Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 90 7 ~ 91 I SSN 208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p90 7-9 13          9 07     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   Transmission line fault identifi cation and cla s si fication with  integrated F A CTS device using  multiresolution analysis and  naï v e bayes classifier       Elh a di  Emh e med Aker,  M o ha mma d  Lut f i Othma n ,   Is hak A ris,   Noor  Izzri Abdul Wah a b,   Ha sh im H i z a m,  O s aj  E mma n u e l   Adv a nc e d  Li ghtni ng  a nd P o we r En e r gy   System  (AL P ER),   De p a rtm e nt  of E l ec t r ica l  a n d E l ec t r on ic En gi ne er in g,   Fa cu lt y  o f   En gi ne e r in g,  Un iv ers i t i   P u tr a M a l a ys ia  ( U PM ) ,   M a lays ia       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Rec e i v ed   O c t  1 7 ,  2 019  Rev i sed  D e c  15 , 20 19  A c ce p t ed  Jan  15 , 20 20      Th is  pap e r  is  pr esen t a   nov el  ap pro a c h  for  solv i n g  th e pen d i n g   u n d e r-reach   pro b lem enco un tered by   d i s t anc e  relay   pro t e c t i o n   s c heme  in th e   3 r d zones   p r ot e c ti on   c o ve ra g e  fo r a m i d poi nt  STATC O M c o m p e n sa te d tra n sm issi on   l i n e s.  Th p r o pose  tra n sm issi on li ne m o del  i s  de ve l op  i n  Ma tla for a n a l y z e d   featu r ex trac tio n  us ing  Discrete  Wave le mult ir es olution  a n alysi s  app r oach .   Ex tra c ted  fe atu r e from  stand a rd  dev i ation  and   entro p y   energ y   con t en ts o f   S L G   trans i en t f a ults   c u rrent at  loca tion  b e yo nd  the  integ r ated  S T ATCO us ed for  mach in e learn i n g   alg o ri th m   mo del b u i l d i ng  using   WEK A  so ftw a re.  T h e   Na ï v e   B a ye s c l a s si f i e r   m ode l  pe r f or m   be s t  wi th  r o bu s t n e ss  p r e d i c t i o n   a n d de te c t i on of fa ul ts with  qui ck c o nve rg e n c e  e v e n  with   le ss trai ni n g  da ta .   Th e  ou tperfo rm a n ce  of  th e  pro p o s e d c l assifier  h a s be en  100  %  f o r th rel a y   alg o rith m  mod i f i ca tio n   fo r   un de r-reach  pro b lem  elimin atio n   in 3 r d zones   p ro tec t io n co ver a ge.   Ke yw ords:   Di scre te  wa vel e t   t r a n s f o r Nai v e ba ye s   Di sta n ce re la y     STA T C O M   Tr ansmiss i on systems    Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e   Corres p o n din g  A u t h or:   M o h a mm a d  Lu tf O t h m an   Ad va nc ed  Li g h t n in a n d P o wer  Ene r gy  S y st em ( A LPER ),    Depa rt me nt o f   Ele c t r i c a l  and  El e c t r oni cs   E n gi nee r i n g ,    F a c u lty   of  En g i n e e r ing ,  Un iv er sit i  P u tr a M a la y s ia  (U PM ),  M a l a y s i a Emai l:  Lutfi@ up m.e d u . m y       1.   IN TR O DUCTION  D i st anc e   re l a y s  prot ec ti o n  o n   hi gh  v o l t a ge   trans m issi o n   l i ne  ha ve  bec o me  a  gre a t   chal l e nge   for   po we r syst em   prot ec ti on  e n g i nee r s   due  t o   some  l i mi t a t i on  e n c o unt ere d  i n   the   o p era t i onal  c o m p rom i se  as   current l y   enc o unt e r ed  i n  a  c o mpe n sat e d t r a n smi s si o n  l i ne  prot ec t i on   sc heme  [1- 5 ]. T h e   di sta n ce   rel a y   ope ra t i o n al   ch aract erist i c  i s  ba se d o n  e i t h e r  i m pe da nce ,   a d mit t ance re a c t a nce ,   resi st a n ce  o r  q u a d ri l a te ral  o p e r a ti on a l  char a c te r i sti c s .  Th e  ad mitt an c e   ch ar ac ter i sti c  (r ef er red  t o  as  t h e mho )  is comm on ly ap p lied  in  di st anc e  re l a prot ect i on z o n e s ado p t e d f o transmissi on li ne p r ote c t i o n  a s  se en i n  the   M h nu meri c a l  rel a ys  ope ra t i o n   [6].  