86 94       D e te rm i n i n g th oper a t i on a l  sta t us  o f  a three  phas i n d u c t i o n m o t o r us in g …  ( A deri b i g b e  I srael  Adeki t a n)   97     F i gur e   4.   A   box  plo t   s h o w i ng   t he   m agni tu de   s pr e a of   t he  m otor   curr ents          F i gur e   5.   A   box  plo t   s h o w i ng   t he   m agni tu de   s pr e a of   t he  m otor pow er   c om po ne nt s       I n   F ig ur e   6,   t h e   s ta t i st ica l   s pr ea of   t he  v a l u e o f   t he   r otor   c o pp er  l o s se an th st ato r   c o p p e l o sse s   in   w a tt  is  p re se nte d   a s   a   bo x   p l o t .   The   ro to losse i n cr ea sed  fr om   3 36. 58 t o   5 0 7 06. 82   W   w i t i n c r ea sin g   sl ip   a n d   v olta g e   u n b a l a n c e ,   whi l the   t o tal   s t at or  w i ndi n g   c op p er   l osse i n cr e a se fr om   8 90. 9 1 t o   48 6 17. 8 1 W .   Fig u r e   7   p r e se nt t h e   var i a tion  in  t he  m a g n itu de  o th e   po si tive   a n ne ga ti ve  s e que nc e     tor que   i N m The var i a tio o f   t he   n e g a tive   s e que nc e   tor q ue   i N m   f or   t he  B V ,  1 % U B,  2 % U B,   3 % U B,  4 % U B   a n d   5%U B   v o l tag e   c on dit i ons  i di sp la yed  in  F i gur 8.   T he  b o x   p lo re v e a l t h at  a 5%U B   t her e   i si gn i f ican t   incr ease   in  t he   m agn i t u de   o f   t h e   n e ga t i ve   s e que nc e   t o r q ue  a c o mpa r e d   w it t h va l u e   w h en   t he   v o l ta ge   w as  ba l a nce d .   S i milar l y,   F igur 9   pr esents  a   b ox  p l o t   o t h seque n c e  c u r r e n t   ( A )  f o r  t h e  B V ,  1 % U B ,  2 % U B ,   3%U B ,   4%U B   a nd  5% U B   vol ta ge   c o n d i tio ns.   The  seq u e n ce  cur r e nt  h a s   t h e   max i mu m   v a lu e   at   5 %   vo lt ag un ba la nce  c o n d i tio n.   The  c h an ges  i n   t h e   r o t or   w ind i ng  c o pper   l o sses  for   the   B V ,   1%U B 2%UB,  3 % UB ,   4 % UB  a nd   5%U B   v olta ge   c on dit i o ns  i di sp l a yed  in  t h e   b o x   p l o of  F igur 10.   F ig ur 1 1   d e t a ils  t he   v a r ia t i ons  i t h e   sta t or   w i n di ng   c o pper   l o sse s   f or   t he   b a l ance d   vo l t age   ( B V )   a n d   t h e   u n b a la nce d   ( 1%U B   t 5 % U B )     vo l t age  co n d iti ons.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e Dr S y st,   Vol.   10,   N o.   1 Mar c 2 0 1 9   :     93  –  10 98     F i gur e   6.   A   b o x   p l o t   of  t he   r otor   a n d   s tat o r   w i n d in cop p e r   l os ses          F i gur 7.   A   box  plo t   s h o w i ng   t he   m agni tu de   s pr ea of   t he  pos i t i v e  and  n eg ativ sequ en c e  to r qu e           F i gur e   8.   A   box  pl o t   s h o w i ng   t he   n e g a t ive   seque nce  t o r q ue   i N m   f r o m   balance d   t 5%  u n b a l anc e d   v o l tage       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st    I S S N 2088- 86 94       D e te rm i n i n g th oper a t i on a l  sta t us  o f  a three  phas i n d u c t i o n m o t o r us in g …  ( A deri b i g b e  I srael  Adeki t a n)   99     F i gur 9.   A   b ox  pl o t   s h o w i ng   t he  n ega t i v se que nc c u r r e nt  i N m   f or   b ala n ce to  5 u nba l a nce d   v o l t a ge         F i gur e   1 0 .   box  p l ot  o t h rot o r   c o p p er   l osse w ith  i ncr e a s i n u n b ala n c e   vol ta ge           F i gur 1 1 .   