I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   2020 ,   p p .   210 ~ 222   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 1 . pp 2 1 0 - 222          210       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Rea l  ti m e  obs erve r - ba sed sta tor  f a u lt  dia g no sis   for I M         K ha did j a   E l M er ra o ui,  Abdella ziz  F er djo un i,  M ’ ha m ed  B o un ekhla   De p a rtme n t  o f   El e c to n ic ,   L a b o ra t o ire d e s S y stè m e s E lec tri q u e s et T é lé c o m m a n d e   (LA BS ET ),     S a a d   Da h lab   Un iv e rsit y ,   A l g e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 0 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Ma y   2 ,   2019   A cc ep ted   J u n   2 7 ,   2 0 1 9       T h is  p a p e r  p ro p o se s  a   d e lt a   c o n n e c ted   IM   m o d e l  th a t  tak e s   th e   S tato r   w in d in g   In ter - T u rn   S h o r t  Circu i t  (S IT S C)  f a u lt   in to   a c c o u n t.   I n   o rd e r  to   d e tec t  th e   f a u lt   a n d   e v a lu a te  it s  se v e rit y ,   a n   o b se rv e r  b a se d   F DI  m e th o d   is   su g g e ste d .   It  a ll o w s  th e   g e n e ra ti o n   o f   re sid u a l  u sin g   E x ten d e d   Ka lma n   f il ter   (EKF ).   T o   o v e rc o m e   th e   p ro b l e m   o f   th e   EKF   i n it ializa ti o n ,   th e   c y c li c   o p ti m iza ti o n   m e th o d   is  a p p li e d   to   d e term in e   it s  tu n in g   p a ra m e ters .     T h e   a d v a n tag e   o f   th e   p ro p o se d   a p p ro a c h   is  t h e   re a l - ti m e   q u a n ti f ica ti o n   o f     th e   f a u lt   se v e rit y   a n d   th e   q u ick   fa u lt   d e tec ti o n .   Us in g   n u m e rica l  s im u latio n   u n d e r  b o t h   th e   h e a lt h y   a n d   th e   f a u lt y   c o n d it io n s,  th e   p r o p o se d   IM   m o d e l  a n d     EKF - b a se d   F DI  a p p ro a c h   a re   c o n f ir m e d .   Ex p e rime n tal  re su lt s  o b tain e d   b y     a   re a l - ti m e   i m p le m e n tatio n   o n   tes t - b e n c h   v a li d a te t h e   sim u late d   re su lt s.    K ey w o r d s :   E x ten d ed   k al m a n   f ilter   FDI   I n d u ctio n   m o to r   R esid u al  g e n er ato r   Stato r   in ter - tu r n   s h o r t c ir cu it   Co p y rig h t  ©   2 0 2 0   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kh ad id j a  E l M er r a o u i ,    Dep ar te m en t   o f   E lectr o n ic,   Saad   Dah lab   Un i v er s it y ,   R o u te  So u m aa ,   B lid a  1 ,   A l g er ia .   E m ail:  k el m er r ao u i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  h ig h   r eliab ili t y   a n d   r ed u c ed   co s ts   m ad e  th e   th r ee - p h a s e   in d u c tio n   m o to r   ( I M)   th e  m o s t  w id el y   u s ed   elec tr ical  m ac h in e  i n   i n d u s tr y .   D u r i n g   h is   w o r k   li f e,   it  s u f f er s   f r o m   m u ltip le  s tr es s es  lead in g   to   s tato r   in ter - tu r n   f a u lts ,   r o to r   f au lt s   o r   b ea r in g   f au lt s .   Stato r   f au l ts   r ep r esen t  ar o u n d   4 0 %  o f   th e  to tal  n u m b er   o f   all  t y p e  o f   f au lt s   [ 1 ] .   T h e  s tato r   in ter - t u r n   s h o r t  cir cu it  ( SIT SC )   ca n   b e  in d u ce d   b y   ex ce s s iv e  r ai s e  o f   te m p er atu r e,   m a in l y   ca u s ed   b y   s u p p l y   v o lta g e  i m b ala n ce   o r   b y   in cr ea s ed   cu r r en t  d u e  to   r ep ea ted   s tar tin g   o f   th e  I M  o r   lo ad   v ar iatio n .   I f   n o t  q u icl y   d etec ted ,   SIT SC   ca n   lead   to   ca tast r o p h ic  I M  b eh av io r .   T h u s ,   it  i s   m an d ato r y   t o   d etec t SI T SC   at  an   ea r l y   s ta g e  to   p r ev en t d a m a g e  to   eq u ip m e n t o r   p er s o n n el  [ 2 ] .     I M  C o n d itio n   m o n ito r in g   r ec eiv ed   a  lo t  o f   ef f o r t  d u r in g   last   d ec ad es.  On e  i m p o r tan t   p ar t  w as   co n d u cted   b y   tr ea ti n g   a v ailab le  s ig n al  f r o m   I M  ter m i n al,   m ain l y   s tato r   cu r r en ts   an d   v o lta g es.  Mo to r   cu r r en t   s ig n at u r e  an al y s is   ( M C S A )   p r o ce s s es  s tato r   cu r r en t s   b y   u s i n g   s p ec tr al  an a l y s is   in   o r d er   t o   d etec t  p ar ticu lar   f r eq u en c ies  in d icat in g   th e  f a u lt  o cc u r r en ce .   T h o u g h ,   h i g h   s p ec tr al  r eso lu tio n   an d   ac cu r ate  v alu es  o f   t h e  I M   s lip   ar e  r e q u ir ed ,   an d   t h e  co n s tan t   s p ee d   is   co n s id er ed .   T h i s   ap p r o ac h   w as  u p g r ad ed   b y   i n tr o d u cin g   w av ele t   an al y s is   w it h   t h e  o b j ec tiv e  to   o v er co m e  li m itatio n s   o f   th e  M C S A   m et h o d   [ 3 ] .   Oth er   s tr ateg ies,  w id el y   ap p lied   f o r   f au lt  d etec tio n ,   ar e  b as ed   o n   n eg ati v e - s eq u en ce   c u r r en t  [ 4 ]   o r   n eg ativ e - s eq u e n ce   i m p ed an ce   [ 5 ] .     T h e  s o - ca lled   P ar k ‟ s   v ec to r   ap p r o ac h   is   co m m o n l y   u s ed   b ec au s e   o f   its   i n h er e n t  s i m p licit y   [ 3 ] .   