The   dist anc e  re l a y mea s u r ed  t h e t r a n s m i s si on  l i n e a p pa re nt  i m pe da nce   base on  e s ti mat e d   f a u l ts v o lta g e a n d c u rr en ts bet w e e n  t h e  r e la y  lo c a t i on s to  t h e  f a u l po in t o   d e te r m ine  wh e t h e th e  ca lcu l a t e d   i m pe da nce   fal l s   w i t h i n  the  pre - set  imp e da nce  va l u e  un de r n o rmal  ope ra ti o n  [7 ]. T h e i n t e gra t i on o f   c o mp e n sa tio n d e v i ce s l i k e  the  sh un t  sta t ic  co mp e n sa tio n  (STA TC OM ) on   t r an smissi on   li n e   sy ste m  i s  t o  h e lp   in  t h e eff e ct ive  po wer  tr a n s f e r   fr om th e sou r c e s e n d  to th e  lo ad  te rm ina l  an d   m a i n ta i n ing  th e   vo lt ag e  a t     th e   midp o i n t   o f  th l i n e   b y  in je c ting   r e a c t i v e   p o w e d u r i ng  t h e   c a p acit i v e  mo d e  in t o  t h u t ilit y   gr id o r   a b so rb ing  r e a c tiv e   po w e r  from  t h e gr id  du rin g   t h e   indu c t iv e  o p e r a tion a l mo d e .  Th is  i n je c t ed  c u r r en aff e ct th e  e s ti mat e imp e d a n ce se e n  b y  th e pro t e c t i v e   re la y e s pec i a l l y  w ith   f a u l t a f te r t h e  mid - p o i n t  lo c a tio n of    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   9 0 7  –  913   90 8 t h c o mpe n sa t i on de vic e  le a d i n t o   m u c h  hi g h er est i mat i on o f  the  fa u l t   i m peda nce  outsi de  t h e  3 rd  zo ne  prot ec ti on   c o v e ra ge  o f   t h e re la f o r a d j ace nt fa ult e d l i n e   l e a d i ng t o  u nde r-re a c h  e ffec t S u c h   fa ul t s   a r e   un det e c t e d   by t h e  rel a y a n ma y ca use se ri ous  da me  t o  l i v es, i n st al l a t i ons a n d sa fet y  c o m p romi se  [8 -10 ] In   vi ew  o f   t h i s  op erat i onal   c h al l e nge  in  dist a n c e  rel a y  t o   p r ovi de  re li abl e  a n d  secu re  p o w e syst e m  p r ot ect i o n  on   STA T C O M c o mpe n sa t e d t r a n smi ssio n   li ne, a n  a d a p t i ve  re la yin g   al go ri thm  w i t h  t h e  a d opt i on  o f   sy nc hr on iz ed   me a s ure m en t on   P S CA D   EMTD C simu lat i on   mo d e l  fo r shu n t  co mp e n sa t e d li n e  u s i n t h e w i d e   area  net w ork   mea s u r eme n t  a n d   mo ni tori ng   app r oac h  fo rel a perfo rma n ce   suit a b il i t y,  wi t h  t h e  a dop t i on  o f   hi gh s p e e d c o mmu n i c a t i o l i nk pro pose d  e a rl i e r [11 ] . A not her i n n o v a t i on on   sy nc hr onise d me a s u r e m e n t   usin g t w o  e n d s   inf o rma t io f o r t h prot e c t i on  c o mp r o mi s e  p r obl e m  e r a d i c a t i on  wi t h  t h e a d o p t i on  o f   P h as or  measu r e m e n unit   (PM U ) al on gsi d e  wi t h   p i l o t   prot ect i on  sche me  t h ro ug h c o mm u n ic at i on l i n k   pro p o s ed o n   shu n t c o m p e n s a t e d li ne t o   el i m ina t e   di sta n c e  re la y   p r ot ec t i on  pr oble m s  [1 2,  1 3 ].    A   t h re e z one s pr ote c t i o n  m o del  for i n t e rna l  and e x te rnal   fa ult  di sc ri mi n a t i on fo r e f fec t ive  pow e r   f l ow   cap a b ilit y  imp r ov em e n t  o n   th e   w e st e r n N a n j ing  po w e r g r i d   w i th  i n teg r a t ed  un if ie d pow e r  f l ow   c o n t r o lle r (U PFC)  b a sed on  tr an s m iss i o n  li n e  p a ra me te r s  mod e l co nduct e d   [ 14] . Th e ad op tion   of  a lay e pee l i n g  al g o r i t hm  for  po wer  syst em  acc u r at e net w o r map p i n g usi n g  pr o b in meas uri n g i m p u l s es  fro m  post - fa ult   i n format i o n  wa s de vel ope d   f o r faul t  loc a t i o n  det e rmi n at i o n  o n  ove rhe a d   t r a n smi s si o n   l i ne s   [ 15].  Re search  on  z one  3 b a c k up  prot ect i on c o mpromi se e l i m i n at ion  in  dist an c e  rel a y d u r in loa d  enc r oac h me nt   wi th t h e  a d o p ti on  o f   sy nc hr pha so measu r e m ent s   o b t a i n e d   from  P M U  a t  b o t h  e n of t h tra n s m i ssio n  l i ne   net w ork[1 6 ] .   