T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 2 ,   A u g u s t   2 0 1 1 ,   p p .   2 2 7 ~ 2 3 6   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           2 2 7       R e c e i v e d   A p r i l   2 1 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   J u n e   3 r d ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   J u n e   6 th ,   2 0 1 1   N e u r a l   N e t w o r k   B a s e d   I n d e x i n g   a n d   R e c o g n i t i o n   o f   P o w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s         M a n o j   G u p t a * ,   R a j e s h   K u m a r ,   R a m   A w t a r   G u p t a   D e p a r t m e n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   M a l a v i y a   N a t i o n a l   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y   J a i p u r - 3 0 2 0 1 7 ,   R a j a s t h a n ,   I n d i a   e - m a i l :   m a n o j 2 8 0 3 3 2 @ r e d i f f m a i l . c o m * ,   r k u m a r . e e @ g m a i l . c o m ,   r a g m n i t @ g m a i l . c o m         A b s t r a k   An a l i s i s   k u a l i t a s   d a y a   a t a u   p o w e r   q u a l i t y   ( PQ )   t e l a h   m e n j a d i   k e h a r u s a n   t e r u t a m a   b a g i   k o n s u m e n   u n t u k   m e n g h i n d a r i   b i a y a   b e s a r   a k i b a t   k u a l i t a s   d a y a   y a n g   b u r u k .   Pe n g e n a l a n   PQ   s e c a r a   a k u r a t   m a s i h   m e r u p a k a n   p e k e r j a a n   y a n g   m e n a n t a n g   s e d a n g k a n   m e t o d e   u n t u k   p e n g i n d e k s a n n y a   b e l u m   b a n y a k   d i l a k u k a n .   M a k a l a h   i n i   m e n g u r a i k a n   s i s t e m   y a n g   m e n c a k u p   p e m b a n g k i t a n   p o l a   u n i k   y a n g   d i s e b u t   t a n d a - t a n d a   g a n g g u a n   PQ   m e n g g u n a k a n   t r a n s f o r m a s i   w a v e l e t   k o n t i n y u   a t a u   c o n t i n u o u s   w a v e l e t   t r a n s f o r m   ( C W T )   d a n   p e n g e n a l a n   t a n d a - t a n d a   m e n g g u n a k a n   u m p a n   m a j u   j a r i n g a n   s y a r a f   t i r u a n .   H a l   i n i   j u g a   d i k u a t k a n   b a h w a   u k u r a n   t a n d a   g a n g g u a n   PQ   b e r s i f a t   p r o p o r s i o n a l   s e h i n g g a   f i t u r   i n i   d i g u n a k a n   u n t u k   i n d e k s   t i n g k a t   g a n g g u a n   PQ   d a l a m   t i g a   s u b - k e l a s ,   y a i t u   t i n g g i ,   s e d a n g ,   d a n   r e n d a h .   L e b i h   l a n j u t ,   j u g a   d i a n a l i s i s   e f e k   j u m l a h   n e u r o n   y a n g   d i g u n a k a n   j a r i n g a n   s y a r a f   t i r u a n   d a l a m   p e n g e n a l a n   k u a l i t a s .   Ke e f e k t i f i t a s a n   s i s t e m   y a n g   d i u s u l k a n   m e m i l i k i   a k u r a s i   s u b s t a n s i   p e n g e n a l a n   h a m p i r   1 0 0 % .     K a t a   K u n c i :   j a r i n g a n   s y a r a f   t i r u a n   u m p a n   m a j u ,   k u a l i t a s   d a y a ,   p e n g e n a l a n ,   t r a n s f o r m a s i   w a v e l e t   k o n t i n y u       A b s t r a c t   Po w e r   q u a l i t y   ( PQ )   a n a l y s i s   h a s   b e c o m e   i m p e r a t i v e   f o r   u t i l i t i e s   a s   w e l l   a s   f o r   c o n s u m e r s   d u e   t o   h u g e   c o s t   b u r d e n   o f   p o o r   p o w e r   q u a l i t y .   Ac c u r a t e   r e c o g n i t i o n   o f   PQ   d i s t u r b a n c e s   i s   s t i l l   a   c h a l l e n g i n g   t a s k ,   w h e r e a s   m e t h o d s   f o r   i t s   i n d e x i n g   a r e   n o t   m u c h   i n v e s t i g a t e d   y e t .   T h i s   p a p e r   e x p o u n d s   a   s y s t e m ,   w h i c h   i n c l u d e s   g e n e r a t i o n   o f   u n i q u e   p a t t e r n s   c a l l e d   s i g n a t u r e s   o f   v a r i o u s   PQ   d i s t u r b a n c e s   u s i n g   c o n t i n u o u s   w a v e l e t   t r a n s f o r m   ( C W T )   a n d   r e c o g n i t i o n   o f   t h e s e   s i g n a t u r e s   u s i n g   f e e d - f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k .   I t   i s   a l s o   c o r r o b o r a t e d   t h a t   t h e   s i z e   o f   s i g n a t u r e s   o f   PQ   d i s t u r b a n c e s   a r e   p r o p o r t i o n a l   t o   i t s   m a g n i t u d e ,   s o   t h i s   f e a t u r e   o f   t h e   s i g n a t u r e   i s   u s e d   f o r   i n d e x i n g   t h e   l e v e l   o f   PQ   d i s t u r b a n c e   i n   t h r e e   s u b - c l a s s e s   v i z .   h i g h ,   m e d i u m ,   a n d   l o w .   F u r t h e r ,   t h e   e f f e c t   o f   n u m b e r   o f   n e u r o n s   u s e d   b y   n e u r a l   n e t w o r k   o n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   r e c o g n i t i o n   i s   a l s o   a n a l y z e d .   Al m o s t   1 0 0 %   a c c u r a c y   o f   r e c o g n i t i o n   s u b s t a n t i a t e s   t h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m .           K e y w o r d s :   c o n t i n u o u s   w a v e l e t   t r a n s f o r m ,   f e e d   f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k ,   p o w e r   q u a l i t y ,   r e c o g n i t i o n         1 .   I n t r o d u c t i o n   T h e   c o n t i n u o u s   m o n i t o r i n g   o f   p o w e r   q u a l i t y   ( P Q )   h a s   b e c o m e   i m p e r a t i v e   a s   o c c u r r e n c e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   a r e   r e l a t i v e l y   s p o r a d i c   a n d   m o s t l y   u n s c h e d u l e d .   F u r t h e r ,   w h e n   s o m e t h i n g   g o e s   w r o n g   a n d   t h e   s o u r c e   o f   t h e   p r o b l e m   n e e d s   t o   b e   i n v e s t i g a t e d ,   w h e t h e r   u p s t r e a m   o r   d o w n s t r e a m   o f   t h e   i s s u e ,   P Q   d a t a   i s   a n   a b s o l u t e   n e c e s s i t y .   T h e   a n a l y s i s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   c a n   b e   d o n e   i n   t w o   w a y s ,   t h a t   i s   o n l i n e   a n d   o f f l i n e   a n a l y s i s .   