Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   3 ,  J un e   201 9 , pp.  1987 ~ 19 96   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v9 i 3 . pp1987 - 19 96          1987       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Eva lu ation o f  earth  f ault  l ocation  a lgo rithm in   me diu m vo l tage  distribu tion n etw or k  with   c orrecti on  t ec hn iqu e       N . S. B.  Jamil i ,  M . R.  Ad z m an ,  S.  R.  A.   R ah im ,  S. M . Z ali, M. Is a, H.   Ha n afi   School   of El ec tr i ca l   S y st em,  Uni ver siti   Malay si a P erl is ,   Ma lay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   J un  9, 20 16   Re vised N ov 20, 2 016   Accepte d Dec  11, 201 6       Thi s  pape r  foc u sed  on  stud y ing   an  al gorit hm   o f  ea rth  fau lt   locati on  in  th e   m edi um   volt age  distri buti on  netw ork.   In  power  s y stem  net work,   m ost   of  th e  ea rth   fau l t  oc c urs  is  a  singl e   li ne   to  gr oun d  fau lt.  A  m ed ium  volt ag e  distri buti on  ne t work  with  resista nce   e art h ing  at  the   m ai n  subs ta ti on  and  an   ea rth   fau l t  at t ached  a long  th e  di stribut ion  n et wo rk  is  m odel ed   in   ATP  Draw.   The   g ene r at ed   e art h  f aul t   is  sim ula t ed,   and  the   volt ag e  and   cur ren t  sign a l   produc ed  is  r ecorded.   Th e  e arth  fau lt   locati on   al gori thm  is  sim ula te d  an d   te sted   in  MA TLA B.   The  a cc ur a c y   of  the   ea r th  fau lt  locati on   a l gorit hm   is  te sted  at  seve r al   lo cations  an d  fau lt  resist an ce s.  A  poss ible   cor re ct ion   te chn ique   is  e xpla in ed  to  m i nimize   th e  err or.   Th e  result s   show   an  improvem ent   fa ult   lo cation distance esti m at ion   w it h  m ini m um   err or.   Ke yw or d s :   ATP   softwa re    Correct ion t echn i qu e     Fault l ocati on   Me diu m  v oltag e d ist rib utio n  netw ork   Copyright   ©   20 1 9  Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   N.   S.  B.  Jam ili,    School   of Elec tric al  System  En gi neer i ng,   Un i ver sit i M al ay sia  Per li s,   Pauh P utra  Cam pu s,  02 600 A rau, Pe rlis, Ma la ysi a.   Em a il :  nu rs haz li n@ stu den t m ai l.un im ap. ed u.m y       1.   INTROD U CTION     The  m ediu m   vo lt age  distri bu t ion   net wor k  is  the  m os t  sensiti ve  par t  of  the  distrib ution   net work.  It  is   because   m os t  of   t he  blac kout   exp e rience d  by  cust om ers  i s  cause d  by  di sturbance s  in  t he  m edium   vo lt age  netw ork.   M os t ly ,   weather  c ha ng e s  cases  a r e  the  m ai n  reaso n  f or   t he  el ect rical   power  supp ly   dist urban ce ,  especial ly   for  the  ov e rh ea d  li nes  that   locat ed  i n  the   f ores ts.  T hu s   a  reli able  netw ork  i s  re qu i red  du e   to  t he   increase d use  of ele ct rici ty  [ 1] .   The  fa ult  m ay   happe n  at   any  po i nt  in  a  pow er  syst e m .  The  fau lt   that  occ ur s  on   powe r  s yst e m   was   cl assifi ed  as  a  sy m m e tric al   fau lt   and  unsym m et rical   fau lt s.  The  sym m e tri cal   fau lt   is  w he re  al l  three  ph a ses  of   the  transm issi on   li ne  are  shor te d  tog et he r.   Wh il e  unsym m et rical   fau lt s   can   be  div i de d   into  th ree  cat egories;   sing le   li ne - to - gro und,  li ne - to - l ine  an d  do ub le   li ne - to - gro und  fau lt .  Ea rth  fa ult  accounts  f or  ab out  80%  of   the   distrib ution n et work fa ults,  w hich  m akes th e  d et ect in g  a nd locati ng of si ngle - phase ea rth fault i m po rtant  [2].   Ba sed  on  [ 3],  t he  researc her  s tud ie d  the  i ns ta ntane ous  sin gl e - phase - to - ea rt h  f ault  that occ ur s ,  a nd  the  fau lt   arc  t hat  disap pears  aut om atical ly   bec ause  of   t he  ra pid   c om pen sat ion   of   a rc  s uppr essi on  coil  c urrent .     To  s olv e   that  pro blem ,  they   use d  T SC  ( Thyr i stor  S witc he d  Ca pacit or s )  a ut om atic  tun in g  arc  s uppressi on  c oil  with  a  paral le l  resist or.  