The c o mpl e xi t y  i n v o lve d  i n  t h han d l i n g   of  the  t w o-e nd  faul t s  da ta   fo ac curat e  a n al y s is, t h e   hi gh  c o st  of comm u n ic at i on de vic e   are  some   li mit a ti ons o f   the s e prop ose d  met h o d s.   In vie w  o f   t h e s l i mi ta t i ons, the  cur r ent  st u d y   pro pose a   faul t  dat a   si gnat u re  ext r a c t i o n   fro m  j u st  o n e  en d  prot ec t i on l o c a t ion  and  ma c h i n e le arni ng usi n g   M A TL AB   a n d   Wa ika t o  E nvir o n m e n for  K n owl e dge  A n al y s is (WEK A )   so ft wa re   fo effect i v e si ngle  l i ne  t o  g r ou n d  (S LG ) fa ul det ect i o n ,  a nd cl assi fi ca ti on o n  t h S T A T C O co mpe n sat e d   tr a n smi ssi o n  li n e  in   o r d e r to  e lim in a t e un d e r -re a c h e ffe ct   en c oun te r e d  i n  th e   3 rd  z o ne  p r ote c t i o n  c o v e ra ge  of   d i s t a n ce  r e l a y  el em en t. Th e  a r t i cl is s t ru ctu r e d  in t o   f i v e  sect io n  c o n s is ting   of  in trod u c ti o n ,  r e sear c h   me th od s,  re sul t   /  disc uss i on, a n d   c oncl u si o n   for in -de p t h  di vul ge nce  o f   rel e va nt a n rel a t e d  i n fo rmat i o n  for  fut u re  wo rk   emul at io n. T h e  st udy  p r op ose s  a   nove l   a dva nce d  si g n al   proc essin g  a p p r o ach a n d  ma c h i n e  l ear nin g  a p pr oac h   t o   s o l v i n g t h e   pe ndi n g  p r ot ec ti on c o m p ro mise   i n  di st a n c e   re l a y t o  c u rre n t  exi s t i ng   bo d y   of  kn o w le d g e  as  pre s e n te d .       2.   R E S E ARC H METH OD     The  pa per  pre s e n t a   Li b y com p en sat e po we r gri d  l i n e  of 3 0 0  k m , rat e 40 0  k V ,a nd  50  Hz   fre que nc y a s  d e pic t e d  in  F i g u re  1.T h e   st u d y  syst em i s   a  4  -b us  s y st em w i th  A, B, C an d D   bu ses for  t h 3   prot ec ti on z o n e s c ove ra g e s for  re l a y a t   t h e nd  b u s A .   The  syst em c o nt a i ns  tw o-so urce  syst e m   wi th  G e ne rat o i n   t h e se ndi ng   e n d   a nd L o a d  at  the   rec e i v i ng e n d. On  t h i s  stud y m ode l ,  vari ous   t y pes  of  fa ul t   be y o n d t h S T ATCOM E  l o c a t i o n s a r e  si m u la te d   in  M a tla b  so ftw a r e   fo r   f a u l t  vo lta ge   a n d  curr en t si g n a ls  sign a t ure d a ta   e x tr ac ti on  f o r   ea ch   scen a r i o         F i gu re 1.   S T A T CO M c o m p e n sat e d  tran smi ssi on   l i ne       The  flo w  for   t h e a p pl i e me t hod  for   t h i s   st u d y   i s   displ a y i n   F i g u re  2 fo r t h e S L G   fa ul det e ct ion  an d   cl assi fi ca ti on  o n  t h ST A T C O M  c o mpe n sa te d tran smissi o n  li ne  to  a d dre ss t h un de r- re a c h c h a l l e nge s  fac e b y  th e   d i st an c e  re la y pro t ec tiv e e l e m en t in th e   3 rd   zo n e  pro t e c ti o n  reg i on   a s  e a r l i e r exp l ai n e d .  In itia ll y  (Pre - proce s si ng  S t a g e), t h e t h re e - pha se  cu rre n t   signa obt a i n e fro m  t h e  S L G fa ul t  Mat h l a b si mul a t i on  of t h e   tr a n smi ssi o n  lin e pow e r  sy s t e m  wi th  an d   w i th ou t in t e g r a t e d   S T A T COM  w e re  a n a l ys ed   u s i n g   w a v e le t   a n al y s is t o  ob t a in  th f e a t ur e x t r a c t i o n   o r   d a t a   f o r   on w a rd  i n t e l lig e n mac h in e le arn i ng . In th e sec ond  st a g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Tra n s m i ssi on  lin fau l t i d e n t ifi ca ti o n   an d c l assi fic a t io n    (Moh a mmad   Lutfi  O t h m a n 9 09  ( C l a ssi fi ca ti o n ),  t h e   se ver a l a l g o r i t h ms  in  WEK A   ma c h i n e le ar n i ng   so f t wa re   wer e  d e p l oy e d  fo r  th in tell ig e n t r ai ni n g  of sev e ral  al g o ri t h fo r e f fec t ive   c l a s si fi c a t i on a n fa ult   det e c t i o n  mode l  b u i l di n g Thi s  i s  fina l l y   fol l o w e d b y  t h e  de pl o y me n t   of t r a i ne d mo de l f o r  effect i v e t r i p  dec i si o n  ma kin g  t o  e l imi n at e t h e p e ndi ng   mi sc las s if ic ati o n cu rre n t l y  en coun ter e d  i n  c onv en t i on a l   d i sta n ce r e la y pr o t e c t i on   s c h e me Fig u re   2  by  a  simpl e   bloc d i agra desc rib i ng t h vari ous  st age s  a n whi c h i s  e x p l a i ne d  an descri be d   i n  det a il   be l o w .     