T h e   o f f l i n e   P Q   a n a l y s i s   i s   d o n e   w h e n   i m m e d i a t e   a n a l y s i s   a n d   c o m m u n i c a t i o n   o f   a n a l y s i s   r e s u l t s   a r e   n o t   r e q u i r e d   b u t   i t   p l a y s   r u d i m e n t a r y   r o l e   i n   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n ,   p r o b l e m   c h a r a c t e r i z a t i o n   a n d   j u s t - i n - t i m e   m a i n t e n a n c e .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   o n l i n e   a n a l y s i s   i s   d o n e   w i t h i n   t h e   i n s t r u m e n t   i t s e l f   o r   i n s t a n t l y   u p o n   o c c u r r e n c e   o f   a n y   o f   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e   a t   t h e   c e n t r a l   p r o c e s s i n g   l o c a t i o n .     A c c o r d i n g   t o   I E E E   s t a n d a r d   1 1 5 9 - 1 9 9 5   [ 1 ] ,   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e s   i n c l u d e   w i d e   r a n g e   o f   P Q   p h e n o m e n a   n a m e l y   t r a n s i e n t   ( i m p u l s i v e   a n d   o s c i l l a t o r y ) ,   s h o r t   d u r a t i o n   v a r i a t i o n s   ( i n t e r r u p t i o n ,   s a g   a n d   s w e l l ) ,   p o w e r   f r e q u e n c y   v a r i a t i o n s ,   l o n g   d u r a t i o n   v a r i a t i o n s   ( s u s t a i n e d   u n d e r   v o l t a g e s   a n d   s u s t a i n e d   o v e r   v o l t a g e s )   a n d   s t e a d y   s t a t e   v a r i a t i o n s   ( h a r m o n i c s ,   n o t c h ,   f l i c k e r   e t c . )   w i t h   t i m e   s c a l e   r a n g e s   f r o m   t e n s   o f   n a n o s e c o n d s   t o   s t e a d y   s t a t e   a s   s h o w n   i n         T a b l e   1 .   T h e   m a i n   t a s k   o f   P Q   a n a l y s i s   i n v o l v e s   d e t e c t i o n ,   i d e n t i f i c a t i o n ,   r e c o g n i t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o n   o f   t h e   v a r i o u s   t y p e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s .   T h i s   f a c i l i t a t e s   i n   i d e n t i f y i n g   t h e   u n d e r l i n e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   A u g u s t   2 0 1 1   :     2 2 7     2 3 6   2 2 8 c a u s e   b e h i n d   i t   s o   t h a t   m i t i g a t i o n   a c t i o n s   c a n   b e   i n i t i a t e d .   T h i s   i s   a   c h a l l e n g i n g   t a s k   [ 2 ] ,   a s   i t   r e q u i r e s   e f f e c t i v e   a n d   n e w   s i g n a l   p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e s   f o r   a n a l y z i n g   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e s   [ 3 ]   a l o n g   w i t h   g o o d   k n o w l e d g e   o f   p o w e r   s y s t e m   a n d   a p p l i c a t i o n   o f   a d v a n c e d   m a t h e m a t i c a l   t o o l s   a n d   a r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   t e c h n i q u e s .   L i t e r a t u r e   s u r v e y   i n   [ 4 ]   s h o w s   t h a t   r e s e a r c h   i n   t h e   a r e a   o f   a n a l y s i s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   h a s   b e e n   i n c r e a s i n g   f r o m   l a s t   m a n y   y e a r s   a n d   i t   i s   s t i l l   a   m o s t   s o u g h t   a f t e r   a r e a   w i t h   b o u n t y   o f   s c o p e   f o r   i n n o v a t i o n s   b y   d e v e l o p i n g   n e w   t o o l s   a n d   t e c h n i q u e s .       T a b l e   1 .   I E E E   S t d .   1 1 5 9 - 1 9 9 5       S i n c e ,   m o s t   o f   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e s   a r e   t r a n s i e n t   i n   n a t u r e ;   t h e y   c a n   b e   b e t t e r   a n a l y z e d   b y   m e t h o d s   w h i c h   d e p l o y   t i m e - f r e q u e n c y   r e p r e s e n t a t i o n   ( T F R )   o f   t h e   s i g n a l s .   T h e   s h o r t   t i m e   f o u r i e r   t r a n s f o r m   i s   t h e   s i m p l e s t   T F R   b u t   i t   s u f f e r s   f r o m   t h e   p r o b l e m   o f   f i x e d   l e n g t h   o f   t h e   w i n d o w   f u n c t i o n ,   w h i c h   r e s u l t s   i n   t h e   p r o b l e m   o f   r e s o l u t i o n   i . e .   n a r r o w   w i n d o w   g i v e s   g o o d   t i m e   r e s o l u t i o n   b u t   p o o r   f r e q u e n c y   r e s o l u t i o n   a n d   w i d e   w i n d o w   g i v e s   g o o d   f r e q u e n c y   r e s o l u t i o n   b u t   p o o r   t i m e   r e s o l u t i o n .   W h e r e a s ,   f o r   P Q   a n a l y s i s ,   w e   n e e d   h i g h   t i m e   r e s o l u t i o n   f o r   t h e   h i g h   f r e q u e n c y   r a n g e   a n d   l o w   t i m e   r e s o l u t i o n   f o r   t h e   l o w   f r e q u e n c y   r a n g e .   T h e   c o n t i n u o u s   w a v e l e t   t r a n s f o r m   ( C W T )   o v e r c o m e   t h i s   p r o b l e m   o f   r e s o l u t i o n .   I n   C W T   a n a l y s i s ,   w i d t h   o f   w i n d o w   f u n c t i o n   i s   c h a n g e d   s o   t h a t   i t   c a n   a n a l y z e   t h e   l o w   f r e q u e n c y   c o n t e n t   o f   s i g n a l   w i t h   l o n g e r   t i m e   i n t e r v a l s   a n d   h i g h   f r e q u e n c y   c o n t e n t   o f   s i g n a l   w i t h   s h o r t e r   t i m e   i n t e r v a l s .   W a v e l e t   t r a n s f o r m   b a s e d   a n a l y s i s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   e n g e n d e r s   a   m u l t i - r e s o l u t i o n   d e c o m p o s i t i o n   m a t r i x ,   w h i c h   c o n t a i n s   t i m e   d o m a i n   i n f o r m a t i o n   o f   t h e   s i g n a l   a t   d i f f e r e n t   s c a l e s .   T h i s   p r o p e r t y   h a s   m a d e   w a v e l e t s   a   e x p e c t a n t   t o o l   f o r   d e t e c t i n g   a n d   e x t r a c t i n g   t h e   f e a t u r e s   o f   v a r i o u s   t y p e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   [ 5 ] - [ 8 ] .   A s   s u c h ,   d i s c r e t e   w a v e l e t   t r a n s f o r m   i s   p o p u l a r   f o r   s i g n a l   p r o c e s s i n g   d u e   t o   i t s   l e s s   c o m p u t a t i o n a l   b u r d e n   a l o n g   w i t h   q u i t e   a   g o o d   s p e e d   b u t   s t i l l   i m p o r t a n c e   o f   C W T   c a n n o t   b e   r u l e d   o u t   f o r   a n a l y s i s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   C W T   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   S - T r a n s f o r m   c a n   a l s o   b e   u s e d   a s   T F R   o f   a   s i g n a l   a n d   i m p o r t a n t   f e a t u r e s   c a n   b e   e x t r a c t e d   u s i n g   t h i s   t r a n s f o r m   [ 1 1 ] .   