A   box  p l ot  o t h stat or   c op per   lo sses  w ith  i ncr e asi ng  u n b a l a n c e   volta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e Dr S y st,   Vol.   10,   N o.   1 Mar c 2 0 1 9   :     93  –  10 10 0 5. 1.   T h e  n aïve   b ayes  p red ict o r e su l t Usin g   the   Naï v Ba ye pre d ict o a n   acc ur ac o f   9 8. 6 4 9 %   w as  a c h i ev ed.   The  sc at t e plo t   o t h cl assi fi e d   s amp l es  a s   sho w n   i n   F i g u r e   12 Th co nf usion   ma t r i x   of   t he  N a ï ve   B a y es  p r e dic t or   i pr esente i n   Ta b l e   2 .   O ut  o the  t o t a 73   s am ples  r an d o m l se lec t e d   f or   p er f or m a nce   e v al ua ti o n ,   on ly  o ne  s am p l w a s   m i sclass ifie d.  F igure   13  s h o w t h e   ROC  c u rve  for   t h 1 0 0 corr e ct l y   p redic t ed  B sa mple wh i l Fi gure  1 4   pr esen ts  t he   R c u r v for   t h 2%  u n b a l a n c e   v o lta ge   p r e dic t io w hi c h   h a s   94. 2%   acc ur ac du e   to   t he  m i sclass ifica t i on o f   a   s a m ple .           F i g u r 12 . S cat t er p lo t of   t h e  cl a ss i f i e d   samp les      Ta b l e   2.   C on f u sion  Ma tr i x   o th e   N a ï v e   Ba y e Pr edict o r     B 1% UB  2 % U B   3% UB   4 % U 5% U B   B V   1 2   1%UB   0   1 2   2%UB   0   0   1 1   3%UB   0   0   0   1 2   4 % U B   0   0  0  0   1 2   0   5 % U B   0   0  0  0  0   1 4          F i gur e   1 3 .   R O C   cur v e   sh ow i ng  t h acc ur ac of  t he   b ala n ce d vo l t a g sam p l e  cla ssific a tio ns F i gur e   1 4 .   RO C   cur v e   sh ow i ng  t h acc ur ac of  t he  2%UB sam p l e c l ass i f i c a t i o ns      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94       D e term i n in g t h e   ope rat i o n a l  st a t us  o f   a th re e   phas e   in d u ct io n m o tor usin g …  (Aderi b i g b e   I s rae l  Adek it a n 10 1 5.2.  The  de c isi o n t ree p redictor   r e sults  The   co n f us i o n   m a trix  o the   D ecisi on  Tr ee  pre d ic t o i s   p re se n t e in  T able   3 .   A l the   74  sa mp le s   rand om ly  s e l ec te for  per f orm a nce   eva l ua ti on  w e re  a ccur a tel y   c l a ssi fied   a show b y   t he  d iag o n al  e l e me nt s   o f  T a b l e   3     Tab l e 3.  Con fu si o n   m atrix o f   t he  de c i s io t r ee  predic tor     B V   1 % UB   2 %UB   3 % UB   4 % U B   5 % UB   B V   1 2   1%U B   0   1 2   2%U B   0   0   1 2   3%U B   0   0   0   1 2   4 % U B   0   0  0  0   1 2   0   5 % U B   0   0  0  0  0   1 4       5.3.    Th e   P N N p r e d ictor   re su lts  V o l t age   s u p p l s t at us   p red i cti o us i n tra i ne P r o b ab i l i s t i c   N e ur al  N etwork  n o d e   was  a l s o   perform ed,  the   con f usi on  ma tri x   o t h P N N   predict o is  p r e se nt ed   i n   Ta bl e   4 .   O f   al l   t h e   73   s amp l e s   rand om ly sel ec ted o n l y o n e   w a miscla ssi f ie d.       Tab l 4. Con fu si on m a trix o f t h e P N predic tor     B V   1 % UB   2 %UB   3 % UB   4 % U B   5 % UB   B V   1 2   1%U B   0   1 2   2%U B   0   0   1 2   3%U B   0   0   0   1 2   4 % U B   0   0  0  0   1 1   1   5 % U B   0   0  0  0  0   1 4       5.4.  