Wh il e   in  [ 4]  stu dies  exp la ine d  a bout   the  unr el ia bili ty   of   the  l ocal iz at ion   crit eri ons  in   Po li sh   m edium  vo lt age  powe r   distrib ution   ne tworks .  A  ne w   adap ti ve  al gor it h m   b ased  on   the  wa velet   an al ysi s   enab li ng  detect ion   of  sp eci fic  dynam ic s  of   t he  m easur ing   s ign al   duri ng   in te rm it te nt  eart h  fa ults  is  pr oduce d.   In   [ 5]  stu dies  a bout  a n  ea rth  f ault  distance   e stim ation   by  usi ng   t ransi ent  s ign al   bu t  m or e   fo c us e d  on  is olate d  and   c o m pen sat ed  ne utral  in  m edium   vo lt age  netw ork.   Wor k  in  [6 ]   pro pose d  a  schem e  to  locat e  an  eart h  fau lt  in  un ea rthe d  or  a  com pen sat ed  ne utral  m ed ium   vo lt age  ( MV)  net wor k  us in g  tran sie nt   sign al   recor de d  from   MV/LV  s ub sta ti on s.  T he  al gorithm   app li es  con ti nu ou s  w avelet   Transf orm   (CW T)  t o  locat e  the  do m inant  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   2019  :   1987   -   1996   1988   charge  tra ns ie nt   fr e qu e ncy  a nd  the n  fast  F ou rier  tra nsfo rm   (F FT)  to  e xtract   coe ff ic ie nts  t o  be  us e d  i n  the   fau lt  locat ion   schem e.    Anothe r  resea r cher   [ 7],  stu di es  about  high - i m ped ance  fa ul ts  (H IF s )  w hi ch  pro duc e  a  sm a ll   fau l t   current,  t hus  not  detect able  by   so m e  ov ercurre nt  protect io n  de vices.  To  so lve  t hat  pro blem ,  the  researche r   analy zed  the  data  by  co nv e rting   the  har m on ic   analy sis  of   c urren t  wa vefor m s  in  the  MATLAB  by   us ing  Four ie r  tra nsfo rm .  Also ,  resea rch e r   in  [8 ]   stu dies  ab ou t  dete ct ion   an d  ident ific at ion   of   high  i m ped ance  f aults  in  po wer  net w orks,  but  t he  r esearche r  us e d  the  wa velet   outp ut  to   co ns tr uct  a  detect ion  crit erio n  a nd  us e d  a n  al gorithm  to  de te rm ine the  faul te d  phase a nd  feed e r.     Accor ding  to  [ 7],   fau lt   locat ion   te c hn i qu es  for  distrib utio n  networ ks   ha ve   been   cl assifi ed  into  th ree   diff e re nt  gro ups:  f undam ental   fr e qu e ncy  m easur em ents,  high - fr e quen cy   m easur em e nts  an d  t he  use   of   arti fici al   intel lig ence   ( AI).  Re ferrin g  to  [ 9],  the  sho rt - ci rc ui t  fau lt ,  r el ia bl e  earth  fa ult  in dicat or s   are   la ckin g,  and   t he  fa ult  distance  c om pu ta ti on   is  sti ll   an  ope n  issue  for  util it ie s.  Ba sed  on  resear cher   wor k  in  [ 9]  the  researc her   us es   vo lt age  an d  a  current  sig nal;  pr e fau lt ,  fa ult,  and   po st - fa ult  to  fin d  the  fau l t  locat io n.   Fig ur e  1  sh ows  the  net work m od el  u s ed fo r fault  distance cal c ulati on .            Fig ure   1 .   Sim ple sch em a o f  t he  n et w ork  m od el  u se d  f or  fa ul t dista nce calc ulati on   [ 10 ]       Ba sed on   [1 1 ]   stud ie s,  the  res earche r  m od el ed  the  netw ork  i n  PS D AC/EM TDC whic h  ha s stud ie d o n  the  sim ulatio n,  va ryi ng   gro und  resist ivit y,  fa ult  resist ance,  fau lt   ty pe   and  the  lo cat ion   of   t he   fau lt .     The  resea rch e r   us es  pr e fa ult  and   fa ult  sign a l  to  find   the  lo cat ion   of  the  f ault.  Figure  2  sh ows  the  sim ulate d  vo lt age  a nd   c urre nts  sign al   in   pr efa ult  and   f ault  conditi on s   du ri ng  a  sing l e  li ne - to - gro und  fa ult  with  a  fau lt   resist ance  of 5Ω.           Figure  2. Sim ulate d  volt age a nd curre nt si gnal  d uri ng si ng l e li ne  to  gro un d fault       2.   RESEA R CH MET HO D     Figure  3  sho w s  the  schem at i c  diag ram   of   m od el le d  si m ple   p ower  netw ork  m od el ed  i n  AT P  dra w.     It  co ns ist s  of  three   phase  s ource  al te r natin g  cu rr e nt  ( AC ),   ste p  do wn   t ran s f or m er,   thr ee - phase  distri bu ti on   li ne,  and l oa d.             