Si mula t e  t h e  t w o m o del s  sce n a r i o s t o   obta i faul t c u rre nt   si gnat u res  fro m  m o d e l s   of t h e s y st em  as  se en   in   Fi gur e 3  -5   I n  se c o nd st age  e n ta il th f eatu r e x tr a c t i o n  from  ea c h   e x t r a c t e d vo l t ag a n d c u rr en t  fau l t  sign a l f r o m   noi se   b y   de c o mp osi n g t h s i gn a l   u s i n g di sc ret e  wa vel e t  t r a n sfo r m (D WT) ba se d m u lt i  rev o l u t i o n   ana l ysi s  a t   va ri ous  l e ve ls.     Pre-p r oces si n g  st age :  C o ll at i on  of ext r ac te fea t ure s  ac ross  al l  faul t s   i n st a n ce t o   obt ai n si gnal  sta n dard  devi at i o n (S D) an e n tr op e n e r g y  va lue s  (EV)   ac ross   a l l  sa mpl e d sig n a l s usi n g  D W T .     Tr ai n i ng sta g e :  T h e  e x trac te fea t ures  (S D  a n E V da ta   at  va ri o u s   inst ance s  de pl o y e d   for  t r ai ni n g   A I   a l g o r ith m  tra i ni n g .     Cl a s si fi ca ti on Mo del  bui l d i n g :  Tra i n  mode l  d e pl oy ment  f o r fa ult  det ect i o n ,   c l assific a t i on an a c c u rat e   tr ip  d e ci sion   ma k i ng   acr o s s bo th  mod e l ar chi t e c tu re s.          F i gu re 2.   F l o w  Cha r t         (a )  (b )     F i g u re  3 .   P h as e A S L G   fa ul t  at  200 km (a) w i thout  ( b i n t e g r a t ed S T A T C O M  c o m p e n sat i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   9 0 7  –  913   91 0   (a )  (b )     Fi gu re  4. P h as e   B   S L G faul at   20 0 k m (a) w i t hout  (b)  i n t e g r a t e d  S T A T CO M c o m p e n sat i on        (a )  (b )     Fi gu re  5. P h as e   C   S L G faul at   20 0 k m (a) w i t hout  (b)  i n t e g r a t e d  S T A T CO M c o m p e n sat i on      2.1.   Di scre te w ave l e tr ans f or   Th e  DW T is  a   p o we rf u l  too l   f o r  tim e - freq u e n c y   s i gn a l   an a l y s is of sa m p le d lo cali z e d  t r a n sien ts’  c u rre n t   si gn al  to   p r o d u c e no n- redu nd an r e stor at io n of   si g n a l. Mo re ov e r ,  it  produ c e s b e tte r  sp a t i a l a n spect ra l  l o cal i z a t i on  of  si gna l .  In  re ce nt  de c a de s, s u c h   a d v a nc ed  p o w e rfu l  t ool  has   bee n   use d  for  desi g n in g   t h e p r ot ec ti ve  rel a ys [1 7,  1 8 - 24].  In D W T ,  t h e fa ult  c u rrent  si g n a l  x (t ) is de c o mp os e d   i n t o  lo w  a n d  hi gh   fre que nc y c o mp o n e n ts  suc h   as  a p p r oxi ma t i on (A ) an d   de ta il ed  coe ffi ci ent s   (D)   w h i c h is ma the m a t i c a l l y   e x pr ess e d  i n  (1)  a n d (2 ) fo d eco mp ose d   si gna [ 2 5 - 26 ].            ,   ,    (1 )            (2 )     Th e lo w   f r eque n c y  com pon en t of  th e s i gna l a l so  r e fe rred  t o  a s  th e ap pro x i ma ti on   c o eff i c i en t s   un de rg oe s se ri es le vel s  of t h e  deco mp osit i o n u p  t o   N l e vel  t o  ext r ac t t h ori g i n al  i n fo rm at i o n f r o m   t h e  noi se   and  for re ge ne rat i on of t h e de com p o s e d   si g n a l   a s  ex pre ssed   i n  (3 ).        ⋯    (3     w h ere   N =  5 is  t h d e com p o s i t io n   l e v e l  fo r ex tr ac te f a u lt c u rr en s i gn a l s a s  se en in   Fi gu re  6 .         2.2.   