S u mmar y  of  mod e l p r e d iction Th co mp a r a t i v p e rfo r ma n ce  o f   t he  t h r e e   p re di c t o r i s   p re se nt e i n   T a b l e   5 The  d e cisio n   t re pred ic tor ha d the   h i g h est pe rform a n ce   w i t h  a cc u r ac y   o f   100 %   fo r  the  BV ,  1%U B,   2 %U B,  3%U B,  4% U B an d   5%U B   v ol t a ge   s a m ples  c ons ide r ed.   The   ac c u ra cy  o the  m ode is  s i g n i f i c a n t l y  h i g h   b e c a u s e  a  l o t  o f   m o t o r   opera tio nal   pa ra me ters  w ere  c o nside r ed  i n   t h mode l .   A l l   t he   s i m u la t e pa ram e ter s   m ay  n ot   b re a d il y   ava ila b l or  e asy  t o   m easure   in  p ra c tica l   s t u d i e s a nd  a s   s uc h,   t h e   e xp e c t e d   a ccu rac y   f o r   e xp eri m en t a l l y   gene ra ted  da ta set w i l l  be   q u i t e   low e r .       Tab l 5.  C om p a riso n of t he  p erfor m a n ce  of  t he  t hree  da t a   m i nin g  p re di c t o r s     N v e   B ay es   D e c i s i o n   Tr e e   P N N  P r e d i ct o r   C o r r e c t   Cl a s s i f i e d   7 7 4   7 Ac c u r a cy  98. 649%   100%   9 8. 649%   C ohe n’s  Ka pp a   ( k )   0. 984  0. 984   W r ong  C l a ssifie d   1   0   1   Erro 1. 351%   0 %   1. 351%       6.   CONCL U S ION  I n   t h i s t ud y,  d ata   mi ni n g   w a s   a pp lie t o   a cqu i re  k n o w l e dge   f ro m   the   da t a set   ge nera te from  t h e   si m u late ope r a ti o n   o t h re pha se  i nd u c ti on  mot o u n d e ba l a nce d   a nd  un ba la nc ed  v o lta ge   s u p p l y.   A   pred ic ti ve  K N I ME  m ode l   w a deve l ope a n thr ee  da t a   m i n i ng  a l g o ri t h m s the  Naï v Ba ye s,  D ec isi o Tre e   and   P N N   Pre d ic t o w e re   t r a ine d   u s i n g   7 0%  o t h to t a sam p les  w h i ch   w ere   ra nd o m l y   s e l ect ed Th k n o w l e dg e   acq ui re f r o m   t h e   t rai n ing   w a appl i e d   in   p redi ct in t h e   t ype   o s u pp ly   t ha t   pr o d u c ed  t h e   rem a ini ng 30 % of the  m ot or ope rat i ona l da ta  sam ples. Th e  t hr ee  pre d ic tor s  had acc urac ies o f  9 8.64 9 % ,   10 0 %   and  9 8 .64 9 %   r e spect ive l w h ic i n di c a t es  t ha t h e   mode l   w a a d e q u a t e l y   a bl to   a cqui re   s u f f i cient  kn ow le d g fr o m   t he  o pe rat i o n al   m ot or  d a t a s et,  a nd  th is   e n a ble d   th e   c o rrec t   p re di c tio of   t h e   t y p e   o f   vo lt ag sup p l y   c l a ssi fi e d   a ba la nc e d   ( BV ),   a nd  u nba la nc ed  ( 1% U B ,   2%U B ,   3 %U B,   4 %U and  5%U B v o l t a g sup p l y .   The   mode deve lope w a e xpor ted  usin t h P M ML  w rit e a nd  t h i s   c re a t es   a o p p o r t uni t y   f or  r eu se   eve n   o o t her  pla t form s.  T he  p re di c t i v e   a c c u r acy  a ch ie ve d   in  t h is  w ork  i s   i n d i c a t i ve   o the   su i t ab i lit o f   d a t a   mini n g   a ppr oa ch  f or  m ot or  p e r form anc e   m on i t or i n g.   T h i stud op e n u p   f urt h e r   r e s ear ch  o pp ort u n i ti es  f or  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     93    103  10 2 dep l oy ing   sim ilar   da ta  m i n in m o dels   o p r ac t i c a l   m o t ors   for  vo lta ge   q ual i t y   m on i t or ing   us i n g   rea l   t im motor  o p era tio na l   da ta.       ACKNOW LEDG E MEN T The   p u b lica tion  of  t h i pa per   w a spon sored  b y   C o v e nan t   U n i vers it Ce n t r e   f or   R ese a rc h,  In no v a ti on  a nd Di s c o v e ry .       REFE RENCES   [1]   K.   V i n o t Kumar,   S .   