P r ef au lt       Fau lt       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Eva lu atio n of e ar th  fa ult l oca t ion   algorit hm i n med i um vo lt ag e  d ist rib utio n n et work wi th … ( N. S . B . J amil i )   1989     Fig ure   3 .   Sc he m at ic  d ia gr am   of sim ple p ower  netw ork  m od el ed   i n ATP D raw       2.1.   Fau lt  loc at i on alg orit hm   Accor ding  to  [ 12 ] ,  base d  on   t he  e qu i valent  c ircuit   sho wn   i n  Figure  4,   fau lt   locat ion   e stim at ion   ( 1)  is  dev el op e d.           Figure  4. The  s ymm et rical  co m po nen t m od e l of a ra diall y o per at e d netw ork for the  con ve ntion al   fa ult  locat ion  m et hod       0 1 2 1 _ 1 3 f f f L f R F a u lt L o c a tio n I Z Z Z Z I V I     (1)                                           V f  is  the  fau lt   phase  volt age,   I f  is  the  fau lt   c urren t,   I L  is  t he  l oad  c urren t,   Z 0 ,  Z 1 ,   an d  Z 2  are   the  ze r o - ,  po sit ive -   a nd  ne gative -   seq ue nce  im ped ance s  of  the  li ne   pe r  km ,  an d  R f  is  the  fa ult  resist ance.  I n  [ 13] ,  a   fau lt   resist ance  val ue   can  be  deter m ined  by  us in g  (2).   R f  is  the  fau lt   resist ance ,  V s  is  the  fau lt   ph a se  vo lt a ge  and   I s  is   the f a ult cu rr e nt .     s s f I V R                ( 2)     2.2.   Co rrec tio n fa cto r   To  m ini m iz e  t he  erro r  of  fa ult  locat ion   an d   f ault  resist ance,   a  li near   and   pa raboli c  regres sion   is  us e d  to  generate   eq uations.  From   curve  fitt ing   a pp li cat io n  too l   in  MATLAB ,   under   ‘APPS ’   sect ion ,  a  sta ti sti cal  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   2019  :   1987   -   1996   1990   so luti on  can  be   dev el ope d.   By   us in g  m e tho d  of   le ast   square s,  the  coe ff ic ie nts  m   (sl op e )  a nd  b   (y - inte rce pt)  of   the straig ht li ne  equati on ca n be  form ed.     y=  mx  +  b                 ( 3)     Figure  5  sho w s  the   li ne  fit  pl ot  based  on  Ta ble  1  data.  T he   strai ght  li ne   is  plo t   by  us i ng  t he  act ual  value  ver s us   t he   cal culat ed  va lue.  T he  strai ght  li ne  eq uatio n  f or m ed  is  use d  as  c orrecti on  fact or   in  t his   work.  It  is  use d  to  m inim iz e  the  eart h  fau lt   locat i on  erro r.   T able  1  sh ows   an   exa m ple  data  us ed   to  de velo p  e quat io n  to m ini m iz e the f a ult resist an ce erro r.   Wh il e  Tab le   2  s how s  the s umm ary  of the  fitt ed  li ne  p lot i n  Fi gure  5 .       Table  1.   Sam pl e D at a  of Fa ult Re sist ance   Actu al Value  (Ω )   Calcu lated  Value  ( Ω)   20   2 2 .55 2   40   4 4 .39 9   60   6 3 .08 2   80   8 3 .04 9           Figure  5. Line  fit plot       Table  2.   Su m m ary f or the  Plot te d  Line  Fit   Linear  m o d el Poly 1 :   = p1 * x  +  p 2   p1   = 0.9 5 4 2  ( 0 .92 3 7 ,  0 .98 4 6 )   p2   =  - 0 .41 4 4  ( - 1 .65 8 ,  0 .82 9 2 )   Go o d n ess  o f  f it:   SSE   R - sq u are   Ad ju sted  R - sq u are   RMSE     =7 .13   =0 .99 9   =0 .99 8 8   =1 .09       By   ref err i ng   to   Table  2,   f ro m   [14]  err or  sum   of   sq ua res  ( SSE)   ca n  be  c al culat ed  by  pe rfor m ing   (4) .   Wh e re  SST  is t he  total  su m  o f  sq ua res,   SST R   is t he  treatm e nts su m  o f  sq ua res,   w hile  SSBL  is t he  blo ck  su m  o f   the s qu a res.      SSE =  SST   – SS TR  –   SS B L   (4)      R - s quar e d  is  a  sta ti sti cal   m easur e  of  how  cl os e  the   data  are  to  the  fitt ed  re gressi on  li ne.    The  de finiti on  of   R - squ ar e d  is  fairly   strai ght - for ward;  it   is   the  per ce ntag e  of   the  resp on se  var ia ble  vari at io n  that i s explai ne d by a li nea r  m od el .  Or  [15]:       R - s quar e d =  SSTR  / SST     (5)      R - s quar e d  is  al ways  bet wee n  0  a nd  100% .  0%  i nd ic at es  that  the   m od el   ex plains   none  of  the   var ia bili ty   of   the  res pons e   data  ar ound  it s  m ean.  