F u r t h e r ,   t h e   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   t e c h n i q u e s   [ 1 2 ] - [ 1 5 ]   a l o n g   w i t h   v a r i o u s   s i g n a l   p r o c e s s i n g   t e c h n i q u e s   a r e   e f f e c t i v e l y   e m p l o y e d   i n   c l a s s i f i c a t i o n   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s .   B a s e d   o n   t h e   w o r k   p r e s e n t e d   i n   r e f e r e n c e   [ 1 6 ] ,   s i g n a t u r e s   o f   v a r i o u s   p o w e r   q u a l i t y   d i s t u r b a n c e s   n a m e l y   s a g ,   s w e l l ,   t r a n s i e n t ,   h a r m o n i c s ,   a n d   f l i c k e r   w e r e   o b t a i n e d   u s i n g   C W T .   I t   w a s   c o r r o b o r a t e d   t h a t   t h e s e   s i g n a t u r e s   a r e   u n i q u e   i n   s h a p e   f o r   a   p a r t i c u l a r   t y p e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   a n d   t h e i r   s i z e   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   a m p l i t u d e   o f   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e .     H e n c e ,   t h e s e   C a t e g o r y   T y p i c a l   D u r a t i o n   T y p i c a l   A m p l i t u d e   T r a n s i t o r y   I m p u l s e s   n s   t o   m s   -   O s c i l l a t i o n   3   µ s   t o   5   m s   0   t o   8   p u   S h o r t -   t i m e   D u r a t i o n   I n s t a n t a -   n e o u s   I n t e r r u p t i o n   0 . 5   t o   3 0   c y c l e s   <   0 . 1   p u   S a g   0 . 5   t o   3 0   c y c l e s   0 . 1   t o   0 . 9   S w e l l   0 . 5   t o   3 0   c y c l e s   1 . 1   t o   1 . 8   M o m e n t a r y   I n t e r r u p t i o n   3 0   c y c l e s   t o   3   s   <   0 . 1   p u   S a g   3 0   c y c l e s   t o   3   s   0 . 1   t o   0 . 9   S w e l l   3 0   c y c l e s   t o   3   s   1 . 1   t o   1 . 4   T e m p o r a r y   I n t e r r u p t i o n   3   s   t o   1   m i n .   <   0 . 1   p u   S a g   3   s   t o   1   m i n .   0 . 1   t o   0 . 9   S w e l l   3   s   t o   1   m i n .   1 . 1   t o   1 . 2   L o n g - T i m e   D u r a t i o n   I n t e r r u p t i o n   >   1   m i n .   -   U n d e r v o l t a g e   >   1   m i n .   0 . 8   t o   0 . 9   O v e r v o l t a g e   >   1   m i n .   1 . 1   t o   1 . 2   V o l t a g e   U n b a l a n c e   s t e a d y - s t a t e   0 . 5   t o   2 %   W a v e f o r m   D i s t o r t i o n   D C   o f f s e t   s t e a d y - s t a t e   0   t o   0 . 1 %   H a r m o n i c s   s t e a d y - s t a t e   0   t o   2 0 %   I n t e r -   h a r m o n i c s   s t e a d y - s t a t e   0   t o   2 %   N o t c h i n g   s t e a d y - s t a t e   -   N o i s e   s t e a d y - s t a t e   0   t o   1 %   V o l t a g e   F l u c t u a t i o n s   ( f l i c k e r )   s t e a d y - s t a t e   0 . 1   t o   7 %   F r e q u e n c y   V a r i a t i o n s   <   1 0   s   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N e u r a l   N e t w o r k   B a s e d   I n d e x i n g   a n d   R e c o g n i t i o n   o f   P o w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   ( M a n o j   G u p t a )   2 2 9   s i g n a t u r e s   a r e   u s e d   f o r   r e c o g n i t i o n   o f   d i f f e r e n t   P Q   d i s t u r b a n c e s   a s   w e l l   a s   f o r   i n d e x i n g   t h e   l e v e l   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   a s   h i g h ,   m e d i u m ,   a n d   l o w .   T h e   s i g n a t u r e s   o b t a i n e d   u s i n g   t h e   a p p r o a c h   a s   m e n t i o n e d   a b o v e   a r e   t h e n   u s e d   f o r   r e c o g n i t i o n   o f   t h e   P Q   d i s t u r b a n c e s   u s i n g   t h e   f e e d   f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k .         2 .   R e s e a r c h   M e t h o d   T h e   s c h e m a t i c   b l o c k   d i a g r a m   f o r   t h e   c o m p l e t e   s y s t e m   f o r   g e n e r a t i o n   a n d   r e c o g n i t i o n   o f   s i g n a t u r e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   s y s t e m   h a s   t h r e e   m a i n   c o m p o n e n t s .   F i r s t   i s   t h e   g e n e r a t i o n   o f   t h e   s y n t h e t i c   w a v e f o r m s   o f   d i f f e r e n t   P Q   d i s t u r b a n c e   n a m e l y   s a g ,   s w e l l ,   t r a n s i e n t ,   h a r m o n i c s ,   a n d   f l i c k e r   f o r   d i f f e r e n t   m a g n i t u d e s .   S e c o n d   i s   t h e   g e n e r a t i o n   o f   s i g n a t u r e s   o f   t h e s e   d i s t u r b a n c e s   u s i n g   C W T .   T h i r d   i s   a p p l i c a t i o n   o f   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   r e c o g n i t i o n   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s .                                             F i g u r e     1 .   B l o c k   d i a g r a m   f o r   g e n e r a t i o n   a n d   r e c o g n i t i o n   o f   s i g n a t u r e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s         2 . 1   N e u r a l   N e t w o r k   M o d e l   N e u r a l   n e t w o r k s   a r e   g o o d   a t   r e c o g n i z i n g   p a t t e r n s   a n d   t h e y   a r e   e x t e n s i v e l y   a p p l i e d   f o r   t h e   a n a l y s i s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   [ 1 2 ] - [ 1 6 ] .   O n e   o f   t h e   m o s t   b a s i c   a n d   w e l l - k n o w n   a r c h i t e c t u r e   i n   n e u r a l   n e t w o r k s   i s   t h e   M u l t i p l e   L a y e r   P r e c e p t o r n   ( M L P ) .   F i g u r e   2   d e p i c t s   t h i s   a r c h i t e c t u r e   w i t h   t w o   l a y e r s   o f   n e u r o n s ,   w h i c h   i s   i m p l e m e n t e d   i n   t h i s   p a p e r .   T h e   t h e o r e m   o f   H o r n i k - S t i n c h c o m b e - W h i t e   s t a t e s   t h a t   a   n e u r a l   n e t w o r k   w i t h   t w o   l a y e r s   i s   s u f f i c i e n t   t o   m a k e   a   p r e c i s e   a n d   d e s i r a b l e   a p p r o x i m a t i o n   o f   a   c o n t i n u o u s   m a p p i n g   m a r k e d   w i t h   a   f i n i t e   d i m e n s i o n a l   s p a c e   t o   a n o t h e r ,   p r o v i d e d   t h e   s u f f i c i e n c y   o f   n e u r o n s   i n   t h e   h i d d e n   l a y e r s .   