T h ese  m et h o d s   p r o ce s s   th e  s tato r   cu r r en t s   an d   ca n   d etec t  m is m atc h   o f   cu r r e n t  a m p lit u d es  w h ich   ca n   b e  ca u s ed   b y   e i th er   f a u lt   o r   s u p p l y - v o lta g e  i m b ala n ce s .   Ho w e v er ,   n eg at iv e  s eq u e n ce   i m p ed an ce   ca n   b e  p r o d u ce d   b y   t h e  I M  in tr in s ic  as y m m etr y   a ls o .   An o th er   p o in t  o f   v ie w   is   p r esen ted   i n   [ 6 ] ;  th e  b eh a v io r   o f   th e  s tato r   cu r r en ts   a n d   th e   in n e r   I M  te m p er atu r e  in   t h e  ca s e  o f   an   o p en   p h ase  f au l t a r e  an al y s ed   to   p r o p o s e  a  p r o tectio n   s y s t e m .     Seco n d   w id el y   ap lied   ap p r o a ch   to   I M  co n d itio n   m o n ito r i n g   i s   m o d el - b a s ed   d iag n o s i s ,   w h ich   i s   ex p ec ted   to   p r o v id e  b etter   p er f o r m an ce s   i n   s o lv i n g   FDI   is s u e.   Sin ce   I M  m o d el  p r ese n t s   n o n li n ea r it y   a n d     a  h ig h   co u p li n g   b et w ee n   s tat o r   an d   r o t o r   s id es,  it  p r o v id es  s ig n i f ica n t  a m o u n t  o f   in f o r m atio n   o n   th e  r o to r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R ea l time   o b s erver - b a s ed   s ta to r   fa u lt d ia g n o s is   fo r   I M  ( K h a d id ja   E l Merr a o u i )   211   s id e.   I n   [ 7 - 9 ]   d ed icate d   I M  m o d el s   ar e  d ev e lo p ed   to   tak e   th e  f a u lt   ef f ec t s   i n to   ac co u n t .   T h u s ,   o n - li n e  f a u lt   d etec tio n   a n d   is o latio n   ( F DI )   i s   ac h iev ed   b y   Ob s er v er - b ased   d iag n o s is   ap p r o ac h   [ 1 0 ,  1 1 ] .   A d ap tiv e   o b s er v er s   ar e  also   p r o p o s ed   in   th e   l iter atu r e  [ 1 2 ,  1 3 ] .   Ho w e v er   t h e  i m p le m e n tat io n   o f   t h is   t y p e  o f   o b s er v er   r eq u ir es   cu m b er s o m e  ca lc u latio n s ,   w h ich   co n s tit u te s   t h e  d r a w b ac k   o f   t h is   m eth o d .   I n   [ 1 4 ,  1 5 ] ,   E x te n d ed   Kal m a n   Fil ter   ( E KF)   i s   u s ed   to   esti m a te  th e   r o to r   r esis ta n ce ,   i n   o r d er   to   d etec t  b r o k en   b ar s .   Fo r   s t ato r   r elate d   f au lts ,   th e  s tate  v ar iab les  an d   s o m e  I M  m o d el  p ar am eter s   ar e  esti m ated   r ec u r s i v el y   u s in g   E KF s   allo w i n g   o n l y   th e   d etec tio n   o f   s u ch   f a u lts   b y   s i m u latio n   i n   [ 1 6 ,  1 7 ] .     I n   th i s   w o r k   a  d ed icate d   I M  m o d el  i s   elab o r ated   in   w h ic h   f au lt  f ac to r   tak e s   SIT SC   in t o   ac co u n t.    A   r ea l  ti m e  ex te n d ed   Kal m a n   f ilter   b ased   FDI   is   p r o p o s ed   in   o r d er   to   d etec t  SI T SC   b y   est i m ati n g   f a u lt  f ac to r   an d   co m p u ti n g   t h e  f a u lt  s e v er it y .   On   t h e  o th er   h an d ,   to   ef f icien t l y   t u n e  E KF,  th e  c y clic  m eth o d   [ 1 8 ]   is   ap p lied   to   co m p u te  t h e   n o is e  co v ar ian ce   m atr ices   to   o p tim ize  t h e  E KF  w o r k in g .   Un d e n iab l y ,     th e  co n v er g e n ce   a n d   th e  q u alit y   o f   t h e  e s ti m atio n   o f   E K F  ar e  h i g h l y   i n f l u en c ed   b y   th e  co v a r ian ce   m a tr ices  o f   s tate  an d   o u tp u t n o is e s .   A ll  e x p er i m e n ts   ar e  co n d u cte d   o n   a  test - b ed   b u ilt  ar o u n d   a  d SP A C E   1 1 0 4   k it  an d   a  r ew o u n d   I M  f ed   o n   d elta  co n n ec ted .   T h is   I M  c u s to m ized   d esig n   allo w s   w o r k in g   o u t  d if f er en t  s ce n ar io s   f o r   h ea lth y   an d   f a u lt y   s itu a tio n s .   T h e  f ir s t  e x p er i m e n tal  r esu lt s   v alid ate  t h e  p r o p o s ed   I M  m o d el.   T h en ,   r esid u al  g e n er atio n   i s   ca r r ied   o u t  a n d   p er m it s   b o th   t h e  d ete ctio n   o f   t h e  SIT SC   an d   th e   e v alu atio n   o f   t h e  f a u lt  s ev er i t y   o n   t h e  f a u lt y   p h a s e.   T h e  p r o p o s ed   r ea l – ti m e  q u a n t if icatio n   o f   t h e  f a u lt  s ev er it y   in   o r d er   to   d etec t  t h e  i n cip ie n t  SIT SC ,   to   m ak e   d ec is io n   o n   s to p p in g   o r   n o t th e  I M  is   ac h iev ed .     T h is   p ap er   is   o r g an is ed   as  f o llo w s :  in   S ec tio n   2   an   e n h a n ce d   I M  m o d el,   tak i n g   in to   ac co u n t  o f   SIT SC   th a n k s   to   f au lt  f ac to r ,   is   d ev elo p ed .   I n   S ec t io n   3 ,   th e  f a u lt  d etec tio n   ap p r o ac h   b ased   o n   E KF  i s   p r esen ted .   T h en ,   t h e  c y c lic  m eth o d ,   ap p lied   in   o r d er   to   tu n e  E KF,  an d   t h e  r e s id u al  g e n er ato r   ar e  d ev elo p ed .   I n   S ec tio n   4 ,   n u m er ical   s i m u latio n   a n d   i m p le m e n tat io n   o n   a  d SP AC E   1 1 0 4   k it  ar e   ill u s tr ated ,   to   ac h ie v e   th e  ex p er i m e n tal  v alid atio n s   o f   th e  I M  m o d el  an d   th e  E KF - b ased   FDI   ap p r o ac h .   