W hil e  100%   in di cat es  that  the  m od el   exp la in s  al l  the  var ia bili ty  o f  t he resp onse  da ta  arou nd it s m ean.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Eva lu atio n of e ar th  fa ult l oca t ion   algorit hm i n med i um vo lt ag e  d ist rib utio n n et work wi th … ( N. S . B . J amil i )   1991   As  the  num ber  of   re gr es sors  increase s,  the  R 2   value  al so   i nc reases,  s o  R 2   c annot  be  a  us e f ul  m easur e  for  the  goodne ss  of   m od el   fit.   Ther e f or e,   R 2   is  adjusted  f or   the  n um ber   of  exp la nato ry  va riables  in  t he  m od el .  The  a dju ste d  R 2   is def in ed  as i n  e qu at io n [ 16 ] :     2 1 1 22 11 11 n R p n RR adj n p n p                     ( 6)     The  RM SE  a  way  of  est i m ating   the  dif fer e nce  bet ween   t he  val ues  pr e di ct ed  by  a  sta ti sti cal   m od el   and the m easure d valu es  fro m  the actu al  syst e m  [ 14] .     11 SSE R M S E kn                (7)     The  sta ti sti cal  so luti on  for fa ult resist ance  less tha n 100Ω   is give n  as:     Ne w_R f  =  ( R f *0. 9542)   -   0.4 144                ( 8)     2.3.   Accur at e  regi on   A  cy cl e  of   a  fa ulted  Vs ,  Is   an d  I L   sig nal  consi sts  of   400  sa m ples  is  us ed  in  ( 1)   a nd   the  r esult  of   fa ult   locat ion   est im a ti on   is  pr ese nt ed  in  a  sign al   fo rm   as  sh own  in  Fig ur e  6.  Figure  6  sho w s  the  est i m a ted   fau lt   locat ion   at  2k m  f ro m  the su bst at ion . Fault  l ocati on is  deter m ined  by  obse rv i ng the acc ur at e reg i on.           Figure  6. Fa ult dista nce  esti m at ion   for fault   at  2 km  f r om  t he  m easur ing   po int       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   Seve ral te sts h ave  been co nd ucted  t o  te st t he  accu racy an d suit abili ty  o f  the alg ori thm  to  the circ uit.     3.1.   Sa mpli n g freq uency   This  te st  was  done  t o  fin d  t he  m os t  su it ab le   m et ho d  an d  sam pling   f requen cy   t o  l ocate  the  f aul t   locat ion .  T he  al gorithm   has  been   te ste d  with  a  sam pli ng   fr e quency  of   10kHz  up  to  50kHz  wit h  5kHz  increm ent.  For   exam ple,  bas ed  on  acc ur at e   re gion  as   sho wn  in  Fig ur e   6  the   m edian,  m ean  and  fix   fa ult  distance  of  tha t  reg i on  is  1.982k m ,  1.9 84km   and  2.0 00 km   r especti vely .  F or  fi x  fau lt   distance,  t he  posit io n  for   data  colle ct ed  is  diff e re nt  de pe nds  on  the  num ber   of   the  sa m ples  fo r  te ste d  sam pling   fr e qu e ncies,  th en  after  a   sam pling   fr e quency  was  c hose n,   the   fix e d  sam ple  nu m ber   is  us e d  for  eve ry  te st.  F or   e xam ple,  ba sed  on  Figure  6,   116  is  the  us e d  sa m ple  nu m ber .  The  sam pling   fr e qu e ncy   we r e  te ste d  on  f our  dif fer e nt  di sta nces  (2km ,  4k m ,  6k m ,   and   8k m ).   The  fa ult  resist ance  us e d  in  this  si m ulati on   is  1Ω,   and   loa d  of   83kVA .  Table  3  sh ows  t he  res ul t  of   the  sim ul at io n  an d  Fi gure  7  s hows  t he   diff e re nce  in  per ce ntage  bet ween   act ual  di sta nce  and esti m a te d  distance  with t hr ee  d if fer e nt  m et ho ds.              Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   2019  :   1987   -   1996   1992   Table  3.  Res ults o f  Fa ult l ocat ion   Estim at ion   te ste d  with  D if fer e nt Sam pling  F re qu e ncies  and D ist a nces   Fau lt  lo catio n   2 k m   4 km   6 k m   8 k m   Sa m p lin g   f req   Mean   Median   Fix   Mean   Median   Fix   Mean   Median   Fix   Mean   Median   Fix   10k   1 .97 5   1 .97 4   1 .99 9   3 .95 9   3 .95 7   3 .99 9   5 .94 2   5 .94 0   5 .99 9   7 .92 5   7 .92 1   7 .99 9   15k   1 .99 9   1 .98 2   2 .00 0   3 .99 8   3 .97 1   4 .00 1   5 .99 7   5 .95 9   6 .00 2   7 .99 6   7 .94 6   8 .00 3   20k   1 .98 4   1 .98 2   2 .00 0   3 .97 4   3 .97 0   4 .00 1   5 .96 4   5 .95 7   6 .00 2   7 .95 3   7 .94 4   8 .00 3   25k   1 .98 9   1 .98 5   2 .00 0   3 .98 2   3 .97 6   4 .00 2   5 .97 5   5 .96 6   6 .00 3   7 .96 8   7 .95 6   8 .00 4   30k   1 .98 8   1 .98 6   2 .00 0   3 .98 1   3 .97 7   4 .00 1   5 .97 4   5 .96 8   6 .00 1   7 .96 6   7 .95 8   8 .00 2   40k   1 .99 3   1 .99 0   2 .00 0   3 .98 8   3 .98 4   4. 