I n   o u r   c a s e ,   t h i s   h o l d s   t r u e ;   a s   o n l y   t w o   l a y e r s   g i v e   e x c e l l e n t   r e s u l t s .   T h e   n e u r a l   n e t w o r k   t o o l b o x   o f   M A T L A B   p r o v i d e s   t h e   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c e   ( G U I )   b a s e d   n e u r a l   n e t w o r k   p a t t e r n   r e c o g n i t i o n   t o o l   n p r t o o l ,   w h i c h   i s   e m p l o y e d   i n   t h i s   w o r k   f o r   r e c o g n i t i o n   o f   v a r i o u s   s i g n a t u r e s   o f   P Q ,   a s   g e n e r a t e d   a b o v e .   T h e   t w o - l a y e r   f e e d - f o r w a r d   n e t w o r k   a r c h i t e c t u r e   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 ,   c o m p r i s e d   o f   s i g m o i d   h i d d e n   a n d   o u t p u t   n e u r o n s   ( n e w p r ) .     6 4   n e u r o n s   a r e   t a k e n   i n   i n p u t   l a y e r   b e c a u s e   s i z e   o f   e a c h   i n p u t   s i g n a t u r e   m a t r i x   i s   6 4 x 1 .   S i n c e ,   0 5   t y p e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   d i v i d e d   i n   1 5   c l a s s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   a r e   c o n s i d e r e d   f o r   r e c o g n i t i o n   p u r p o s e   i n   t h i s   w o r k ;   s o ,   t h e r e   a r e   1 5   n e u r o n s   i n   t h e   o u t p u t   l a y e r .   T h e   n u m b e r   o f   n e u r o n s   o p t e d   f o r   h i d d e n   l a y e r   a r e   b a s e d   o n   h i t   a n d   t r i a l .   F i r s t ,   0 5   n e u r o n s   a r e   t a k e n   f o r   h i d d e n   l a y e r s   a n d   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   n e u r a l   n e t w o r k   i s   e v a l u a t e d   a n d   t h e n   t h e   n u m b e r   i s   i n c r e a s e d   i n   i n c r e m e n t   o f   0 5   n e u r o n s   u p   t o   m a x i m u m   3 0   n e u r o n s .   S i n c e ,   w e   w a n t   t o   c o n f i r m   t h e   o u t p u t s   o f   n e u r a l   n e t w o r k   b e t w e e n   0   a n d   1   f o r   r e c o g n i t i o n   p u r p o s e ,   s o   s i g m o i d   t r a n s f e r   f u n c t i o n   a t   o u t p u t   l a y e r   i s   m o s t   a p p r o p r i a t e   i n   t h i s   c a s e .     S i m u l a t e d   S i g n a l   C o n t i n u o u s   W a v e l e t   T r a n s f o r m   A l g o r i t h m   t o   G e n e r a t e   P Q   S i g n a t u r e     A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k   R e c o g n i t i o n   R e s u l t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   A u g u s t   2 0 1 1   :     2 2 7     2 3 6   2 3 0                                     F i g u r e     2 .   A r c h i t e c t u r e   o f   t h e   t w o   l a y e r   f e e d   f o r w a r d   n e u a l   n e t w o r k       3 .   T h e   P r o p o s e d   A l g o r i t h m   3 . 1   C W T   b a s e d   A l g o r i t h m   f o r   G e n e r a t i n g   S i g n a t u r e s   o f   P Q   D i s t u r b a n c e s   T h e   C o n t i n u o u s   W a v e l e t   T r a n s f o r m   ( C W T )   i s   a   t i m e - f r e q u e n c y   r e p r e s e n t a t i o n   o f   s i g n a l s .   I t   i s   c o n v o l u t i o n   o f   a   s i g n a l   s ( t )   w i t h   a   s e t   o f   f u n c t i o n s ,   w h i c h   a r e   g e n e r a t e d   b y   t r a n s l a t i o n s   a n d   d i l a t i o n s   o f   a   m a i n   f u n c t i o n .   T h e   m a i n   f u n c t i o n   i s   k n o w n   a s   t h e   m o t h e r   w a v e l e t   a n d   t h e   t r a n s l a t e d   o r   d i l a t e d   f u n c t i o n s   a r e   c a l l e d   w a v e l e t s .   M a t h e m a t i c a l l y ,   t h e   C W T   o f   a   s i g n a l   x ( t )   i s   g i v e n   b y   ( 1 ) :         µ µ - Y = = d t t t x b a W b a x C W T b a x ) ( ) ( ) , ( ) , ( * , y   ( 1 )       W h e r e ,             - Y = a b t a t b a 2 / 1 , ) ( y     ( 2 )     H e r e ,   b   i s   t h e   t i m e   t r a n s l a t i o n   a n d   a   i s   t h e   d i l a t i o n   ( s c a l e )   o f   t h e   w a v e l e t   a n d   b o t h   a r e   r e a l   n u m b e r s .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 ,   t h e   C W T   c o e f f i c i e n t s   o f   p u r e   s i g n a l   a r e   c a l c u l a t e d   a n d   t a k e n   a s   r e f e r e n c e   a n d   t h e   C W T   c o e f f i c i e n t s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   s i g n a l   a r e   s u b t r a c t e d   f r o m   i t ,   w h i c h   g i v e s   t h e   d i f f e r e n c e   c o e f f i c i e n t   m a t r i x   ( D C M ) .   O n   c a r e f u l   i n v e s t i g a t i o n   o f   D C M ,   i t   r e v e a l s   t h a t   t h e   s c a l e / r o w   w i s e   v a l u e   o f   c o e f f i c i e n t s   o f   D C M   f o l l o w   a   p a r t i c u l a r   p a t t e r n   f o r   a   p a r t i c u l a r   P Q   d i s t u r b a n c e   a c c o r d i n g   t o   t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   d i s t u r b a n c e .   T h e r e f o r e ,   t h e   c o e f f i c i e n t s   o f   e a c h   r o w   o f   D C M   a r e   s u m m e d ,   w h i c h   g i v e s   a   m a t r i x   n a m e d   a s   t h e   u n i q u e   f e a t u r e   m a t r i x   ( U F M ) .     I t   i s   s h o w n   t h a t   t h e   U F M   p o s s e s   a   u n i q u e   f e a t u r e   f o r   a   p a r t i c u l a r   P Q   d i s t u r b a n c e .   T h i s   f e a t u r e   o n   p l o t t i n g   g i v e s   u n i q u e   p a t t e r n   f o r   a   p a r t i c u l a r   t y p e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e .   T h e s e   u n i q u e   p a t t e r n s   c a n   b e   t r e a t e d   a s   s i g n a t u r e s   o f   t h e i r   r e s p e c t i v e   P Q   d i s t u r b a n c e .   i t   i s   a l s o   o b s e r v e d   t h a t   t h e   s i z e   o f   t h i s   p a t t e r n   v a r i e s   i n   p r o p o r t i o n   t o   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   d i s t u r b a n c e   b u t   t h e   s h a p e   r e m a i n s   t h e   s a m e   f o r   o n e   p a r t i c u l a r   t y p e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e .   