Su resh   K um ar,   an A.   I m m a n u el  S e l v a kum ar,   " A   rev i ew  o f   v o l t ag and   cu rren si gnature   d i a g no sis  in   i nd ustr ia d r iv e s ,"   Int e rna t i o n a l  Jou r n a l  o f   P o wer  El ectro n i cs  and   D r i ve Sys t ems  (IJP E DS) ,   v o l .   1 ,   pp .   7 5-82 2 0 1 1 [2]   Z.  M S.  E l-Bar b ary,  " Si ngle-to-three  phase  ind u ct ion  mo t o se n sor l ess   dr ive  system, "   Al exan d r i a E ngineer in g   J o urna l , v ol 5 1 ,  p p. 77 - 83 , 20 1 2 .   [3]   O.   O lat unji,   S .   Aki n l a bi ,   A.   O lus e yi,   A.   A b i oye,   F .   I s hola,   M .   P e ter,  e al.,  "Electric  P o wer  Crisi s   i Nig e ria:  A   S t rat e gic  Call  f o Ch ange  o f   F o cu to  R enewab le  S o u rces ,"   i n  2 n d  In ter natio na l Co nf erence  on  Eng i n eeri ng fo r   Su st a i nab le W o rld  ( I CESW   2 018) ,   20 18 .   [4]   A.   A d e kitan,   A .   Og un juyig b e,   R A y o d ele,   a nd   I .   Sam u el,   " T he  p e rf orm a n c of   a   3 -P h a se  I n d u c tio Mach in un de r   Un balan ce Vo lt a g e Reg i m e ,"  Jou r n a l of En g i neering  Sci e nce a n d   T echn o lo gy  Review ,   vol.   1 0 ,   pp.  13 6 -1 43 ,   2 0 1 7 .   [5]   P .   P il lay   a n M .   M an yage,   " D efi n iti ons   o f   v o lt age  u nbal a nce, IEE E  Po wer En gi neer ing Revi ew ,   vol .   2 1 ,   pp .   5 0-51 2 0 0 1 [6]   J.  F a i and   H .   E brah im p our,   " P reci se  d era t in g   o f   t h r ee-phas e   i n duct ion   motors  w it h   u nbal a n ced   v o ltag e s, in  Fo urtie t h   IAS An nu al M eeting.  Co nf erence  Recor d   of  th e 20 05  Ind u s t r y  Ap pl icatio n s  Confer ence v o l 1,    pp .   4 85-4 9 1 ,   2 0 0 5.   [7]   P .   G nacin s ki,   "Eff ect  o f   u n b a lanced   v olt a ge  on  wi nd ing s   t em pera ture,  op e r at io nal   lif and   l o ad   car ryi ng  capacit y   o in du ctio n mach in e,"  En ergy Conver si on an d   M a n a gem e nt ,   vol.   49,   p p .   7 61 -770 200 8.   [8]   B.  N Gafford ,   W .   C Duesterh o e f t an C.  C Moshe r ,   "He a t i n g   o In du ctio M o tors   on  U nbalan c ed , "   P o w e r   Apparatus  and  Syst e m s ,   P ar t   III.  T r ansact ions of t h A m eric an Institute of  Elect r i cal Eng i neers vo l.  7 8,    pp .   2 82-2 8 6 ,   1 9 5 9.   [9]   A.   I .   Adek it an,   B.   A det o k u n ,   T S h om ef un,   a nd   A .   Ali g b e ,   "Co s t   im p l i c atio o f   L in Volt age  vari ati o n   on  T h ree   P h as In du ctio M o tor  o p erati on,"  T E L K OM NIKA   (T el ecomm unica ti on Co mputi n g  Elect ro n i c s  and Con t r o l) v o l .   16 ,   p p.  1 40 4-1 4 1 2 ,   2 01 8.  [10]   J.  F ai z,  E H.,  and  P.  P illay,  " Influence  of   U nbal a n ced  V olt a ge   o n   the  S t ead y-S t ate  P e rf orm a nce  of   a   T h r ee -P h a se  S q u i rrel-Cag e   I n d uct i on  M ot or, "   IEE E  Tran sac t io ns  on  En e r g y   Co n v e r sion ,   v o l . 19 ,  p p.  p p.65 7 - 62 , 2 00 4 .   [11]   C.-Y.  Lee,  B . - K.  C h e n,   W .-J.  L ee,  a nd   Y .-F .   H su,   "Eff ects   of   v a riou u n b a la n c e d   v olta ge on   t h e   o pe r a tion   perf o r m a n ce  of   a i n d u cti o n   m o t o und er  t he  s am vo lt age  u n b a la nce  fact or  c ondition , E l ectric Power   S y s t em Research , vo l .   4 7 , pp . 1 53 -1 63 1 9 9 8 [12]   P .  Pi l lay ,  P .   