002   5 .98 4   5 .97 8   6 .00 3   7 .97 9   7 .97 1   8 .00 4   50k   1 .99 3   1 .99 1   2 .00 0   3 .98 9   3 .98 5   4 .00 1   5 .98 5   5 .98 0   6 .00 2   7 .98 0   7 .97 4   8 .00 3           (a)         (b)         (c)       (d)     Figure  7. G raph  of p e rcen ta ge  of err or   ve rsus sam pling  fre qu e ncy  (a)   fa ult at  2 km  ( b)  fa ult at  4km   (c)   fa ult at  6k m , an d  ( d) f a ul t at  8 km       Ba sed  on  the   r esult  obta ine d  as  sho wn  in  Figure  7,  the  sa m pl ing   fr e que ncy  of  20   kH z   and  m et ho d  of  fix  num ber   w ere  ch os e n.   T he  sel ect ion   is   based   on  the   m os t  sta ble,  and   has  the  l ow est   distance   error  com par ed  t o other m et ho ds   w hen esti m a ti ng   the eart h  f ault l ocati on.     3.2.     Perf orm an ce  eva lu ati on w ith varies l oad   The  fa ult  locat ion  al gorithm   w as  te ste d  with   two  di ff e ren t   lo ads,  50 kVA  a nd 150kVA.   T he   sam pling  fr e qu e ncy  us e d  is  20   kH z   an d  50   kH z .  T he  distance  was  t est ed  to  2km ,  4 km ,  6km ,  and  8km .  Table  4  sh ows   the  resu lt   obta ined  f r om   the  t est .  Ba sed  on   t he  res ult  sh ow n  in  Table  4,   t he  al gorithm   hav e  show n  a  lo w  error   of f a ult dista nc e.                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Eva lu atio n of e ar th  fa ult l oca t ion   algorit hm i n med i um vo lt ag e  d ist rib utio n n et work wi th … ( N. S . B . J amil i )   1993   Table  4.  Res ult o f  Fa ult dista nc e E stim at ion   with  diff e re nce  load co ndit ion   Fs   Load   Fau lt Distan ce  (k m )   Esti m at ed   (k m )   Er r ror  (k m )   2 0 k Hz   5 0 k VA   2   2 .00 5   0 .00 5   4   4 .01 0   0 .01 0   6   6 .01 5   0 .01 5   8   8 .02 0   0 .02 0   1 5 0 k VA   2   2 .00 9   0 .00 9   4   4 .01 6   0 .01 6   6   6 .02 3   0 .02 3   8   8 .03 0   0 .03 0   5 0 k Hz   5 0 k VA   2   2 .00 4   0 .00 4   4   4 .00 8   0 .00 8   6   6 .01 2   0. 012   8   8 .01 6   0 .01 6   1 5 0 k VA   2   2 .00 6   0 .00 6   4   4 .01 1   0 .01 1   6   6 .01 6   0 .01 6   8   8 .02 1   0 .02 1       3.3.   Fau lt  resist ance   Anothe r  factor  that  affe ct   the   accura cy   of  th e  al gorithm   is  t he  fa ult  resist a nce,  R f .  I n  t his  si m ulati on ,   the  act ual  valu e  of   fa ult  resist anc e  is  us e d  to   find   t he  fa ult  locat ion.  Ta ble  5  sho ws  the  re su lt   of   fau lt   lo cat ion  wh e n  te st  with   a  dif fer e nt  val ue  of  fau lt   resi sta nce.  Ba se d  on   res ults  in  T able  5,  the  acc ur acy   of   t he  al gorithm   is acc epted .       Table  5.   Fault  Locati on  Algor it h m  test ed  with  d iffe re nt v al ue of   R f     at   90 0   In ce ptio n  a ng l e an d  loa d o f 5 0kV A   Distan ce  (k m )   Rf   (Oh m )   Esti m at ed   (k m )   Er ror   (k m )   4   0   4 .01 0   0 .01 0   25   4 .01 7   0 .01 7   50   4 .02 0   0 .02 0   100   4 .01 8   0 .01 8   10   0   1 0 .02 8   0 .02 8   25   1 0 .03 0   0 .03 0   50   1 0 .03 3   0 .03 3   100   1 0 .02 9   0 .02 9   16   0   1 6 .03 0   0 .03 0   25   1 6 .04 3   0 .04 3   50   1 6 .04 6   0 .04 6   100   1 6 .04 2   0 .04 1       3.4.   Estima ted  F aul t  R esi st an ce   As  m ention  i n  [ 13 ] ,  t he  fau lt   resist ance   can   be  e stim at ed  by  usi ng  e qu at ion   ( 2) .   Ta ble  6  s hows   the   est i m at ed  fau lt   resist ance.   I n  Table  6,   it   sh ows  that  est i m ated   fau lt   resist a nce  has  sm al l   diff e re nces  co m par ed  to  the  act ual  va lue,  howe ver   it   giv e  a  hu ge  i m pact  on   est im at ed  fau lt   loc at ion .  It  seem s  that  if  fa ult  res ist ance  value  la r ger   th an  100Ω   the  er ror  will   be  huge .  This  will   giv e  huge  im pact  on   the  fa ult  est i m ation   al gor it h m .  