Featu r e s   E x tr ac ti o n  an d W E KA  Mach in e  le arn i n g   Th S D  fo r bo t h   mod e l sc e n a r i o b e fo re  a n d dur ing  S T ATCOM in t e gr a t io n on  th h i gh   v o l tage  tr a n smi ssi o n  lin e ex tr ac ted an d a n a l y s ed a c c o rd ing l y.   Th e  und e r-r e ach eff e ct  o c cu rs  only   f o r e x tr acte d   f a u l t   si g n a l s   at  d i f f er en t  l o c a t i on b e yon d th e c o n n e c t ed   S T ATC O M e l em e n f o r t h 3 rd  z o n e  p r ot ect i o n c o vera ge   o f  th e d i stan ce r e l a y .   O t he r f e a t u r e s  in c l ud e  t h e   en trop y e n e r gy of th t r a n si en t   f a u lt si gn al   w i th   hid d e n   re la te d i n fo rm at ion  fo fa ult   de te ct i o n   st u d y All  e x t r act ed  fe a t ure s  fro m t r a n si ent   fa u l t s  si gnal  a r d e pl o y ed   fo r t h on wa rd mode bui ld i ng i n   t h e W E KA  ma chi n e  l earnin g  a l g o r i t hm f o r int e l l i gent  d e t ect i v e and   c l a ssif i c a t i o n  mod e bu ild in g in   two  mod e l sce n a r io s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Tra n s m i ssi on  lin fau l t i d e n t ifi ca ti o n   an d c l assi fic a t io n    (Moh a mmad   Lutfi  O t h m a n 9 11      F i g u re  6 .  D e c o mp ose d  t r a n sie n fa ul t  c u rre n t   to  5 l e ve ls       3.   R E S U LTS  AND ANALY S IS     The  e x t r ac t e ana l yz e d   re sul t  o n  Ta bl di spla y the  st a nda rd  devi at i o fo S L G  fa u l t s  fo r e a c h   fa ult e p h a s e  for  b o t h  sce n a r i o s wit h  an wi t h o u t i n t e g r a t ion  o f  c o mpe n sa t i on de vic e  as  pro pose .  T h result   d i s p lay e n o  va r i a tio n und e r   n o r m a l  op e r a t i o n c o nd i tio n in  t h e   m e a s ur ed  c u rr e n t  magn itu d e .   H o w e ve r,  afte t h e i n t e gra t i o n  of ST A T C O M c o mpe n sa te d de vi ce the   SD  ac ross ea c h  fa ul te d p h as con d i t i on i s  muc h   g r ea te r co mp ar ed t o  tho s e   of h e a l t h y  lin e as  a n   ind i c a tio of fau l t  pr ese n c e .   S i mi lar l y ,  t h e r e  is mu c h   di ffe re nce s   i n  the  obt ai ne va l u es fo r i n te gra t ed sce n ari o s wi t h  hi g h er   a n al yzed  val u es  of  SD  for e ach  fa ul t e d   pha ses as   c o mpa r e d   wit h   n o n - int e grat i on sc ena r i o s of co m p en sat i on de vi ce s as  displ a y i n  Ta bl 1.       Ta b l e   1 :  Ex t r ac ted  SD v a lu e s  f r o m   an a l y z ed tr a n sien cur r en ts    W i th o u t S T A T C O M   wi t h  ST A T C O M   Conditio n   T ype of  fa ult   L o c a t i on/km   ST D -  A  ST D- B   ST D -  C  S T D -  A   ST D - ST D- C   Nor m al N o   F a ult   100   177. 35  177 . 1 3  177. 06  875. 0   877. 0   8 66. 0   200   177. 35  177 . 1 3  177. 06  875. 0   877. 0   8 66. 0   LG  AG   100   3087. 166 . 0  204. 0   3394. 0   800. 0  7 97. 0   200   1460. 154 . 4 5  196. 0   2046. 0   825. 0  8 17. 0   BG   100  300   317 0. 0   267. 0  793. 0   3490. 0   8 35. 0   200  238. 11  136 7. 6 3   189. 37   821. 0   2110. 0   8 36. 0   CG   100  263. 299 . 0   2660. 0   854. 0   811. 0   3 305. 0   200  187. 16  236 . 7 4   1136. 0 6   852. 0   831. 0   1 888. 0       Fu r t h e rmor e, t h e  en trop y ener gy r e su lt  in  Ta b l e   2 d i sp lay  t h e   sim ila i n fo rm at io f o r th e nor ma l   con d i t i on s wit h o u t   v a ri at ion s  in t h e   S D  va l u e s  un der   b o t h   si mula ti on   sc enari o s.  T h e  fa ult e phase  e n t r op y   e n ergy   v a lu e i s  h i gh er  a c ro ss  a l l f a u lte d  ph ase s  a s  a n  in d i cati o n  of  f a u l t pr e s en ce.  Th co mp ar iso n   st ud y   al so  i ndic a t e d a  mu c h  hi g h er va lu e   i n  e n t r o p y  e n ergy  un de i n t e gra t e d   S T ATC O M   c o ndi t i on a s  c o m p a r ed  to  n o n - i n te grat i o a s   hig h l i ghte d  o n  red   o n  t h e   re su lt  displ a y .       