A   co n clu s io n   f in i s h e s   th is   w o r k .       2.   I M   M O DE L   WI T H   S T AT O R  WI ND I N G   F AUL T   I n   th is   s ec tio n ,   a n   I M  m o d el  w h ic h   ta k es  e x p licitl y   t h e  SIT SC   i n   p h ase  A  i n to   ac co u n t   is   d ev elo p ed .   T h is   m o d el  is   u s ed   to   an al y z e  th e  I M  b eh av io r   in   h ea lth y   an d   f a u lt y   co n d itio n s .   I n   t h e  liter atu r e  m o d els   d escr ib in g   I M  w it h   f au l ts   h a v e  b ee n   p r o p o s ed   in   m u ltip li ca tiv e  f o r m   [ 7 ,   8,   12 ]   o r   in   ad d itiv e  f o r m   [ 1 0 ] .   T h e  I M  m o d el  is   d ev elo p e d   b ased   o n   th e  co n v e n tio n al  ass u m p tio n s   ( n o   s a tu r atio n   o f   m a g n etic  cir c u it,   s in u s o id al  d i s tr ib u tio n   o f   m ag n eto m o ti v e  f o r ce s   ( m m f )   a n d   s k i n   e f f ec t  n e g lecte d )   [ 1 9 ] .   T h e  SIT SC   i n   p h as e   A ,   as  is   s h o w e n   in   Fi g u r e  1 ,   is   d escr ib ed   b y   t h e  f a u lt  f ac t o r       d ef in ed   b y   ( 1 )   a n d   is   i n tr o d u ce d   in   t h e  I M   m o d el.         is   th e  q u a n tit y   o f   h ea lt h y   t u r n s   a m o n g   th e  to tal  n u m b er   o f   tu r n s   in   t h e  s tato r   p h ase  A .                                           ( 1 )             is   th e  n u m b er   o f   s h o r ted   tu r n s   in   p h ase  A .        is   to tal  n u m b er   o f   tu r n s .   I d ea lly ,             s tan d s   f o r   th e  f a u lt y   c ase  an d             s tan d s   f o r   th e  n o   f a u lt y   o n e.   T h e  s tato r   r esis ta n ce   m atr ix       ,   th e  s tato r   in d u cta n ce   m at r ix          an d   th e   s tato r - r o to r   m u tu al   in d u cta n ce          ar e  m o d if ied   co n s eq u en tl y   b y   i n tr o d u ci n g   th e  f a u lt  f ac to r       .   T h ey   ar e  g iv e n   in   t h e  ap p en d ix   A .   T h e  r o to r   r esis ta n ce   m atr ix       ,   th e  r o to r   in d u ctan ce   m a tr ix          an d   th e   r o to r - s tato r   m u t u al  i n d u ctan ce          ar e  g iv e n   in   t h e  ap p en d ix   A   al s o .   T h e  f o llo w i n g   s et  o f   eq u at io n s   d escr ib es th e  I M  m o d el.                          (     )                        (     )       ( 2 )                                                                 ( 3 )           (     )  an d ,         (     )   s tan d   f o r   th e  s tato r   ( r o t o r )   cu r r en ts   an d   f l u x e s   v e cto r s   r esp ec tiv el y .         an d         s tan d   f o r   th e  s tato r   an d   r o to r   v o ltag es  v ec to r s   r esp ec tiv el y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   2 0 2 0   :   210   -   222   212   A B C I a I c I b U a U b U c     Fig u r e  1 .   R ep r esen tatio n   o f   d elta - co n n ec ted   I M  w it h   SIT C S o n   p h ase  A       B y   u s in g   ( 2 )   a n d   ( 3 ) ,   cited   b ef o r e,   th e  s tate  eq u atio n   o f   I M   m o d el   w h ich   tak e s   t h e  s tato r   f au lts   in to   ac co u n t i s   th e n   g i v e n   b y :     (   ̇     ̇   )   (                 * (         *   (         *         ( 4 )     W h er e:         (                )   ;       (                )   ;         (             )   ;  (   )   is   th e  m atr i x   tr an s p o s e.     T h e  m atr ice s                           an d       ar e  g iv en   t h er ea f ter :           (                           )     (   ̇                                                                      ̇          ) ,         (                           )     (     ̇                                          ) ,                            ,                     ,        (                           )     ,               ze r o   m atr ix .     T h ese  m atr ice s   ar e  n o t  s y m m etr ic  a n d   d ep en d   o n   t h e  a n g le  θ,   w h ic h   i s   ti m e  v ar y in g .   T o   o b tain     a  m o d el  w it h   co n s ta n t  m atr ices,  th e       tr an s f o r m   d escr ib ed   b y   ( 5 )   i s   ap p lied   to   ( 4 ) .   T h is   m atr i x   i s     b lo c - d iag o n al,   i n v er tib le  a n d   o r th o g o n al.         (                 *   ( 5 )     P 0  is   th e  C o n co r d ia  m a tr ix   a n d   P 1   is   th e  ti m e - v ar y i n g   m atr i x   d ef in ed   b elo w .           √     (             √     √   √   √   √   +           √     (                           √     √     √   ,   ( 6 )     T h e  co ef f icie n ts   c 1 ,  c 2 ,  c 3,   t 1,   t 2,   an d   t 3   ar e  g iv e n   in   t h e  ap p en d ix   A .       (   ̇     ̇   )        (             *   (                                                   ̇                             ) (             *   (                     *         W h er e:       (         *   (                                             )   ,                               .       ̇ (   )   (                                                   ̇                             )   (   )   (                     *   (   )   ( 7 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R ea l time   o b s erver - b a s ed   s ta to r   fa u lt d ia g n o s is   fo r   I M  ( K h a d id ja   E l Merr a o u i )   213   Af ter   o b v io u s   ca lcu la tio n ,   t h e  I M  m o d el  w h ic h   tak e s   SIT SC   in to   ac co u n t is o b tain ed :     {       ̇   (   )                                              ̇   (   )                                             ̇   (   )                                                                         ̇   (   )                                                                        ( 8 )     W h er e  th e  tr an s f o r m ed   s tate  v ec to r       is   d ef i n ed   as f o llo w :         (                 )     (                             )       T h e  p ar am eter s   o f   ( 8 )   ar e  d ef in ed   b y :                    √             √           ;            (           ) ;              (           ) ;              ;                ;                                      ,            ,              ,                 √               √                 ,                  .     T h e  v alu es o f                          ar e  g iv e n   i n   th e   ap p en d ix   A .     E lectr o m a g n etic  to r q u e,   C e   a n d   Me ch an ical  eq u a tio n   ar e  g i v en   b y   th e  f o llo w i n g   e x p r ess io n s :                          (                 (           )         )                                        is   t h e  m o m e n t  o f   i n er tia,         is   th e  v is co u s   f r ictio n   co e f f icien t,  an d       is   t h e  p o le  p air s   n u m b er .         an d         ar e  th e  elec tr o m ag n etic  a n d   th e  lo ad   to r q u e  r esp ec tiv el y .   -   R e m ar k   1 :   I n   th e   ca s e  w h e n   n o   f a u lt   o cc u r s   t h e  h ea lt h y   I M  m o d el  i s   r etr iev ed   an d                                                                                           -   R e m ar k   2 :   T h e  I M  m o d el  s h o w n   b y   ( 8 )   p r o v id es  a  s i m u latio n   to o l  w h ich   p er m its   an al y s is   o f   s ev er a l  s ce n ar io s   o f   h ea lth y   a n d   f au lt y   I M,   av o id in g   t h e  in tr i n s icall y   d estru cti v e  n at u r e  o f   in te r - tu r n   s h o r t - c ir cu it s .     A   s to ch as tic  I M  m o d el  is   c o m p u ted   tak in g   i n to   ac co u n t   o f   n o is e  e f f ec ts   o n   s tate  a n d   o u tp u t  v ar iab les.     T h e  n o is es   ar e  a s s u m ed   to   b e  ze r o - m ea n ,   w h i te  a n d   Ga u s s ia n   al s o   t h e y   a r e  u n co r r ela ted   b et w ee n   th e m .     Un d er   th e  ass u m p tio n   t h at  t h e  r o to r   s p ee d   is   m ea s u r ed   an d   is   co n s ta n t  b et w ee n   t w o   s a m p lin g   ti m es,     th e  d is cr etiza tio n   o f   t h e  s to c h asti c  I M  m o d el  is   d er iv ed   u s i n g   s ec o n d   o r d er   T ay lo r   ex p an s io n   w it h   a  s a m p le   ti m e        [ 1 8 ] .   T h e   f i n al  I M  m o d el  ( 9 )   is   u n d er   a  m u lt ip licati v e  f au lt  f o r m   a n d   i s   s u p p o s ed   to   b e  d etec tab le.   I t is  u s ed   to   d esig n   an d   i m p le m e n t  th e  E KF  f o r   j o in tl y   esti m ate  t h e  f au l t f ac to r   o n   p h ase  A   a n d   th e  s tate  v ec to r .       {             (                 )                               ( 9 )     W h er e:        (                         )     (                                     )   an d         (                   )   .        an d           is   th e  d is cr etize d   co v ar ia n ce   o f   s tate  an d   m ea s u r e m e n t  n o is e  m atr ices  r esp ec ti v el y .                     an d                   .   T h e  d is cr etize d   in p u t v ec to r   is :        (              )     an d       (         )   .       3.   E K F -   B ASE D  F DI   AP P RO ACH     I n   t h is   s ec tio n ,   w e   ar e  i n ter est ed   in   th e   s eq u e n tia l  p r o ce s s i n g   o f   t h e  E K F  a s   a  s o lu tio n   f o r   th e  f a u lt   d iag n o s i s .   E KF  is   a  s to ch ast ic  n o n li n ea r   o b s er v er   ab le  o f   esti m ati n g   t h e  s tate  v ec to r   an d   s o m e  m o d e l   p ar am eter s .   I t  i s   p r o p o s ed   in   t h e  F DI   ap p r o ac h   as  i t  i s   ad eq u ate  f o r   a  q u ick   esti m atio n .   E KF  is   d ev elo p ed   to   esti m ate  s tate  v ar iab les  an d   th e  f a u lt  f ac to r         b y   co n s id er in g   t h e  ex ten d ed   s tate  v ec to r   g iv e n   in   ( 1 1 ) .     E KF  alg o r ith m   ap p lied   f o r   th e  i m p r o v ed   I M  m o d el  ( 9 )   an d   ex ten d ed   to   f au lt  f ac to r       ,   is   g i v en     b ello w   [ 2 0 ,  2 1 ] ,   w ith   t h e  as s u m p tio n   t h at      h as n o   d y n a m ic  ( 1 5 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   2 0 2 0   :   210   -   222   214           (                           )     (                                       )     ( 1 0 )       ̂       (   ̂     ̂     ̂     ̂     ̂   )     (   ̂        ̂        ̂        ̂        ̂   )     ( 1 1 )     a.   I n itializatio n   s tep :       ̂       (   ̂          ̂          ̂          ̂          )                   ( 1 2 )     b.   