By  r efer rin g  t o 2.2 ,  a stat ist ic al  so luti on is  de velo ped to  get  the m os t acc ur at e estim ation   value.       Table  6.  Res ult o f  fa ult resist e nce esti m at ed   Actu al Ω   Esti m at ed  Ω   Er ror    ( Ω)   20   2 2 .55 2   2 .55 2   40   4 4 .39 9   4 .39 9   60   6 3 .08 2   3 .08 2   80   8 3 .04 9   3 .04 9   200   1 8 5 .866   - 1 4 .13 5   400   3 5 8 .038   - 4 1 .96 2   600   5 5 1 .612   - 4 8 .38 8   800   8 1 1 .636   1 1 .63 6       Ba sed  on  the  da ta   colle ct ed  in  Table  6,   f rom   the  est i m at e d  val ue  of  fa ult  resist ance,  if  the  value  of  the  est im at ed  fau lt   resist anc e is  le ss  tha n  10 0Ω,  ( 8)  will  b e   us e d  t o  est im a te   the f ault  l oc at ion .   H oweve r,   i f  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   2019  :   1987   -   1996   1994   value  of  the  es tim a te d  fau lt   r esi sta nce  is  equ al   or   la r ger   t he n  100Ω ,  ( 9)   w il l  be  us ed.   Ta ble  7  sho ws  th e  resu lt   of   t he  est im ated   fau lt   re sist ance  with  c orrecti on  fact or .   Ne w_Rf  in   ( 8)   an d  (9)  we re  in dicat ed  t he  ne w  est i m at ed  Ω in  Table  7.     Ne w_Rf= (Rf *0. 9567)  +  43.8 5                  ( 9)   Ba sed  on  res ul ts  in  Table  7,   the  diff e re nce   of   fa ult  resist ance  dec reases .  The  sm al le st   err or  is  - 0.222Ω  an d  t he  larg est  is   - 28. 423Ω.       Table  7.  Res ult o f  Fa ult Re sist ance  Esti m at ed  with  C orrecti o n  F act or   Actu al ( Ω)   Esti m at ed  ( Ω )   Er ror  ( Ω )   20   2 1 .10 5   1 .10 5   40   4 1 .95 1   1 .95 1   60   5 9 .77 8   - 0 .22 2   80   7 8 .83 1   - 1 .16 9   200   221. 6 6 8   2 1 .66 8   400   3 8 6 .385   - 1 3 .61 5   600   5 7 1 .577   - 2 8 .42 3   800   8 2 0 .342   2 0 .34 2       3.5.   With ou t  fault   resi stance   The  al gorithm   is  al s o  te ste d  if   the  fa ult  resist ance  in  (1)  is  neg li gi ble.  D ur ing   this  te st,  th e  load  was   fixe d  to  50kV A,   a nd   t he  fa ult  resist ance  is  set   to  0Ω.   Table  8  s how s  the  est im a ted   fa ult  distanc e  wit h  neg li gi ble  of   fa ult resist ance . T he  est im at ed  earth  fau lt   distance  s hows  a c lose to  the act ua l fau lt   distanc e.        Table  8.  Res ults o f  E sti m at ed  earth  Fault  Dista nce  W it hout  Fault R esi sta nc e   Actu al   (k m )   Esti m at ed  ( k m )   Er ror  ( k m )   2   2 .00 5   0 .00 5   3 .7   3 .70 9   0 .00 9   4   4 .01 0   0 .01 0   5   5 .01 3   0 .01 3   6   6 .01 5   0 .01 5   7 .2   7 .21 8   0 .01 8   8   8 .02 0   0 .02 0   9 .6   9 .62 4   0 .02 4   10   1 0 .02 5   0 .02 4   12   1 2 .02 9   0 .02 9   1 2 .5   1 2 .53 1   0 .03 1   14   1 4 .03 5   0 .03 4   15   1 5 .03 6   0 .03 6   16   1 6 .03 8   0 .03 8   1 7 .2   1 7 .24 1   0 .04 1   18   1 8 .04 4   0 .04 4   1 9 .4   1 9 .44 7   0 .04 7   20   2 0 .04 9   0 .04 9       4.   CONCL US I O N   Fault  local iz at ion   ca n  be  de te rm ine d  by  a naly zi ng   vo lt a ge  an d  cu rr e nt   fau lt ed  sig nal .  Sam pling   fr e qu e ncy  ( f s ),  fau lt   resist an ce,  unex pected ly   can  giv e  th e  m ino r  er ror  eff ect   to  the  a lgorit hm .  Sa m plin g  fr e qu e ncy  can  be  dete rm ined  by  run ning  se ve ral  si m ulati ons  to  ch oose  w hi ch  f s   is  the  m os t  sta ble  w he n  te st  with  va rio us   di sta nces.  Se ver a l  te sts  hav e  been   co nducted  to   te st  if  the  err or  of   est im at ed  distance  is  incr eases   or   dec reases.  I t  is  prov e n  t ha t  the  valu e  of  est im a te d  fa ult  resist ance  do e s  af fecti ng  the  accu racy  of   t he   distance  al gori thm .  This  m ea ns   t hat  a  c orre ct ion   te c hn i que  is  nee de d  to   m ini m iz e  the  est i m at ed  earth  f ault  distance  er ror.   Ov e rall ,  the  presented  re su lt s   sh ows  that  th e  distance  al gorithm   and   cor r ect ion   te ch nique  can   be use d  as a  s ol ution  t o  l ocate t he  ea rth fa ult l ocati on .       