H ofman n ,   a nd  M .   M a ny age,   " D e rat i ng o f  in d u c ti on  m ot ors operat i n g  w it h a com b i n at ion   o f  un b alan ce vo lt ages  a nd  ove or  u nd e r v o ltag e s, IEEE T r ans.   Energy Con s ervation ,   vol.   17,   p p .   4 85  49 1,  2002.   [13]   Eb adi,   S A l i,  M i r zaie,  M Zareinej ad,  an S .   Asgh a Gh olam i a n,   T orqu anal ysi s   o f   th ree-p h as ind u ct io m o t o un der  v o l t age  u n balan ce  us in 2D  F EM,   Inter n a tio nal Jo ur nal  o f  Eng i n eeri ng Sci e nce a nd  T ech no lo gy  ( I J E ST) vo l.  3 p p .   8 7 1 -876,   2 0 1 1 .   [14]   C.  L F o rt escue,   " M e th od   o f   s y mm etri cal  c oo rdinates   a p p l i ed   t t h e   so lu tio o f   p oly p h a se   n e t w o r k s,"   A I EE  Tr ans vo l.  37,   p p .   1 02 7 - 14 0,   1 9 18.   [15]   A.   S i v akum ar  a n d   N B.   M uthu  S e lv an,  "Red u c tio of  s ou rce   cu rre n t   h a r m o n i c s   i A N N   c o ntro lle in du c tion   mo to r , "   Alexan d r i a En g i n eeri ng  Jou r n a l ,   v o l .   57,  p p .   1 48 9-14 99,  S ep tem b er  2 01 8.    [16]   W.  H Kers t i ng   a nd  W H.  P h illips ,   " Phase  Frame  Anal ysi s   o f   t h e   E ff ect o f   V o l t a ge  U n b alan ce  on  In du ct io M achi n es, "   IEE E  Tran sa c t io n s  on   I n d u stry  Ap pl ic at io ns vol.  3 2 ,   p p .   pp. 4 15-2 0 19 97.   [17]   J.  F a i an H.   E brah im po ur,  "P recise  d eratin of  t hree  ph ase  in du c t io m o t o rs   w it un ba l a nced  v ol tages , En e r g y   Co nv e rsio n  a n d  Ma na ge me n t ,   v o l 4 8 p p .   2 5 79-258 6,   200 7.   [18]   A.  I .   Adekit an,  "S up pl inst ab i l ity   i nd uced   t o r q u v a riat ion s   o f   a   three  p h as a s yn chro nou m o tor,"   International  Jou r n a o f  M echa n i c al  En g i neering   an T ech no logy , vo l . 9 , p p . 57 2 -5 8 3 , 20 1 8 .   [19]   P .  A m a i z e ,  K .   O .  I g n a t i u s ,  E .   S .  O l u w a s o g o ,   A .  S .   A l a y a n d e ,   a n d   A .   E.  A i r o b om an,   " I n f luen ce  of   P ow er  Q u a l i t y   P r ob lem  on   t he  P erf o rm an ce  o f   a Ind u ct ion   M o t o r,"  Am erica n  J o urn a l  o f   Elect r i cal P o wer  a n d   E n er gy Sys t em s v o l.   4 ,   pp . 3 9-4 4 , 2 01 7.   [20]   S .   S hah b u d i n ,   Z.   F .   M ohmad S .   I .   S u l i m a n,   M .   K a ssi m ,   an R.   M o ham a d ,   " Class i f i catio n   of   p ower  qual i t y   di st urban ces  a tran sm is si on   s ystem   us ing   sup p o r vect or  m achin es,"  Ind ones i a n  Jou r na l of   Elect rical   E ngi neerin g   an d Co mp u t er  Sc i e nce ( I J E ECS ) ,   vol.  6,  p p.   3 1 0 -3 17,   2 0 1 7 .   [21]   S .   S uraya,  P S .   S uj atha,   an B.  K um ar,  "A  N o v el  C on tro l   S tra t e gy  f o Com p ensatio o f   V olt a ge  Q u a lit y   P roblem  in A C Dr ives,"  In tern atio nal Jo u r nal o f  P o wer  Elec t r o n i c s a nd Drive S y stem s (IJPED S ) ,   vo l.  9,   pp .   8-1 6 , 2 01 8 .   [22]   R .  M y u n g ,   H .  Y u ,   a n d   D .  L e e ,  " O p t i m i z i n g   p a r a l l e l i s m   o f  b i g  d a t analy t i c at  d i s tri buted   c o m p u tin sy stem ,"  Int e rna t i o n a l  Jo u r n a l on   Ad vanced  Sci e nce,   Eng i n eeri ng  an d Informa ti on T echn o lo gy v o l . 7 , pp .   1 71 6 - 17 21 , 20 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.