X 1   X 2   X 3   X N   S 1   S 2   S 1 5   X N - 1   I n p u t   L a y e r   ( 6 4   n e u r o n s )   H i d d e n   L a y e r   ( 3   n e u r o n s )   O u t p u t   L a y e r   ( 5   n e u r o n s )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N e u r a l   N e t w o r k   B a s e d   I n d e x i n g   a n d   R e c o g n i t i o n   o f   P o w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   ( M a n o j   G u p t a )   2 3 1                                                               F i g u r e   3 .   A l g o r i t h m   f o r   g e n e r a t i n g   s i g n a t u r e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s         3 . 2   G e n e r a t i o n   o f   S i g n a t u r e s   o f   P Q   D i s t u r b a n c e s   I n   t h i s   s e c t i o n ,   t h e   g e n e r a t i o n   o f   s i g n a t u r e   o f   s a g   i s   e x p l a i n e d   i n   l e n g t h ,   w h e r e a s   o t h e r   P Q   s i g n a t u r e s   a r e   o b t a i n e d   a f t e r   r e p l i c a t i n g   t h e   s a m e   p r o c e s s .   A l t h o u g h ,   t h e   s a g   a n d   i n t e r r u p t i o n   a r e   t h e   t w o   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   b u t   t h e y   a r e   c h a r a c t e r i z e d   a s   a   s i n g l y   t y p e   o f   d i s t u r b a n c e   i n   t h i s   p a p e r   o w i n g   t o   t h e i r   a k i n   s t a n c e   o f   p r o d u c i n g   s i g n a t u r e   o f   s i m i l a r   s h a p e   a s   b o t h   a r e   a s s o c i a t e d   t o   v o l t a g e   d i p .   P u r e   s i n u s o i d a l   s i g n a l   i s   g e n e r a t e d   s y n t h e t i c a l l y   a n d   s h o w n   i n   F i g u r e   4   a n d   c a n   b e   v i s u a l i z e   a s   m a t r i x   P   o f   d i m e n s i o n   o f   1 x 5 1 2   i s   o b t a i n e d   f o r   t h e   p u r e   s i g n a l .   S i m i l a r l y ,   t h e   d i s t u r b a n c e   s i g n a l s   o f   s a g   w i t h   d i f f e r e n t   m a g n i t u d e   ( i . e .   s a g - 0 . 2   p u ,   s a g - 0 . 6   p u . ,   s a g - 0 . 8   p u .   a n d   i n t e r r u p t i o n )   a r e   g e n e r a t e d   b y   p r o g r a m m i n g   i n   M A T L A B   a s   s h o w n   i n   F i g u r e s     5 ( a ) ,   5 ( b ) ,   5 ( c )   a n d   5 ( d )   a n d   a c c o r d i n g l y   m a t r i x e s   o f   d i m e n s i o n   o f   1 x 5 1 2   a r e   o b t a i n e d   f o r   e a c h   o f   t h e   d i s t u r b a n c e   s i g n a l   o f   s a g   w i t h   d i f f e r e n t   m a g n i t u d e .   C W T   c o e f f i c i e n t   m a t r i x   o f   p u r e   s i n u s o i d a l   s i g n a l   a n d   e a c h   d i s t u r b a n c e   s i g n a l   o f   s a g   i s   o b t a i n e d   a s   m e n t i o n e d   i n   a l g o r i t h m .   T h e   d i m e n s i o n s   o f   t h e s e   m a t r i x e s   a r e   6 4 x 5 1 2 .   T h e n ,   t h e   D C M   i s   o b t a i n e d   b y   s u b t r a c t i n g   C W T   c o e f f i c i e n t   m a t r i x   o f   e a c h   o f   t h e   d i s t u r b a n c e   s i g n a l   o f   s a g   f r o m   c o r r e s p o n d i n g   m a t r i x   o f   p u r e   s i n u s o i d a l   s i g n a l ,   w h i c h   g i v e s   d i m e n s i o n   o f   6 4 x 5 1 2   f o r   D C M .   T h e r e a f t e r ,   U F M   i s   c a l c u l a t e d   b y   s u m m i n g   c o e f f i c i e n t s   o f   e a c h   r o w   o f   D C M ,   w h i c h   g a v e   U F M   o f   d i m e n s i o n s   o f   6 4 x 1 .   T h e s e   6 4   d a t a s   a r e   p l o t t e d   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e i r   r o w   n u m b e r   ( i . e .   s c a l e s   o f   C W T )   a n d   t h e   p a t t e r n s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e s     5 ( e ) ,   5 ( f ) ,   5 ( g )   a n d   5 ( h )   a r e   o b t a i n e d   f o r   t h e i r   r e s p e c t i v e   d i s t u r b a n c e   s i g n a l s   ( i . e .   s a g - 0 . 2   p u ,   s a g - 0 . 6   p u . ,   s a g - 0 . 8   p u .   a n d   i n t e r r u p t i o n ) .   I t   i s   c l e a r ,   t h a t   t h e   s h a p e   o f   a l l   t h e   p a t t e r n s   i s   s a m e   a s   s h o w n   i n   F i g u r e s     5 ( e ) ,   5 ( f ) ,   5 ( g )   a n d   5 ( h ) .   T h e s e   p a t t e r n s   a r e   p l o t t e d   o n   a   s i n g l e   g r a p h   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6   a n d   i t   r e v e a l s   t h a t   t h e   s h a p e   o f   a l l   t h e   p a t t e r n s   i s   e x a c t l y   s a m e .   T h i s   u n i q u e   s h a p e ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   7   c a n   b e   t a k e n   a s   t h e   s i g n a t u r e   f o r   t h e   s a g   a n d   i n t e r r u p t i o n   d i s t u r b a n c e   o f   P Q .       0     6 4 1 2 8 1 4 7 1 9 2 2 5 6 3 2 0 3 6 8 3 8 4 4 4 8 5 1 2 - 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 T i m e   i n   s e c . M a g n i t u d e   ( p u )     F i g u r e   4 .   P u r e   s i n u s o i d a l   s i g n a l   S c a l e   w i s e   s u m s   o f   c o e f f i c i e n t s   o f   a l l   t h e   r o w s   D i f f e r e n c e   c o e f f i c i e n t   m a t r i x   ( D C M )   U n i q u e   p a t t e r n   f o r   t h e   g i v e n   P Q   D i s t u r b a n c e   S i g n a l     U n i q u e   f e a t u r e   m a t r i x   ( U F M )     P u r e       S i n u s o i d a l   S i g n a l   P Q   D i s t u r b a n c e   S i g n a l   C W T   C W T   +   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   A u g u s t   2 0 1 1   :     2 2 7     2 3 6   2 3 2   F i g u r e   5 .   T h e   d i s t u r b a n c e   s i g n a l s   o f   s a g   w i t h   d i f f e r e n t   m a g n i t u d e ;   ( a )   s a g   -   0 . 2   p u ,   ( b )   s a g   -   0 . 4   p u ,   ( c )   s a g   -   0 . 6   p u ,   ( d )   i n t e r r u p t i o n ,   ( e )   p a t t e r n   o f   s a g   -   0 . 2   p u ,   ( f )   p a t t e r n   o f   s a g   -   0 . 4   p u ,   ( g )   p a t t e r n   o f   s a g   -   0 . 6   p u ,   a n d   ( h )   p a t t e r n   o f   i n t e r r u p t i o n .     