ACKN OWLE DGE MENTS   The  auth ors  would  li ke  to   thank   U niv e r sit i  Malay sia  Perlis  (UniM AP )  a nd   Mi ni stry  of   Highe r   Ed ucati on  Ma la ysi a  for  pro vid in g  researc h  facil it ie s  and  f unding   f or  the   pro j ect   via  F undam ental   Re searc h  Gr a nt Sc hem e (Ref: FR GS /1/ 2016/TK 04/U NI M AP /0 2/9).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Eva lu atio n of e ar th  fa ult l oca t ion   algorit hm i n med i um vo lt ag e  d ist rib utio n n et work wi th … ( N. S . B . J amil i )   1995   R EFE RE NCE S     [1]   M.  F.  A .  Fatt ah  and  M.  Le hton e n,   “ Tra nsient - b a sed  Protec ti on  a s  a  Soluti on  for  Ea rth - f aul t  De tecti on  in  Une art h ed   and  Com pensa ted  Neutr al   Mediu m   Volta ge  Distribut ion  Network s,”   PQ2010  7th  Int.   Conf.   -   2010  El ec tr .   Powe r   Qual.   Sup pl y Re l iab.   Con f. P roc . ,   pp.   221 – 228,   20 10.     [2]   M.  Geri n ,   “ Prote ct ion   Guide , ”  A RT. 065193,   200 6.     [3]   X.  Yuqin  and  C .   Zhiy e ,   “ The   Method  for  Autom at ic   Com pensa ti on  and  Dete c tion  of  Ea rth  Fault s  in  Distribut ion  Network, ”   pp.   1 753 – 1757,   2002 .     [4]   J.  Lore nc ,   et   al . ,   “ De te ct ion  of  th e  Inte rm it t ent   E a rth  Fault s  in  Com pensa te d  MV   Network, ”  in  20 03  IEE E  Bo logn a  Powe rT ec h  -   Co nfe renc e Proce e dings ,   vol .   2 ,   pp .   590 – 595 ,  2003.     [5]   M.  F.  A .  Fatt ah  and  M.  Le hton e n,   “ A  Probabil isti c - base d  Te chn i que  using  Tra nsi ent   RMS   Curre nts  for  Ea r th  Faul t  Dete c ti on  in  Medium  Volta ge  Distribut ion  Ne t works , ”  10th  IE T  Inte rnational   Confe renc e  on  Dev el opmen ts  in  Powe r Sy st em  P rotec ti on   ( DPSP  2010) .   Managin g  the Change ,   p p.   111 –   111 ,  201 0.     [6]   M.  R.   Adzm an,  et   al . ,   “ An  Earth  Fault   Lo ca t i on  Scheme  for  Isola te d  and  Com pensa te d  Neut ral   Distribution  S y stems , ”  In t. Rev .   E le c tr. Eng. ,   vol /i ss ue:   8 ( 5 ) ,   p p.   1520 – 1531 ,   2 013.     [7]   G.  Buige s,   et  a l . ,   “ Signal   Inj ection  T ec hniqu es   for  Fault  Loca ti on  in   Distribution  Networks,”  2012  Int.   Con f.   Re new .   Ene rgies   Powe r Qual . ,   v ol /i ss ue:   1 ( 10 ) ,   2 012.     [8]   A.  H.  El din ,   et   a l . ,   “ Dete c ti on  o f  High  Im peda nce  Fault s  in   Mediu m   Volta ge  Distr i buti on  Networks   Us ing  Discre t e   W ave le t   Tr ansform , ”  22nd  In te rn ati onal  Con fe ren ce   on   E le c tric i ty  Distributi on ,  v o l .   202 ,   pp .   562 –   5 67,   2012 .   [9]   S.  Hännine n   a nd   M.  L eht onen ,   “ Ea rth   Fault  Dist anc e   Com puta tion  with  Fundam ent a l  Freque n c y   Signal s  Based   o n  Mea surem ent s i n  Subs ta ti on   Suppl y   Ba y , ”   VTT   Tied.  -   Val t .   Te k.  Tutki mus k ,  v o l .   2153,   pp .   3 – 40 ,   2002.     [10]   Novos el ,   e t  a l . ,   “ Unite d  St at es  Pa te nt , ”   1998.     [11]   S.  Borro y   an d  M.  Garc ía - gra cia,   “ New  Faul t  Loc a ti on  Me tho d  for  Up - to - d ate  and   Upcom in g  Distribut ion   Networks,”   23rd   Inte rnat ional   C onfe renc e  on   Ele ct ricity   Distribut ion,   L y on,   v o l .   1 290,   2015 ,     [12]   P.  Im riš ,   “ Tra ns ie nt  Based  E arth  Fault   Loc a ti o n  in  110  kV  Su btra nsm ission  N et works , ”  Helsi nki  Univer sit y   o f  Te chno log y ,   200 6.     [13]   S.  Hännine n   an d  M.  L eht onen ,   “ Chara cteri sti c s  of  Ea r th  Faul t s  in  Elec tri c al   Distribut ion  Ne t works   with  High  Im peda nce E ar th ing, ”   Elec tr.  Po wer  Syst. Res. ,   v ol /i ss ue:   44 ( 3 ) ,   p p.   155 – 161 ,   199 8.     [14]   A.  H.  A .   S.   Abdul  Saad ,   et al . ,  “ I nto  Statis tics ,”   2 012.     [15]   X.  Su,  et al . ,   “ Linea r  R egr ession, ”  Wi le y   Int erdisc ip.   Rev. Comput. Stat. ,   vol / issue:   4 (3) ,   pp .   275 – 29 4,   2012 .     [16]     N.  J.  Sa lki nd,   “ E nc y cl op edi a   of R ese arc h   Design , ”  Encyc l .   