P r ed ictio n   s tep :       ̂           ⁄     (   ̂             ̂         )     ( 1 3 )             ⁄   (           ̂   |   ̂           ⁄ )     (           ̂   |   ̂           ⁄ )               ( 1 4 )   W h er e:       (   ̂             ̂         )   (   (   ̂               )                   )         ( 1 5 )     an d                     an d   (   )   is   t h e  m atr i x   tr an s p o s e.   c.   C o m p u tatio n s   o f   E KF  g ai n   s te p   an d   co r r ec tio n   s tep :           ⁄             ⁄       (               ⁄               )           ( 1 6 )     ̂       ⁄     ̂           ⁄         ⁄ (       ⁄     ̂         ⁄ ) ;    ̂         ⁄         ̂           ⁄   ( 1 7 )     d.   C o m p u tatio n   o f   t h e  es ti m atio n   er r o r   v ar ian ce   s tep :           (             )           ⁄   ( 1 8 )     W h er e:            (           ̂     ) (           ̂     )     is   t h e  m at h e m at ical  e x p ec tatio n   o f   t h e  c o v ar ian ce   of   th e  esti m atio n   er r o r   m atr ix .             ⁄   is   th e  co v ar ian ce   o f   t h e  p r ed ictio n   er r o r   m atr ix .         ⁄   is   th e  E KF  g ain .         is   ( 5 x 5 )   id en tit y   m atr i x .       A p p lica tio n   o f c yc lic  meth o d   f o r   tu n in g   E K F     T h e  ac cu r ate  k n o w led g e   o f   t h e  s tate  a n d   m ea s u r e m e n t  n o is e  co v ar ian ce   m atr ice s   is   e s s en tia l  f o r     th e  g o o d   f u n c tio n i n g   o f   E KF  alg o r ith m .   T h e  T r ial - an d - er r o r   m eth o d   f o r   E KF  t u n in g   i s   c o m m o n l y   u s ed   b u t   ca n   b e  ted io u s .   T o   o v er co m e  th i s   s it u atio n ,   h e u r is tic   ap p r o ac h es,  s u c h   a s   a   Me m e t i c  alg o r it h m   [ 2 2 ] ,   P SO  alg o r it h m   [ 2 0 ]   o r   Gen e tic  al g o r ith m   [ 2 3 ]   w er e  u s ed   to   au to m atica ll y   o p ti m ize   b o th   t h e  s tate  a n d   m ea s u r e m e n t  n o is e  m a tr ices.   I n   th is   w o r k ,   t h e  c y clic  m eth o d   [ 1 8 ] ,   w h ic h   is   a  s i m p le  an d   an   ef f icie n t  tech n iq u e,   is   ap p lied   to   d eter m i n e  t h e  o p ti m al  s tate  an d   m ea s u r e m en t  n o is e s .   I t  w as  u s ed   in   [ 1 8 ]   to   s o lv e   th e  o p ti m izat io n   p r o b lem   e n co u n ter ed   i n   th e  p ar a m eter s   I d en tif icat io n   o f   t h e  S w itc h ed - r elu ctan ce   m ac h i n e.   T h e  co v ar ian ce   o f   th e  s tate  n o is e  m atr i x         is   ass u m ed   to   b e  a   co n s tan t  d iag o n al  m at r ix   an d     th e  m ea s u r e m e n t n o i s e        a  co n s tan t v ec to r .                 (                                   ) ;        (           )       T h e  cy clic  tech n iq u e  u s e  ea ch   co o r d in ate  o f   th e  v ec to r     ( 1 9 ) ,   s u cc e s s i v el y ,   as  th e  s ea r c h   d ir ec tio n   in   o r d er   t o   m i n i m ize  t h e  co s t f u n ctio n       ( 2 0 )   as d escr ib ed   in   th e  alg o r ith m   o f   t h e  Fi g u r e  2 .         (                     )   ( 1 9 )     W h er e        ,       an d         ar e  th e  s tate  n o i s e  au to - co v ar ia n ce   o f   th e   p h ase  s tato r   c u r r en ts ,   f l u x es  a n d   f au l t   f ac to r   r esp ec tiv el y .         is   t h e  m ea s u r e m en t a u to - co v ar ian ce .   T h e  E KF p er f o r m a n ce   is   e v al u ated   b y   th e  co s t  f u n ct io n       g iv en   in   ( 2 0 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R ea l time   o b s erver - b a s ed   s ta to r   fa u lt d ia g n o s is   fo r   I M  ( K h a d id ja   E l Merr a o u i )   215                   ∑ (            ̂      )     (            ̂      )             ( 2 0 )             is   th e  n u m b er   o f   s a m p l es  b y   o n e  iter atio n .   T h e  m ea s u r ed   (                   )   an d   esti m ated   (   ̂          ̂      )   s tato r   cu r r en t s   ar e  i n tr o d u ce d   in   t h e  co s t  f u n ctio n     .   Firstl y ,   th e  E KF   tu n i n g   m et h o d   b y   th e  c y cl i c   alg o r ith m   i s   ap p lied   in   th e  ca s e  o f   h ea l th y   I M,   as  p r es en ted   in   t h e  Fi g u r e  3 .  Nu m er o u s   iter atio n s   ar e  n ec es s ar y   to   t h e  c y cli c  al g o r ith m   to   r ea ch   t h e  o p ti m al  s o l u tio n ;  t h u s ,   it  m u s t   b e  r u n   o f f   lin e  u s i n g   t h e  d ata   m ea s u r ed   o n   t h e  te s t - b en c h .   T h en ,   th e  co m p u ted   v al u es  o f       an d         ar e  in tr o d u ce d   in   th e   E KF   to   esti m ate,   o n   lin e,   t h e  e x ten d ed   s ta te  v e cto r   in   th e  ca s e  o f   h ea lt h y   a n d   f au lt y   I M.   T h e  s t u d ies  o f   t h e  o b tain ed   r esu lt s     w it h   s ev er al  ap p lied   SIT SC ,   s u m m ar ized   in   T ab le  1 ,   s h o w   t h e  e f f ec t iv e n es s   o f   t h e  E KF  t u n ed   b y     th e  c y cl ic  m et h o d .               Fig u r e  2 .  T h e  cy clic  m et h o d   alg o r ith m     Fig u r e  3 .  R ep r esen tatio n   o f   E KF tu n i n g   b y   a   c y clic  m et h o d       4.   RE S I DUA L   G E N E RA T I O N   FDI   b ased   o n   an al y tical  r ed u n d an c y   co n s i s t  o f   r es id u al  g e n er atio n   a n d   d ec is io n   m ak i n g   [ 2 4 - 26 ].   