0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 - 5 0 5 1 0 1 5 2 0 S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M     I n t e r r u p t i o n   S a g   0 . 8   p u S a g   0 . 6   p u S a g   0 . 2   p u   F i g u r e   6 .   P a t t e r n s   f o r   i n t e r r u p t i o n   a n d   s a g   -   0 . 2 ,   0 . 6   a n d   0 . 8   p u .     0 2 0 4 0 6 0 8 0 - 5 0 5 1 0 1 5 S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M       F i g u r e   7 .   S i g n a t u r e   f o r   s a g   0 6 4 1 4 7   1 9 2 2 5 6 3 2 0 3 6 8 4 4 8 5 1 2 - 1 0 1 T i m e   i n   s e c .   M a g n i t u d e   ( p u )   ( a )   0 2 0   4 0 6 0 8 0 - 5   0 5 S c a l e   o f   C W T   D a t a   o f   U F M ( e )   0 6 4 1 4 7   1 9 2 2 5 6 3 2 0 3 6 8 4 4 8 5 1 2 - 1 0 1 T i m e   i n   s e c .   M a g n i t u d e   ( p u )   ( b )   0 2 0   4 0 6 0 8 0 - 1 0 0 1 0   S c a l e   o f   C W T   D a t a   o f   U F M ( f ) 0 6 4 1 4 7   1 9 2 2 5 6 3 2 0 3 6 8 4 4 8 5 1 2 - 1 0 1 T i m e   i n   s e c .   M a g n i t u d e   ( p u )   ( c ) 0 2 0   4 0 6 0 8 0 - 2 0 0 2 0   S c a l e   o f   C W T   D a t a   o f   U F M ( g )   0 6 4 1 4 7   1 9 2 2 5 6 3 2 0 3 6 8 4 4 8 5 1 2 - 1 0 1 T i m e   i n   s e c .   M a g n i t u d e   ( p u )   ( d )   0 2 0   4 0 6 0 8 0 - 2 0 0 2 0   S c a l e   o f   C W T   D a t a   o f   U F M ( h )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N e u r a l   N e t w o r k   B a s e d   I n d e x i n g   a n d   R e c o g n i t i o n   o f   P o w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   ( M a n o j   G u p t a )   2 3 3   T h e   s i g n a t u r e s   o f   f i v e   t y p e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   a r e   g e n e r a t e d   a f t e r   r e p l i c a t i n g   a b o v e   a l g o r i t h m   a n d   s h o w n   i n   F i g u r e   8 .         F i g u r e     8 .   ( a )   S i g n a t u r e   f o r   s a g   a n d   i n t e r r u p t i o n ,   ( b )   s i g n a t u r e   f o r   s w e l l ,   ( c )   s i g n a t u r e   f o r   t r a n s i e n t   ( d )   S i g n a t u r e   f o r   h a r m o n i c s ,   a n d   ( e )   s i g n a t u r e   f o r   f l i c k e r .       F i g u r e   6   r e v e a l s   t h a t   t h e   s i z e   o f   t h e   s i g n a t u r e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   m a g n i t u d e   o f   t h e   d i s t u r b a n c e .   T h i s   f e a t u r e   m a k e s   t h i s   a l g o r i t h m   u n i q u e   b e c a u s e   i t   i s   c a p a b l e   o f   g i v i n g   i n f o r m a t i o n   a b o u t   t h e   l e v e l   o f   d i s t u r b a n c e .   H e n c e ,   e a c h   o f   t h e s e   f i v e   d i s t u r b a n c e s   i s   f u r t h e r   d i v i d e d   i n   t h r e e   s u b   c l a s s e s   o f   d i s t u r b a n c e   d e p e n d i n g   o n   t h e i r   m a g n i t u d e   i . e .   h i g h ,   m e d i u m ,   a n d   l o w .   T h e   l e v e l   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   i s   d e c i d e d   b y   d i v i d i n g   t h e   r a n g e   o f   m a g n i t u d e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   a s   m e n t i o n e d   i n   T a b l e   2   i n t o   t h r e e   c a t e g o r i e s .       T a b l e   2 .   I n d e x i n g   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s   N o .   P Q   D i s t u r b a n c e   I n d e x i n g   N a m e   T y p i c a l   M a g n i t u d e   1   S a g :   0 . 1   t o   0 . 9     S 1 :       H i g h   S a g   0 . 1     a m p l i t u d e   <   0 . 3   p u   S 2 :       M e d i u m   S a g   0 . 3     a m p l i t u d e   <   7   p u .   S 3 :       L o w   S a g   0 . 7     a m p l i t u d e     0 . 9   p u   2   S w e l l :   1 . 1   t o   1 . 8     S 4 :       H i g h   S w e l l   1 . 1     a m p l i t u d e   < 1 . 3   p u   S 5 :       M e d i u m   S w e l l   1 . 4     a m p l i t u d e   < 1 . 7   p u   S 6 :       L o w   S w e l l   1 . 7     a m p l i t u d e   < 1 . 8   p u   3   T r a n s i e n t :   0   t o   8   p u .     S 7 :       H i g h   T r a n s i e n t   0     a m p l i t u d e   <   2   p u   S 8 :       M e d i u m   T r a n s i e n t   2     a m p l i t u d e   <   6   p u   S 9 :       L o w   T r a n s i e n t   6     a m p l i t u d e   <   8   p u   4   H a r m o n i c s :   0   t o   0 . 2   p u .     S 1 0 :   H i g h   H a r m o n i c s   0     a m p l i t u d e   <   0 . 5   p u   S 1 1 :   M e d i u m   H a r m o n i c s   0 . 5     a m p l i t u d e   <   1 . 5   p u   S 1 2 :   L o w   H a r m o n i c s   1 . 5     a m p l i t u d e   <   2   p u   5   F l i c k e r :   0 . 0 0 1   t o   . 0 7   p u     S 1 3 :   H i g h   F l i c k e r   0 . 0 0 1     a m p l i t u d e   <   0 . 0 1   p u   S 1 4 :   M e d i u m   F l i c k e r   0 . 0 1     a m p l i t u d e   <   0 . 1   p u   S 1 5 :   L o w   F l i c k e r   0 . 1     a m p l i t u d e   <   0 . 7   p u   0   2 0 4 0 6 0 8 0 - 5 0   5   1 0 1 5 ( a ) S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M   0   5 0 1 0 0 - 1 5 - 1 0 - 5 0 5 ( b ) S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M   0   5 0 1 0 0 - 0 . 1 - 0 . 0 5 0   0 . 0 5   0 . 1 ( c ) S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M   0   5 0 1 0 0 - 2 0   0   2 0 4 0 ( d ) S c a l e   o f   C W T   D a t a   o f   U F M   0   5 0 1 0 0   - 4 0   - 2 0   0 2 0 4 0 ( e ) S c a l e   o f   C W T D a t a   o f   U F M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   A u g u s t   2 0 1 1   :     2 2 7     2 3 6   2 3 4 4 .   R e s u l t s   a n d   D i s c u s s i o n   T h e   f o r m u l a t e d   n e t w o r k   w a s   t r a i n e d   w i t h   4 5   s a m p l e s   o f   P Q   s i g n a t u r e s   c o n s i s t i n g   o f   0 3   s a m p l e s   p e r   d i s t u r b a n c e   c l a s s   f o r   t o t a l   1 5   d i s t u r b a n c e s   c l a s s e s   f o r m e d   f r o m   d i f f e r e n t   m a g n i t u d e s   o f   s a g ,   s w e l l ,   t r a n s i e n t ,   h a r m o n i c s ,   a n d   f l i c k e r .   T h e   t h r e e   s a m p l e s   t a k e n   f o r   t r a i n i n g   f o r   a   p a r t i c u l a r   t y p e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   b e l o n g   t o   o n e   f r o m   e a c h   s u b - c l a s s   o f   h i g h ,   m e d i u m   a n d   l o w   l e v e l   o f   i n d e x i n g .   