Ta b l e   2 :  Ex t r ac te d  En tr opy   en ergy  v a l u es f r o m  an a l y zed  tran s i en t cu rren t s     Without  ST AT COM  w ith S T AT CO Conditi o n   T ype of  Fa ult   L o c a t i on / km  E- A  10 8  E- B   1 0 8  E- 10 8  E-A   1 0 8  E-B   1 0 8  E- 1 0 8   No rmal  No   F a u lt  100   1. 25  0. 49  0 . 40  22. 7   6. 25  13. 1   200   1. 25  0. 49  0 . 40  22. 7   6. 25  13. 1   LG   AG   100   94. 0. 56  0 . 51   128   5. 36  11. 4   200   25. 0. 56  0 . 51   56. 5   5. 62  12. 1   BG   100  1. 64  57. 1   0 . 51  21. 3   70. 7   13. 2   200  1. 44  15. 3   0 . 41  25. 8   27. 5   12. 3   CG   100  1. 39  0. 76   72 . 9   21. 7   5. 74   97. 1   200  1. 33  0. 60   18 . 8 0   21. 2   6. 22   38. 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :     9 0 7   – 91 3   91 2 The a n al yse s   p e rf or manc es   o f  t h e   S L G fa ul t   c l assif i c a t i on mode l s  de vel o ped  in  WE KA   t o   a d d r ess   t h pe ndi ng  u nde r- re ac h  c h a l l e nges   e n c o unt e r e d  by   di st anc e  r e l a y   f o r   3 rd  zon e f a u lt d e te c tion  on a   S T ATC O M   co mpe n sa te d l i n es  indi ca te d e f fe ct ive  m odel   per f o rma n ce   w i t h  t h de pl o y m ent  o f  t h pr op ose   N a iv e  B a y e s alg o r i t h m a s  c o mp ar ed  to   o t he r  in t e ll ig e n t alg o r ith m   w ith  1 0 0  % a c c u r a c y  for  a ll S L G  f a u l t   de te ct i on a n d   disc ri mi nat i on   as o b se rve  in   Ta ble   3.  T h i s   mo de l e ffe ct i v e l y ge ne ra l i z e d  af te r  t e st ed  wi t h   new   se t o f   SD  a n d   EV da ta   t h at   w a s n o t  de pl o y e d   fo r  the   m ode l  tr ai nin g .   T h e  di spla y F i g u r e   s h ow t h e ac cura c y   ra te  o f   th e be st  al g o r ith     Ta ble  3:   Tr ai n e d ma c h i n l e a r ni ng   m odel s  p e rf or manc e  an al yses   Sc ena r i o P e r f orm a nce  N a ive  Ba yes a l gorithm  (%)  ML a l gori t hm   (%)   Ca se 1 m ode l w ith  SD  Cor r e c t   c l a ssif i ca ti on   100   80   Misc lass ific ation 0  20   Ca se 2 m ode l w ith  E V   Cor r e c t   c l a ssif i ca ti on   100   80   Misc lass ific ation 0  20           Fi gu re  7.  Acc u rac y   ra te   a n d Mi sc l a s s if ic at i on ra te       4.   CO NCL US IO N   Th e im p lic a tion  of  t h e a bove  r e s u lt  i n d i c a ted   t h e  ef fec tiv e d e v e l o p e d   mod e t h a t   h a r n es ses  t h pe n d in un de r -re ac h c h al l e n g es e n c o u n te r e d o n  i n t e gr at ed S T ATCO M c o mpe n sa t e d t r a n smi s si o n  l i ne s,  usi n u n iq ue   e x t r ac te d  si g n al  fe at u r es  f r o a dva nce d  si gn al  of  S L G t r an si ent  fa ul t s  B o th  f eat u r e s  f r om S D   a n d  E V   dat a   have   pr o v en  t o  c o nt ai ned   u s eful  hi dde n  inf o r m at ion  t h at  co ul d  be   d e pl o y   f o r  S L fa ul t   di scr i mi nat i o n  a n d  det ect i o n  mode l s  u nde r ST ATC O i n t e gra t i o n.    N a ï v B a y es   c l a ssi fi e r   m ode l   al g o ri th pr ese n t   a  no ve l mo dif i c a t i on  i n  dist a n c e  rel a y al g o ri t h m pe r f o r m anc e  t o  e l i m i n a t e   un de r -re ac f a ul t det e c t i o n   in  th 3 rd  z o ne  pr ot ec ti on   c o v e ra ge   f o r   a  di sta n ce  re la y ba c k u p  o p e r at i o n per f o r ma nc e.       AC K N OWLEDGEMENTS .   Spe c i a l  ap pre c i at i on to m y  s u per  vi so Asso c.   p r o f ess o M oha mma d L u t f i   a nd  Ad va nce  Li g h t e n i n g   po we r e n er gy   r e se arc h  ( A LP E R ) c e nt e r  f o r  t h su p p o r t   an f undi n g .       RE FE RE NC ES    [1]  G .  E l -saady, R .   M. Kamel ,   and  E. M. Al i ,   “Er r o r s An aly s is in Distanc e  Relay R ead ing s  w i th P r e s ence o f   F A CTS   D e vices,”   Inno v a tiv e  S y st ems  De sign  an Eng i n e ering ,  vo l.   4,   no.  14 ,  p p .   112 –1 31 , 2 013 .   [2 A .  T .  Ch and a n ,   K .  V .  R .   Mo han ,  S .   Ko m p elli,  a n d  A. R .  