R esid u als  ar e  q u an titi e s   th at   r ep r esen t  th e  in co n s is te n c y   b et w ee n   m ea s u r ed   d ata  an d   th o s e  d eliv er ed   b y     th e  m ath e m at ical  m o d el  o r   o b s er v er .   I d ea ll y ,   in   n o r m a ll y   ca s e  ( n o - f a u lt)  r esid u a l  is   eq u a l  to   ze r o .   Ho w e v er ,     s tate  a n d   m ea s u r e m e n t  n o is e s   af f ec t   r esid u al s   a n d   b ec o m e  d if f er en t  f r o m   ze r o .   W h en   a  p ar ticu lar   f au lt   o cc u r s ,   r esid u al  d ed icate d   to   t h is   f au l t  d ev iates  f r o m   ze r o   b u t  n o t  ch a n g es  to   o th er   f au lts   [ 2 6 ] .   I n   th is   w o r k ,   th e  r esid u al  co n s is ts   o f   t h e  d e v iatio n   b et w ee n   th e   f a u lt   f ac to r   co m p u ted   b y   E KF a n d   it s   v a lu e  i n   n o - f a u lt c a s e,   w h ic h   is ,   id ea ll y   eq u al  to   ( 2 1 ) .                   ̂           ̂     ( 2 1 )     B y   u s in g   ( 1 )   an d   ( 2 1) ,   th e  r esi d u al      is   p r o p o r tio n al  to   th e  r ati o   o f   s h o r ted   tu r n s .   T h er ef o r e,   th e  f au lt  s e v er it y ,   ca r ac ter is ed   b y   t h e  r esid u al  a m p lit u d e,   is   ev al u ated   b y   m ea n s   o f   t h ese  eq u atio n s .       5.   E XP E R I M E NT A L   RE S UL T S   T h e  p r o p o s ed   E KF - b ased   FD   is   v alid ated   th r o u g h   s i m u lati o n   an d   e x p er i m e n tal  te s ts .   I n   f ir s t  s ta g e,   th e  i m p r o v ed   I M  m at h e m ati ca l  m o d el  i s   v alid ated ;  s ev e r al  s ce n ar io   o f   t h e   o cc u r r en ce   o f   t h e   f a u lt   ar e   ex p er i m e n ted .   T h e  test - b en c h ,   g iv e n   i n   Fig u r e   4 ,   co n s is t s   o f   a  th r ee - p h a s e  s q u ir r el  ca g e  I M,   0 . 5 5   k W ,   3 8 0   V,   4   p o les.  E ac h   s tato r   p h ase  co n tai n s   4   co ils   o f   1 3 2   tu r n s   co n n ec ted   i n   s er ies.   T h e  I M  is   r e w o u n d ,   an d   a  s m al l   a m o u n t o f   s tato r   tu r n   o u tp u t s   ar e  m ad e  to   cr ea te  a  n u m b er   o f   s h o r t c ir cu its   a s   s h o w n   i n   th e   Fig u r e   5.   T h e  I M  s tato r   w i n d in g s   ar e  d elta - co n n ec ted   an d   f ed   b y   a  5 0   Hz  s in u s o id al  s o u r ce   v o ltag e  v i a     a  th r ee - p h ase  a u to tr an s f o r m er .   T h e  r ew o u n d   I M  p ar a m eter s   ar e  lis ted   in   t h e  ap p en d ix   B .   T h e  s tato r   p h ase   cu r r en ts   a n d   v o lta g es  ar e  m e asu r ed   v ia  Ha ll - E f f ec t  s e n s o r s ,   an d   an   e n co d er   o f   1 0 2 4   c o u n t s /r   is   u s e d   to   m ea s u r e  t h e  I M  s p ee d .   T w o   A / D  co n v er ter s ,   1 2   b its   f o u r   ch an n el s   an d   1 6   b its   f o u r   m u ltip lex ed   ch a n n els,   w er e  u s ed .   T h e  m ea s u r ed   s i g n als  ar e  f i lter ed   b y   a n ti - alias i n g   lo w   p ass   f ilter s ,   B u ter w o r t h   t y p e  w it h   1 0 0 Hz   cu t  f r eq u en c y .   E KF  o b s er v er   i s   i m p le m e n te d   o n   th e  d SP A C E 1 1 0 4   p latf o r m   o p er atin g   o n   a  h o s t  P C   lin k ed   to   ex ter n al  s i g n al s   b y   a n   i n ter f ac e  b o ar d   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  5 .   C - la n g u a g e  i s   u s ed   to   d ev elo p   th e  E KF  r o u tin e s ;   w h ic h   ar e  co m p iled   an d   u p lo ad ed   in to   th e  h o s t P C ,   w it h   th e  f u n ctio n al  s a m p li n g   ti m e                   s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   2 0 2 0   :   210   -   222   216         Fig u r e  4 .  T h e  test - b ed     Fig u r e  5 .   R e w o u n d   I M       T h e  r o o t m ea n   s q u ar e  ( R MS)   v alu e s   o f   t h e  m ea s u r ed   cu r r en t s   an d   th o s e  co m p u ted   f r o m   I M  m o d el  in   b o th   h ea l th y   a n d   f a u lt y   ca s es  ar e  s h o w n   i n   T ab le  1 .   A  w ell   m a tch i n g   b et w ee n   t h e m   i s   s h o w n   a n d     th e  d if f er en ce   i s   v er y   s m a ll.  T h ese  r esu lts   p er m i t  th e  v ali d atio n   o f   th e  p r o p o s ed   I M  m o d el.   C o n s eq u en tl y ,   th er ea f ter ,   t h e  i m p r o v ed   I M  m o d el  ca n   b e  u s ed   to   p er f o r m   t h e  FDI   b ased   o n   E KF a p p r o ac h .       T ab le  1 .   R MS  v alu e s   o f   t h e  m ea s u r e d   an d   s i m u lated   cu r r en t s   o n   p h a s e  A   f a   1 -   f a   S I T S C   t u r n s   o n   p h a se   A   S I T S C   %     ̅            ̅            1   0   0   0   1 . 0 5   1 . 0 7   0 . 9 8   0 . 0 2   6   1 . 1 3 %   1 . 2 3   1 . 1 5   0 . 9 5   0 . 0 5   24   4 . 5 4 %   1 . 5   1 . 4 2   0 . 9 4   0 . 0 6   30   5 . 6 8 %   1 . 6   1 . 5 1       W h er e:    ̅          is   t h e  R M S  v al u e  o f   th e  m ea s u r ed   s tato r   c u r r en t  o n   p h ase  A   o f   t h e  r e w o u n d   I M.     ̅          is   th e  R MS  v a lu e  o f   s tato r   cu r r en t,  o n   p h ase  A ,   o b tain ed   b y   t h e  p r o p o s ed   m ath e m at ical  I M  m o d el.       5 . 