Re s.   Des. ,   vo l. 1, pp.  1187 – 1190,   201 0.       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS       Nu r  Sh a z li n  Ba kh tiar   Jamil i   w as  born  in  1992,   Penang,   Mal a y s ia .   Dip loma  and  Degre e  hold er  from   Univer siti   Malay s ia   Per li s  in  2013  and  20 16  in  El e ct ri cal  S y stem   Engi ne e ring.   Curre n tly   stud y ing  for  M a ster  in  Sci enc e   o f  El e ct ri cal  S y st em  Engi nee r ing  doing  rese ar ch  i n  fau lt   d et e ct i on   and  lo ca l iz a ti on .   Her  ar ea  of  in t ere st  invol ved   f aul t  localiza t ion   in  m edi um   voltage  d istri but ion   net work.             Mohd  Rafi  Adzman   wa s  born  i n  Sela ngor ,   Ma l a y si a,  in   1976.   He  recei v ed  th e  B. Eng.  (Hons . )  degr ee   from   the  MA RA  Univer sit y   of  T ec hno lo g y   Shah  Alam,  Malay s ia,  in  20 01,   the   m aste r’s  degr ee  in  el e ct r i ca l  engi n ee ring   i n  2006,   and   th e  Ph.D.  degr e e  fro m   Aalt o  Univer s ity   in   2014.   He  has  bee n  with  Univer sit y   Mal a y s ia   Perli s  since   2 006  as  a  Le ct ur e r.   His  are as  of  i nte rest  in cl ude   ea rth   fau lt   prob l em,  distri bu ti on   aut om at ion ,   pr ev ent iv e  m ai nt enance ,   and   power quali t y .         Siti  Rafidah   A bd ul  Ra him   obta in ed  her   Dip loma  in  Elec tr i ca l  Engi n e eri ng   (Pow er)   from  Univer siti   T ekn ologi   Malay si a  ( UTM)  in  1999,   Bac he lor  of  Ele ct ri ca l  Engi ne ering  (Hons )  an d   MS c  in  El ec t rica l  Engi ne eri ng  fr om   Univer siti   Te knologi   MA RA  in  2003  and  2006  respe ct iv ely .   She  is  cur ren tly   senior  le c ture r  a t  School  of  El e c tri c al   S y st em  Engi nee r ing,   Unive rsiti   Malay si a  Perli s  (UniMA P ),   Perli s ,   Malays ia .   Her  r ese ar c h  int er est  in cl u des  AI  appl i ca t ion  in  power   s y stem,  power  qual ity   and  distr ibut ed  gen era t io n  (DG ).   She  is  a  m ember  of  IEE E  Pow er  and   Ene rg y   Soc ie t y ,   IACS IT  and  IA ENG.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   3 ,  June   2019  :   1987   -   1996   1996       Samila  Mat   Z ali   re ceive d  the  B. Eng .   and   M.Sc.   d egr e es  fro m   the   Nati on al  Univer sit y   of   Malay s ia   in  19 99  and  2002,   respe ctively ,   and   the   Ph.D.  deg ree   from   The   Univer sit y   of  Manc heste r ,   Ma nche ster ,   U.K. ,   al l  in  elec tr ic a l,  el e ct roni c,   and  s y stem  engi ne e r ing.   Curre n tly ,   she  is worki ng   a s a   L ecture r   at t h e  Univer si ti Mal a y si a  Per li s,   Perl is,  Mal a y s ia.        Mu z amir   Is a   was  born  in  Perli s,  Mal a y s ia   i n  1979.   He  re c ei ved  the   B . En g.   in  e lectr i ca l  engi ne eri ng  (Ho ns)  from   the   Un ive rsiti   Te kno lo gi  Malay sia  (U T M),  Skudai,   Joh or,   Malay si a  in   2001,   the   M.E ng .   in  el ectri ca l  en gine er ing  from   t he  Tun  Hus sein  Onn  Univer sit y   of  Te chnol og y ,   Johor,  Malay si a  in  2004  and  Ph. D.  degr e e  from   Aalt o  Univer si t y,   Finla nd  in  201 2.   His  rese ar ch  int er ests  are   par t ia l  discha rg e  m ea surem e nt,   detec ti on  and  loc a ti o n  te chni que ,   and   power  sy stem  tra nsien t  studie s   inc ludi ng  EM TP - ATP  sim ula ti on.   Curre n tly ,   he  is  associa t e  profe ss or  at   Univer siti   Malays ia   Perl is ( UniMA P).       Noor  Hasn i z a m  Hanafi   obta i n  his  Diploma  in  El e ct ri ca l  Eng ine er ing  (Pow e r)  from   Instit ute  Te knologi   Mar a   (IT M)  in  1996,   and  his  Bac h el or  of  Engi n eering  in  Elec tr ical  Engi n ee r ing  (Pow er)   from   U nive rsiti  Te kno l ogi  Mara   (Ui TM)  in  1999,   and  hi s  Master   of  Science   (E lectr i cal)   from   Univer siti   Tun  Hus sein  Onn  Malay si a  ( UTHM )  in  2005.   Curre nt l y ,   h e  is  lectur er  at   Univer siti   Malays ia   Perl is ( UniMA P).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.