T h e   n u m b e r   o f   s a m p l e s   f o r   t r a i n i n g ,   v a l i d a t i o n   a n d   t e s t i n g   w e r e   c h o s e n   r a n d o m l y   a s   g i v e n   i n   T a b l e   3 .       T a b l e   3 .   T h e   n u m b e r   o f   s a m p l e s   f o r   t r a i n i n g ,   v a l i d a t i o n ,   a n d   t e s t i n g   M o d e   S a m p l e s   i n   %   N u m b e r   o f   S a m p l e s   T r a i n i n g   7 0     3 3     V a l i d a t i o n   1 5     0 6     T e s t i n g   1 5     0 6         T h e   n e t w o r k   w a s   t r a i n e d   w i t h   s c a l e d   c o n j u g a t e   g r a d i e n t   b a c k p r o p a g a t i o n   t r a i n i n g   a l g o r i t h m .   I t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   9   t h a t   t h e r e   i s   p e r f e c t   h u g   i n   R O C   c u r v e s   t o   t h e   l e f t   a n d   t o p   e d g e s .   F u r t h e r ,   1 0 0 %   r e c o g n i t i o n   p e r f o r m a n c e   g i v e n   i n   c o n f u s i o n   m a t r i x   o f   t r a i n i n g ,   t e s t   a n d   v a l i d a t i o n   s h o w s   g o o d   p e r f o r m a n c e   o f   t r a i n i n g .           F i g u r e     9 .   R e c e i v e r   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i s t i c   ( R O C )       T h e   n e u r a l   n e t w o r k   w a s   t e s t e d   w i t h   n e w   s i g n a t u r e s   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s ,   w h i c h   w e r e   n o t   u s e d   i n   t r a i n i n g .   O n e   b y   o n e   t e s t i n g   o f   m o r e   t h a n   3 0   s u c h   s i g n a t u r e s   w a s   p e r f o r m e d   w i t h   t h i s   n e t w o r k   a n d   i t   i d e n t i f i e d   a l l   t h e   s i g n a t u r e s   c o r r e c t l y ,   g i v i n g   1 0 0 %   a c c u r a t e   i d e n t i f i c a t i o n .   B e s i d e s ,   w h e n   t h e   n e t w o r k   w a s   t e s t e d   t o   r e c o g n i z e   1 0 0   d i f f e r e n t   s i g n a t u r e s   a t   a   t i m e   t h e n   i t   g a v e   r e c o g n i t i o n   a c c u r a c y   o f   9 8 . 9 % .   T h e   n e t w o r k   r e a c h e d   t o   i t s   b e s t   v a l i d a t i o n   p e r f o r m a n c e ,   w h e n   g e n e r a l i z a t i o n   s t o p s   i m p r o v i n g   a f t e r   s o m e   i t e r a t i o n   a n d   t h e n   t h e r e   i s   a n   i n c r e a s e   i n   t h e   m e a n   s q u a r e   e r r o r   o f   t h e   v a l i d a t i o n   s a m p l e s .   T h e   e f f e c t   o f   v a r i a t i o n   o f   n u m b e r   o f   n e u r o n s   o n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   n e t w o r k   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 0 .   T h e   r e s u l t s   o f   t e s t i n g   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   4 .   I t   i s   e v i d e n t   t h a t   t h e   e f f e c t i v e   r e c o g n i t i o n   o f   t h e   P Q   s i g n a t u r e s   i s n t   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   n u m b e r   o f   n e u r o n s   u s e d   b y   t h e   n e u r a l   n e t w o r k .   S o ,   i t   i s   n o t   n e c e s s a r y   t o   h a v e   l a r g e   n u m b e r   o f   n e u r o n s   i n   h i d d e n   l a y e r .   T h e r e f o r e ,   t h e   i d e a l   s o l u t i o n   m a y   a l s o   b e   a c h i e v e d   w i t h   o n l y   0 5   n e u r o n s .   L e s s   n u m b e r   o f   n e u r o n   w i l l   a l s o   i n c r e a s e   t h e   c o m p u t a t i o n a l   e f f i c i e n c y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N e u r a l   N e t w o r k   B a s e d   I n d e x i n g   a n d   R e c o g n i t i o n   o f   P o w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   ( M a n o j   G u p t a )   2 3 5           ( a )   ( b )             ( c )   ( d )                                         ( e )   ( f )     F i g u r e     1 0 .   P e r f o r m a n c e   P l o t s   f o r   ( a )   5   n e u r o n s ,   ( b )   1 0   n e u r o n s ,   ( c )   1 5   n e u r o n s ,     ( d )   2 0   n e u r o n s ,   ( e )   2 5   n e u r o n s ,   a n d   ( f )   3 0   n e u r o n s       T a b l e   4 .   P e r f o r m a n c e   o f   n e u r a l   n e t w o r k   b a s e d   o n   n u m b e r   o f   n e u r o n s   S .   N o .   N o .   o f   n e u r o n s   i n   h i d d e n   l a y e r   B e s t   v a l i d a t i o n   p e r f o r m a n c e   O v e r a l l   a c c u r a c y   ( % )   M e a n   s q u a r e d   e r r o r     ( m s e )   e p o c h s   1   5   0 . 0 7 7 7 3 7 0 0 0   1 9   9 8 . 9   2   1 0   0 . 0 0 2 9 5 9 9 8 0   4 4   9 8 . 9   3   1 5   0 . 0 0 0 3 8 3 9 0 0   3 5   9 7 . 8   4   2 0   0 . 0 0 0 0 0 0 2 9 1   1 1 1   9 7 . 8   5   2 5   0 . 0 0 0 0 0 0 2 3 8   1 5 2   9 8 . 9   6   3 0   0 . 0 9 8 5 0 6 0 0 0   1 9   9 7 . 8       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   A u g u s t   2 0 1 1   :     2 2 7     2 3 6   2 3 6 5 .   C o n c l u s i o n   A   s y s t e m   f o r   r e c o g n i t i o n   o f   p o w e r   q u a l i t y   d i s t u r b a n c e s   w i t h   i t s   i n d e x i n g   u s i n g   n e u r a l   n e t w o r k   i s   p r e s e n t e d   i n   t h i s   p a p e r .   T h e   p r o p o s e d   s y s t e m   o f   g e n e r a t i o n   a n d   r e c o g n i t i o n   o f   s i g n a t u r e s   o f   v a r i o u s   P Q   d i s t u r b a n c e s   i s   c a p a b l e   o f   r e c o g n i t i o n   o f   v a r i o u s   P Q   d i s t u r b a n c e s   i . e .   s a g ,   i n t e r r u p t i o n ,   s w e l l ,   t r a n s i e n t ,   h a r m o n i c s ,   a n d   f l i c k e r   a l o n g   w i t h   i t s   i n d e x i n g   w i t h   a l m o s t   1 0 0 %   a c c u r a c y .   T h e   d i m i n u t i v e   e r r o r   m a y   b e   d u e   t o   s o m e   P Q   d i s t u r b a n c e ,   w h i c h   i s   a t   t h r e s h o l d   w i t h   o t h e r   t y p e   o f   P Q   d i s t u r b a n c e s .   I t   i s   a l s o   s h o w n   t h a t   t h e   o v e r a l l   a c c u r a c y   i s   n e a r l y   9 8 %   i r r e s p e c t i v e   o f   n u m b e r   o f   n e u r o n s   i n   t h e   h i d d e n   l a y e r .   