1 .     E x per i m ent a l v a lid a t io n o f   E K F - ba s ed  re s i du a l g ener a t io n t un ing   by   t he  Cy clic  m et ho d   I n   th i s   s ec tio n ,   th e  E K F - b as ed   FDI   ap p r o ac h   is   ex p er i m en tal y   test ed   i n   th e  test - b ed   s h o w n   in     Fig u r e   4 .   E KF   est i m a tes  s tate   v ar iab les   an d   f a u lt   f ac to r   a n d   b o th   r esid u al   g en er atio n   a n d   f a u lt  s ev er it y   ar e   ca lcu lated .   T h e  n eg ati v e  s eq u e n ce   o f   s tato r   cu r r e n ts   [ 4 ]   is   co m p u ted   i n   o r d er   to   c o n f ir m   th e  u n b ala n ce .       (             )   (                       + (                +         : p o s itiv e  s eq u e n ce   s tato r   cu r r en t ,         : n eg a tiv e  s eq u e n ce   s tato r   cu r r en t.                    I n   th e  f ir s t  s ta g e,   a  u n iq u e  f au lt,  at  d if f er en t  lev el  o f   s e v er it y ,   o cc u r s   i n   t h e  p h a s e  A   o f   t h e  r e w o u n d   I M.   A   q u a n ti t y   o f   0   ( h ea l th y   I M) ,   6 ,   2 4 ,   an d   3 0   tu r n s   ar e  d elib er ately   s h o r ted   o n   th e  r e w o u n d   I M.     T h e  esti m ated   f au lt  f ac to r     ̂     an d   th e  r esid u al    ,   ac h iev ed   w it h   th is   s ce n ar io   ar e  s h o w n   in   t h e  Fig u r e  6 ( a )   t o   Fig u r e   8 ( a ) .   I n   h ea lth y   ca s e  t h e  r esid u al  i s   clo s e  to   0 . 0 0 2 5   b u t  is   d if f er en t  f r o m   ze r o ,   d u   to   th e  m o d elis atio n   er r o r   an d   ex p er im e n tal  d i s tu r b an ce s .   I t  g r o w s   to   0 . 0 1 2 5   f o r   6   s h o r t - cir c u ited   tu r n s   ( 1 . 1 3 %).   I n   th e  ca s e  o f   2 4     s h o r t - c ir cu ited   tu r n s   ( 4 . 5 4 %),   it  r aise s   to   0 . 0 3 7 5   an d   to   0 . 0 4 5   f o r   3 0   tu r n s   ( 5 . 6 8 %).   T h ese  r esid u al  v al u es   ar e  s elec ted   in   s tead y   s tate  o f   r es id u al      as  s h o w n   i n   F ig u r e   6 ( b )   to   Fig u r e  8 ( b ) .   I d ea lly ,   th e   p r o v o k ed   SIT SC   p r o v id es  th e   v alu e s   o f   (         )   s h o wn   i n   T ab le  1 .   C o m p ar ed   to   th e   ex p er i m e n tal  r es u lt s ,   a  litt le   a n d   co n s ta n t   o f f s et  ap p air s .   I t is d u   to   n o n   m o d eled   an d   m ea s u r e m e n t e r r o r s .     I n   Fi g u r e  6 ( c) ,  Fi g u r e  7 ( c)   a n d   Fi g u r e  8 ( c ) ,   th e   m ea s u r ed   an d   f ilt er ed   s tato r   c u r r en ts   ar e  g i v en .   E ac h   o n e  s h o w s   t h e  i n cr ea s e  o f   t h e  s tato r   cu r r e n t  i n   th e  p h a s e  A ,   o n ce   th e   SIT SC   w a s   p r o v o k ed .   I n   Fig u r e   6 ( d ) ,   Fig u r e  7 ( d )   a n d   Fig u r e   8 ( d ) ,   th e  n eg ati v e  s eq u en ce   c u r r en t,  th at  ill u s tr ate  th e  tr an s ie n t  an d   s tead y   s ta te,   ar e  also   g iv e n   i n   t h e  s a m e  s it u atio n .   I n   h ea lth y   I M  th e  n e g ati v e  s eq u en ce   c u r r en t is ab o u t 5 4   m A .   On ce   t h e  SIT SC   o f   6   t u r n s   i s   p r o v o k ed   it  in cr ea s e s   to   1 0 0   m A ;  f o r   2 4   SIT SC   it  g r o w s   to   1 5 3   m A   a n d   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R ea l time   o b s erver - b a s ed   s ta to r   fa u lt d ia g n o s is   fo r   I M  ( K h a d id ja   E l Merr a o u i )   217   1 8 3   m A   i n   t h e  ca s e  o f   3 0   SIT SC .   T h ese  r es u lt s   co n f ir m   cle ar l y   t h e  SIT SC   o cc u r r en ce   b y   m ea n s   o f   th e   r is e  o f   th e  n e g ati v e  s eq u en ce   c u r r en t.           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       Fig u r e  6.   I M  in   Hea lth y   ca s e  a n d   SIT SC   o f   6   tu r n s ,   ( a)     ̂     in   h e alth y   I M  ca s e  an d   in   SIT SC   o f   6   tu r n s ,    ( b )   R esid u al ,   ( c)   Fil tr ed   s tato r   cu r r en ts ,   ( d )   Neg ati v e  s eq u e n c e  cu r r en ts           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  7 .   I M  in   h ea lt h y   ca s e  an d   in   SIT SC   o f   2 4   tu r n s ,   ( a)     ̂     in   h ea lt h y   I M  ca s e  an d   i n   SIT SC   o f   6   tu r n s ,   ( b )   R esid u al   (c )   Fil tr ed   s tato r   cu r r en ts ,   ( d )   Neg ati v e  s eq u e n c e  cu r r en ts           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   2 0 2 0   :   210   -   222   218       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )       Fig u r e  8 .   I M  in   h ea lt h y   ca s e  an d   in   SIT SC   o f   3 0   tu r n s ,   ( a)     ̂     in   h ea lt h y   I M  ca s e  an d   i n   SIT SC   o f   3 0   tu r n s ,     ( b )   R esid u al,   ( c)   Fil tr ed   s tato r   cu r r en ts ,   ( d )   Neg ati v e  s eq u e n c e  cu r r en ts           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  9 .   ( a)     ̂     in   h ea l th y   I M  ca s e  an d   in   SIT SC   o f   6   an d   3 0   tu r n s ,   ( b )   R esid u al    ,  ( c)   No   f iltre d   s tato r   cu r r en ts   i n   h ea lt h y   I M  an d   i n   6   an d   3 0   SI T SC ,   ( d )   Fil tr ed   s tato r   cu r r en ts   in   h ea lt h y   I M  a n d   in   6   an d   3 0   SI T SC       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       R ea l time   o b s erver - b a s ed   s ta to r   fa u lt d ia g n o s is   fo r   I M  ( K h a d id ja   E l Merr a o u i )   219   T h e  s ce n ar io   i m p le m e n ted   f o r   th e  s ec o n d   s et  o f   f a u lt   is   a s   f o llo w s :  th e  I M  is   r u n   h ea lt h y   ( w it h o u t   SIT SC ) ,   af ter   3 . 1 2   s ec o n d s   a  f a u lt   o f   6   SIT SC   is   p r o v o k ed ,   f o llo w ed   b y   a  f a u lt   o f   3 0   SIT SC   at  ab o u t     4 . 9   s ec o n d s .   Fig u r e  9 ( a )   to   Fig u r e   9 ( b )   illu s tr ate   th e  o b tai n ed   r esu lts   b y   t h e  test - b en c h .   T h e  f a u lt  f ac to r     ̂     is   w ell  e s ti m ated   b y   E KF;  m o r eo v er ,   th e  r esid u al      in d icate s   clea r l y   t h e  o cc u r r en ce   o f   th e  f a u lt s   ( Fau l t   d etec tio n ) .   T h e  g r o w th   o f   th e  f au lt is   w e ll tr ac k ed   b y   t h e  r esi d u al    ,   w h ic h   esti m ate s   its   s e v e r it y .   T h e  th r ee - p h a s e  s tato r   cu r r en ts   r ec o r d ed   d u r in g   th i s   ex p er i en ce   an d   t h e  f i lter ed   o n es  ar e  g iv e n   b y     th e  Fi g u r e   9 ( c )   an d   Fi g u r e   9 ( d ) .   T h e  r ep er cu s s io n   o f   t h e  p r o v o k ed   6   SIT SC   o n   t h e  r e w o u n d   I M  ap p ea r s   b y     a  litt le  r is e  o n   t h e  m ag n it u d e  o f   th e   f a u lt y   p h a s e  c u r r en t .   On   t h e  o th er   h a n d ,   th e  c u r r en t  m a g n it u d e  o f     th e  p h a s e  u n d er   a  3 0   SI T SC   in cr ea s es  m o r e.   Desp ite  o f   t h e   litt le  j u m p   o f   t h e  s tato r   cu r r en t  d u e  to   6   SIT SC ,     th e  e v o lu tio n   o f   th e   f a u lt  s e v er it y   s h o w s   c lear l y   th e  d i f f er en ce   b et w ee n   th is   s it u atio n   a n d   th e   h ea t h y   I M .    T h is   f ac t  is   m o r e  s i g n i f ica n t   in   th e  r es id u al    ,   w h ich   i s   m o r e  i n ter est in g   i n   th e  s en s e  th at,   it  i n d icate s     th e  o cc u r r en ce   a n d   th e  s e v er it y   o f   t h e  f a u lt.    T h e   r esid u al      o b tain ed ,   in   h ea lth y   s it u atio n ,   is   clo s e  to   ze r o ,   th is   is   d u e   to   th e  g o o d   tu n in g   o f   E KF   b y   th e  c y clic   m e th o d .   T h e  m e asu r ed   s tato r   c u r r en ts   in   th e  s a m e  f au lt  co n d itio n   an d   b e f o r e  f ilter i n g   ar e  g i v e n   b y   Fig u r e   9 ( c ) .   T h e y   ill u s tr at e,   in   ad d itio n   o f   th e  r is e  o f   th e  p h ase  d a m a g ed   cu r r en t  t h e  d ef o r m atio n   d u e  t o     th e  n o is e  h ar m o n ic.   I n   all  ca s e s   o f   SIT SC   co n s id er ed   ab o v e,   th e  r esu l ts   s h o w   th e  g o o d   esti m atio n   o f   th e  f a u lt   f ac to r   an d   th e  r esid u al s   in   co m p ar i s o n   o f   t h e  s i m u latio n   v alu es  cited   in   t h e  T ab le  1 ;  th is   m et h o d   p er m i ts     th e  ad eq u ate  ev al u atio n   o f   t h e  f au lt se v er it y   a n d   th e  ea r l y   d et ec tio n   o f   t h e  SIT SC .       5 . 2 .   Co m pa ra is o n a nd   di s cus s io n   I n   th ese  s ec tio n ,   r es u lt s   o f   [ 1 0 ]   ar e  r ev ie w ed   in   o r d er   to   h ig h l ig h t  t h e  ad v a n tag e  o f   th e  FDI   b ased   E KF  ap p r o ac h   p r esen ted   in   th is   w o r k .   I n   [ 1 0 ]   a  m o d el  o f   th e   in d u ctio n   m o to r ,   af f i n e  w it h   r esp ec t  to     th e  SIT SC   h a s   b ee n   d ev elo p e d .   A   s lid i n g   m o d e  o b s er v er   is   d esig n ed ,   b ased   o n   t h is   I M   m o d el   i n   t h e  n o   f au l t  ca s e.   R esid u a ls   g e n er ato r   is   c o n s tr u cted   o n   t h e  b asis   o f   t h e  er r o r   b etw ee n   t h e  m ea s u r e d   s ig n al s   ( th e  t h r ee   p h ase  cu r r en ts )   an d   v ar iab le s   p r o v id ed   b y   b y   th e  s lid in g   m o d e  o b s er v er .   W h er e :        (                )   ,        (   ̂      ̂      ̂    )     an d   r i   ill u s tr ates  t h e  r esid u al  eq u i v ale n t  to   t h e  p h ase  i     ( i  =a ,   b   o r   c) .   n i,  is   th e  r atio n   o f   SIT SC   in   p h a s e  i   f o r ce d   at  ti m e  t i   .   T h is   m et h o d   allo w s   t h e  d etec tio n   an d   i s o l atio n   o f   t h e  f au lt   as  s h o w n   in   F i g u r e  10   an d   Fig u r e  1 1 .   Ho w e v er ,   th e   q u a n ti f icatio n   o f   t h e  SIT SC   is   u n av a ila b le.   A ll   t h e  r es u lt s   p r esen t ed   in   [ 1 0 ]   ar e  n o t  ex p er i m e n tal y   v alid ated .           Fig u r e  1 0 .   E r r o r s   b et w ee n   m o d el  an d   o b s er v er   v ar iab les [ 1 0 ] ,   ( ca s e  w it h   f au lts ,   n a= 0 . 1 ,   t a =2 s ,   n b =0 . 1 5 ,   t b =3 s ,   n c= 0 . 2 ,   t c =4 s )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.