S i ng h,  “Adv anc e  D i s t an ce  P r otectio n   of Trans m iss i o n   Lin e  in Pres enc e   o f   S h un t Comp en sator,”  Inter n a t ion a l Res e ar ch  Jour na of Eng i neer in g a n d  T e c h nolog y (IR JET ) pp .  7 5 1 7 5 7 ,   2015 [3 J .  L ee, Y .  Y o o n S .  Cha ,  J.  Lee,  and  J .  Cho e “D evelop men t   of d i s t an ce  r e lay  mod e ls  for   r e a l  time  d i g ita l   si m u l a to r, ”  IF AC Proc ,  vo l.  36 no . 2 0 ,   pp . 9 79– 98 4,  200 3 .   [4 X .   Y.  Zh ou , H .   F. Wang , R .   K.   A ggarw al,  and   P .  Be aumo nt “Th e   Imp act  o f  S t a t com  on  D i s t anc e   Relay  v  D C   co ,  no . Au gu st , p p . 2 2 2 6 ,  2 005 .   [5 T .  H .  E .  I .  D .  R e lay ,  “D is t a nce   rel a ys ,”  p p .   61– 76 .   0 50 10 0 R A TE TYP E   OF   FAULT NAIVE   BAYE S A C CUR A CY M I SCLA SSIFICATI ON Case   1 Case2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Tra n s m i ssi on  lin fau l t i d e n t ifi ca ti o n   an d c l assi fic a t io n    (Moh a mmad   Lutfi  O t h m a n 9 13  [6 S.  B. P.R a ja   a nd S. Mo ort h i ,  “Mod e l l i ng a n d   si m u l a ti on  of  t h e   im p a ct o f  SVC o n  e x i s t i n g  dista n ce  re l a y  for  transmission line  prote c tion ,   I n t. C o n f . C o nd A s se s s .  Te c h . Elec t r. S y st.   M ode l. , pp.  15 1– 15 6, 2 015.  [7 D.   Hem a sun d a r , M.  T h a k re, a nd V. S.  Kale I m p a c t of  ST ATCOM on   dist a n c e  rel a y-Mo de ling   a n sim u l a tion   us in g P S C A D/ EM TD C , ”  i n   2 014  IEEE  S t u d e n ts’  Con f e r e n c e  on  Ele c t ric a l ,   Elec t r o n i c s a nd Comp u t e r  S c ie n c e,   SCEECS 20 14 , 201 4.  [8]  P .   A.  So naw a n e   an d   P .  S .   M .   S h emb e k a r,  “I mpac t  an a l y s is  o f  s t atco m  o n  d i s t an ce  r e lay  p e rfo rman ce,”   In te rna t io na J ourn a l  of Ad v ance  En gin e e r i n g  a n d   R e se arc h  Dev e l op me nt   (IJ AERD) , v o l .  3,  no .  6,  pp .  21 0– 21 4 ,   20 16 .   [9]  A.   K.  L.  Al-behadil i, “Analysi s  of D i s t ance R e lay P e rfor m an c e   on  Sh un t F A CTS - Comp ensat e d Trans m iss i o n   Li nes , ” i n   In  El ec tro/ Inf o rmat io n Te c h no lo g y  (E IT),  2 0 1 5   IE EE  In te rn at io na Conf e r e n ce   on  (p p.  18 8-1 9 3 ).  IEE E . pp . 1 8 8 –19 3 ,   20 15.   [10 ]   A. A l b e hadi li,   A n a lys i s  of  Dis t anc e  Relay  P e r f o r m a n c e  on  S h un t F A CTS-Co mpen sated  Tran s m is sion L i n e s,   2 0 1 5  IE EE  In t .   C o n f .   El ec tro / Info rma t i o n  Te c hnol . ,  pp .   18 8– 19 3,  201 5.   [11 ]   A. R. S i n g h ,   N .  R. P a tn e,  an d V .  S .  Kale, “S yn ch ro ni zed  me asu r e m ent b a s e an  a d aptiv e  d i s t ance   relay i n g  s c he me  f o r  S T AT C O M  comp ens a ted  tr a n s m is si on  li ne ,”   M e as ur e m ent , v o l.  1 16, n o .  20 1 8 ,  pp.   9 6 1 05,   2 018 [12 ]   B.  K u mar ,  A. Yad a v, and   A.  Y .  A bdelaz i z ,  “S yn chrop h as ors ass i s t ed   pro t ect io s c hem e  fo r the  shu n t-comp ensate transmission line ,”   IE T Ge n e r. Tr an s m .  Di st ri b. , v o l.  1 1 ,  no.   1 3 , p p .  34 06 3 4 16,   2 017 .   [13 ]   O. H.   G upta   an d M .   Tr ip ath y ,   “An inno va tiv e   pilo t r e lay i ng   s c heme  for  s h u n t- compen sa ted  lin e ,”   IE EE  T r an s .   P o wer Deliv. , vol . 3 0 ,  no.   3,  pp. 143 9 1 4 4 8 ,  20 1 5 [14] X.  Kong  et a l . , “ A  T h re e - Zo ne Dista n c e   Pro t e c tio Sc he m e   Ca pa bl e t o  Co pe Wit h  t h Im p a ct of  UPFC ,”  IE E E   Trans. Power D e li v. , v o l .  3 3 ,  n o .   2,   pp.  94 9– 95 9,   2 0 1 8 .   [ 1 5]   S.  R o b s o n ,  A.   Ha d d a d ,   a n d H .  Gr if f i th s,   T ra ve l i n g   Wa ve  Fa u l t Loc a tion Using  L a yer  Peeling , ”  En er gies ,  vol.  1 2 (1 26 ),  pp. 1 –23 , 2 0 1 8 [1 6]  D.  Pa l,  B.   Mall i k a r j u n a ,  S.  