T h e   e f f e c t   o f   c h a n g e   i n   l o c a t i o n   o f   P Q   d i s t u r b a n c e   o n   s h a p e   a n d   s i z e   o f   t h e   s i g n a t u r e s   i s   n o t   e x a m i n e d   i n   t h i s   w o r k   a n d   i t   i s   a   m a t t e r   t o   c o n t e m p l a t e   i t   i n   f u t u r e .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]     I EEE  St a n d a r d s   Bo a r d .   I EEE   St d .   1 1 5 9 - 1 9 9 5 .   I EEE  R e c o m m e n d e d   Pr a c t i c e   f o r   M o n i t o r i n g   El e c t r i c   Po w e r   Q u a l i t y .   N e w   Y o r k :   I EEE,   I n c .   J u n e ,   1 9 9 5 .     [ 2 ]     M c G r a n a g h a n   M F ,   Sa n t o s o   S.   C h a l l e n g e s   a n d   T r e n d s   i n   An a l y s e s   o f   El e c t r i c   Po w e r   Q u a l i t y   M e a s u r e m e n t   D a t a .   EU R ASI P   J o u r n a l   o n   Ad v a n c e s   i n   Si g n a l   Pr o c e s s i n g .   2 0 0 7 .   [ 3 ]     R i b e i r o   M V ,   Sz c z u p a k   J ,   I r a v a n i   M R ,   G u   I Y H ,   D a s h   PK ,   M a m i s h e v   AV.   Em e r g i n g   Si g n a l   Pr o c e s s i n g   T e c h n i q u e s   f o r   Po w e r   Q u a l i t y   Ap p l i c a t i o n s .   EU R ASI J o u r n a l   o n   Ad v a n c e s   i n   Si g n a l   Pr o c e s s i n g .   2 0 0 7 .   [ 4 ]     I b r a h i m   W R A ,   M o r c o s   M M .   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   Ad v a n c e d   M a t h e m a t i c a l   T o o l s   f o r   P o w e r   Q u a l i t y   Ap p l i c a t i o n s :   a   S u r v e y .   I E EE  T r a n s a c t i o n   o n   Po w e r   D e l i v e r y .   2 0 0 2 ;   1 7 ( 2 ) :   6 6 8 - 6 7 3 .   [ 5 ]     Sa n t o s o   S,   Po w e r s   EJ ,   G r a d y   W M .   El e c t r i c   Po w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e   D e t e c t i o n   U s i n g   W a v e l e t   T r a n s f o r m   A n a l y s i s .   I EEE - SP  I n t e r n a t i o n a l   Sy m p o s i u m   o n   T i m e - F r e q u e n c y   a n d   T i m e - S c a l e   An a l y s i s .   1 9 9 4 ;   1 6 6 - 1 6 9 .   [ 6 ]     T s e   N C F .   Pr a c t i c a l   Ap p l i c a t i o n   o f   W a v e l e t   t o   P o w e r   Q u a l i t y   A n a l y s i s .   I EEE  Po w e r   En g i n e e r i n g   So c i e t y   G e n e r a l   M e e t i n g .   2 0 0 6 :   5 .     [ 7 ]     Ka n i t p a n y a c h a r o e a n   W ,   Pr e m r u d e e p r e e c h a c h a r n   S.   Po w e r   Q u a l i t y   Pr o b l e m   C l a s s i f i c a t i o n   U s i n g   W a v e l e t   T r a n s f o r m a t i o n   a n d   Ar t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k s .   I E EE  R e g i o n   1 0   C o n f e r e n c e .   2 0 0 4 ;   3 :   2 5 2 - 2 5 5 .   [ 8 ]     Pe r u n i c i c   B,   M a l l i n i   M ,   W a n g   Z ,   L i u   Y ,   H e y d t   G T .   Po w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e   D e t e c t i o n   a n d   C l a s s i f i c a t i o n   U s i n g   W a v e l e t s   a n d   Ar t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k s .   8 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   H a r m o n i c s   a n d   Q u a l i t y   o f   Po w e r .   1 9 9 8 ;   7 7 - 8 2 .   [ 9 ]     Ba s u ,   Ba s u   B.   A n a l y s i s   o f   P o w e r   Q u a l i t y   Si g n a l s   b y   C o n t i n u o u s   W a v e l e t   T r a n s f o r m .   I EEE  Po w e r   El e c t r o n i c s   S p e c i a l i s t s   C o n f e r e n c e .   2 0 0 7 ;   2 6 1 4 - 2 6 1 8 .   [ 1 0 ]     G o n z a l e z   D ,   Ba l c e l l s   J ,   Bi a l a s i e w i c z   J T .   Ex p l o r a t i o n   o f   Ap p l i c a t i o n   o f   C o n t i n u o u s   W a v e l e t   T r a n s f o r m   t o   Po w e r   Q u a l i t y   A n a l y s i s .   I EE I n t e r n a t i o n a l   Sy m p o s i u m   o n   I n d u s t r i a l   El e c t r o n i c s .   2 0 0 8 ;   2 2 4 2 - 2 2 4 6 .     [ 1 1 ]     Pu l l a b h a t l a   S,   C h a n d e l   AK ,   Ka n a s o t t u   AN .   I n v e r s e   S - T r a n s f o r m   Ba s e d   D e c i s i o n   T r e e   f o r   Po w e r   Sy s t e m   F a u l t s   I d e n t i f i c a t i o n .   T EL KO M N I KA  I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g .   2 0 1 1 ;   9 ( 1 ) :   9 9 - 1 0 6   [ 1 2 ]     T a b o a d a   J D ,   C a b r e r a   J C ,   R a m o s   G ,   T o r r e s   M T .   Pa t t e r n   R e c o g n i t i o n   o f   Ph e n o m e n a   As s o c i a t e d   t o   Po w e r   Q u a I i t y   U s i n g   N e u r a l   N e t w o r k s .   I EEE/ PES  T r a n s .   D i s t r i .   C o n .   Ex p o s i t i o n :   L a t i n   Am e r i c a .   2 0 0 4 ;   1 - 5 .   [ 1 3 ]     Si u   H K ,   N g a n   H W .   Au t o m a t i c   Po w e r   Q u a l i t y   R e c o g n i t i o n   Sy s t e m   U s i n g   W a v e l e t   An a l y s i s .   I EE E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t r i c   U t i l i t y   D e r e g u l a t i o n ,   R e s t r u c t u r i n g   a n d   Po w e r   T e c h n o l o g i e s   ( D R PT   2 0 0 4 ) .   H o n g   K o n g .   2 0 0 4 ;   3 1 1 - 3 1 5 .     [ 1 4 ]     C e s a r   D G ,   Va l d o m i r o   VG ,   G a b r i e l   O P.   Au t o m a t i c   Po w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   D e t e c t i o n   a n d   C l a s s i f i c a t i o n   B a s e d   o n   D i s c r e t e   W a v e l e t   T r a n s f o r m   a n d   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e .   I EEE .   2 0 0 6 ;   1 - 6 .   [ 1 5 ]     W e i j i a n   H ,   W e i l i   H .   Au t o m a t i c   Po w e r   Q u a l i t y   R e c o g n i t i o n   a n d   An a l y s i s   Sy s t e m   U s i n g   W a v e l e t - b a s e d   N e u r a l   N e t w o r k .   2 7 t h   C h i n e s e   C o n t r o l   C o n f e r e n c e   ( C C C ) .   2 0 0 8 ;   2 2 2     2 2 5 .     [ 1 6 ]     G u p t a   R A ,   Ku m a r   R ,   G u p t a   M .   O b t a i n i n g   Pa t t e r n s   f o r   I d e n t i f i c a t i o n   o f   Po w e r   Q u a l i t y   D i s t u r b a n c e s   U s i n g   C o n t i n u o u s   W a v e l e t   T r a n s f o r m .   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   &   W o r k s h o p   o n   E m e r g i n g   T r e n d s   i n   T e c h n o l o g y   ( I C W ET ) .   I n d i a .   2 0 1 1 ;   1 :     3 9 5 - 3 9 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.