Me mbe r ,   a n d   R. J.  Red d y ,  “S yn ch rop h a so A ssisted Ad ap tiv e  Relay i ng  M e th od ology  to  P r even t Zon e -3  M a l-O p eration ,   IEEE  Sens.  J. , vol .   1 7 ,  n o .  23,   p p . 7 7 1 3 7 7 2 2 ,  2017 [17 ]   A. S a b e r,  A .   Emam , and  R. A m er,  “Discre t e wav e le t   tr ans f o r m and  s upp ort ve cto r   m a c h in e-based   p a r a llel  tran smission  line  fa u lts class i fic a tio n ,”  I E EJ  T r an s.  E l e c tr.  El ectr o n.  En g . ,  vo l.  11 no . 1 ,  p p .   43– 48 ,  2 016 .   [1 8]  A.   M .  E l -Z on kol y a n d H. De so uki ,   “W a v e l et  Entro p y  Ba se d Algor it hm  fo r Fa u l t De te c t i o n  a n d   Cla s si fi ca ti on   in  FACTS Compensated Tr ansmission Li n e ,”  En erg y  Po w e r E n g . ,  v o l.  03 , n o .   01 ,  pp . 3 4 4 2 ,  20 11 .   [19 ]   Y. M.   S r ee W av e l et App r oa ch for  Tran sien t Curre nt based Mult i T e r m inal Tran s m is sion System  Protec tio n   S c heme  in  the  p r esen c e   of S V C,  pp .  4 134 –4 14 0,   2 0 1 6 .   [2 0]  B.  Ma soo d ,  U.  Sa l e em , a nd M.  N.  An ju m,   F a u lt s De te cti on a nd Dia g n o sis o f   Tra n sm issi on   L i n e s u s in W a ve le t   T r a n sfo r m e d  base d   Te c h ni que ,”   i n   20 17  I E E E   Jo rd an  Con f er ence  o n  App lied  Electrica Eng i n e ering  an Com putin Tech no lo gies  ( A EEC T ) Fau l ts ,  201 7.   [2 1]  M.  Mishra , P.  K.   Ro ut,  a n d  P.  Ro u t ra y ,   H ig h  Im pe da n ce Fa u l t D e tec t io n  in  Ra di a l  Distri bu ti o n  Syste m  Using   Wav e let  Tr ans f or m,”   2 01 A n n ual   IEE E  In di a Co nf e r e n ce  (INDICON ) ,  pp .  4 9 ,   20 15 .   [22 ]   R. Kumar ,   “F aul t  Clas sifi ca tion  o f   P h a s to  P h as F a u l t in  Six P h as Tr ansmiss i o n  Lin e   u s ing   H aar Wa v e le t an d ,   20 14 .   [ 2 3]   M.   Fa is , A.   G h ani ,  A.  F. Ab idi n a n d N.   S .  Ha n n o o n , “Comp a ris o n of Real Ti me  Vo ltage S a g  De tectio n Based   o n   Discrete  and   Co ntin uo us  Wav e le Tr ans f orm  in L a bV IEW, ” no . D ece mb er , pp . 1 6 18,  20 16 .   [2 4]  C.  J.   T r á v ez , F.  L .   Q u ilu m b a,   an d A.  W. Tra n sfo r m, “Wav el et Trans f orm a n d S u p port  V ecto r   M achine-  Bas e d   Current -Onl y  Direct i o nal O v er current Relay  for  T r ansmiss i on  L i ne Prot ection, ”  2018 IE EE P E S  Transm . Distrib.  Co nf .   E x h i b. - L a t.   Am. ,   no .  2,  p p .  1 5 ,  20 18 .   [25]  Y. Srinivasa  Ra o, G.  R a vi Kumar,  an d G. Kes a va Rao ,  “A  new   ap proa ch   fo r   cl ass i fica tio n  of  fa ult in   tr ans m iss i o n   line w ith co mb in ation  of  wav e let mu lti res o lut i on  analys is   and  n e ural  network s ,   In ter n a t iona l Jo ur nal  of Po we Ele c tr onics and  Dr ive  S y st em  (I J P EDS ) . , vo l.  8 ,  n o .  1 ,  pp.   5 0 5 512,  20 1 7 [2 6]  A.   K.   S a ho o,   S.  K.  Sa ho o,   an d N. Mo h a nt y ,  “ M o d e lin g a nd sim u la ti on   o f  th re e  pha se   D-SVC for l o a d   comp ensa tio n ,”   In ter n a t ion a Jo ur na o f  Power  Ele c tr onics  and  Dr ive  S y stem   (I JPEDS ) . , vo l. 8, n o . 1 ,  pp . 26 2– 27 1, 20 17 .   [27 ]   S .  Dzak m i c ,  T. N a mas, and  I. D zafic, “F au lt Cla ssifi cati on Usi ng Mult i-resoluti o n  An al ysis and Di scre te  Wavelet  Tr an sf or ms ,”  i n   Intern atio nal  Co n f er enc e  on  Info r m a tio n,  Comm un ica t ion   and  Au to ma tio Te ch no log i es  (IC AT ) ,   pp . 1 6 ,  20 17 .   [2 8]  D.  Gu i l l e n ,  M .  Rob e rt o, A. Pat e rni n a ,   A. Za m o ra , J.   M. Ram i rez,   a n d   G. I d a r ra ga , “ D etec t i on  a nd  cla s si fi ca ti on   o f   faults  in   tran smi ssion  lines  u s in th e   m a ximu m wav e let sing ular  v a lu and  Eu clid e a n  no rm,  vo l.  9,   pp . 22 94 –2 30 2,   20 15 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.