I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   5 ,   No . 3 Sep tem b er   2016 ,   p p .   1 4 1 ~ 1 4 8   I SS N:  2252 - 8814           141       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   Identifica tion o t he Inrush  Curre n o The  Inte rna Faults o Po w er Tran sfo r m ers Ba sed o t he  Diff e rential  Rela y  F unc tion       M a j id Sa li m i   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Isla m ic  A z a d   Un iv e rsit y ,   T o n e k a b o n ,   Ira n .       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   A u g   1 7 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A u g   2 4 ,   2 0 1 6       T h e   in ru sh   c u rre n o f   tran sf o r m e r   is  o n e   o f   th e   m o st  im p o rtan f a c to rs  in   t h e   d a m a g in g   o f   p o w e tran sf o r m e rs   a n d   re d u c in g   t h e ir  u se f u li f e .   Diff e r e n ti a re la y a re   o n e   o f   th e   m a in   a n d   p rim a r y   p ro tec ti o n s   o f   p o w e tran sf o rm e rs.   T h e re f o re ,   th e   c o rre c a n d   f a st  o p e ra ti o n   o f   th e se   d e v ice is  so   im p o rtan t.   In   th is  p a p e r,   a n   in r u sh   f lo w   d e tec ti o n   m e th o d   is  p ro p o se d   i n   o rd e r   to   p re v e n th e   in a c c u ra te  p e rf o r m a n c e   o f   d iff e r e n ti a re la y .   In   th e   p ro p o se d   m e th o d ,   th e   a n a ly sis  o f   th e   w a v e let  tran sf o r m   fre q u e n c y   ti m e   is  u se d   b a se d   o n   th e   e x trac ted   c h a ra c teristics .   A lso ,   a   c rit e rio n   c a ll e d   c o rre latio n   c o e f f icie n is  u se d   in   o rd e r   to   c re a te  a   su i tab le  p a tt e rn   a n d   u se   it   in   th e   p ro p o se d   a lg o rit h m .   T h e   sim u latio n   o f   th e   p ro p o se d   a lg o rit h m   is  p e rf o r m e d   b y   th e   P S CA so f tw a r e   a n d   im p le m e n ted   in   t h e   M A TL A e n v iro n m e n t.   T h e   re su lt s   o f   th e   s i m u latio n   c o n f irm   th e   a c c u ra c y   o f   th e   p ro p o se d   m e th o d .   K ey w o r d :   C o r r elatio n   co ef f icien t   Dif f er en t ial  r ela y   I n r u s h   cu r r e n t   T r an s f o r m er     Co p y rig h ©   201 6   In s t it u te o 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 rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma j id   Salim i   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   I s la m ic  A za d   U n iv er s it y ,   T o n ek ab o n ,   I r an .       1.   I NT RO D UCT I O N   T h co r r ec an d   s tab le  p er f o r m an ce   o f   t h p o w er   tr an s f o r m er   p lay s   s ig n i f ica n r o le  in   th s tab ilit y   o f   th e   p o w er   s y s te m   a n d   its   a ttach ed   d ev ice s .   An y   f a u lt   in   th p o w er   tr an s f o r m er   af f ec t s   th p o w er   s y s te m   co n n ec ted   to   it.  T h er ef o r e,   th co r r ec d iag n o s i s   o f   th f a u lt  an d   th r ap id   in ter r u p tio n   o f   t h d a m a g ed   p o w er   tr an s f o r m er   f r o m   t h r es t o f   th p o w er   s y s te m   is   i m p o r tan t   t o   r ed u ce   th d a m ag e   ca u s ed   b y   t h s e v er f lo w   o f   th f a u lt  a n d   to   p r ev e n t h p o w er   s y s te m   i n s tab il it y .   Di f f er e n tial  p r o tectio n   is   o n o f   t h m o s i m p o r tan t   an d   p r im ar y   p r o tectio n   o f   th p o w er   tr an s f o r m er s   [ 1 ] .   T h d if f er en tia p r o tectio n   as  th m a in   p r o tectio n   o f   th e   P o w er   tr an s f o r m er s   h as  b ee n   co n s id er ed   f o r   m a n y   y ea r s .   Ho w e v er ,   th i s   p r o tectio n   s u f f er s   f r o m   b asic  w ea k n ess   w h ic h   is   t h d etec ti o n   o f   an   er r o r   cu r r en f r o m   an   in r u s h   cu r r e n [ 2 ] .   C u r r en tl y ,   th m e th o d   m ai n l y   u s ed   f o r   th is   p u r p o s is   th d iag n o s tic  m et h o d   b ased   o n   th s ec o n d   h ar m o n ic.   Ho w ev er ,   with   th u s o f   h ig h - q u alit y   m ater ial s   an d   th r ed u c tio n   o f   t h tr an s f o r m   co r lo s s e s   in   t h p o w er   tr an s m is s io n s ,   t h s ec o n d   h ar m o n i c   w a s   r ed u ce d   i n   t h i n r u s h   c u r r en a n d   its   v al u w a s   eq u a to   o r   ev en   le s s   th a n   t h s ec o n d   h a r m o n i c,   w h ic h   lead s   to   th u n ac ce p tab le  r esu lt s   o f   t h alg o r it h m   in   d etec ti n g   t h i n r u s h   c u r r en f r o m   t h er r o r   c u r r en t.   So m m et h o d s ,   in cl u d i n g   t h m et h o d   o f   li m iti n g   m a g n etic  f lu x   a n d   its   eq u i v ale n cir cu it,  ar u s ed   as   b asic  m eth o d   f o r   d etec tin g   th in r u s h   c u r r en f r o m   t h er r o r   cu r r en t.  I n   s o m p ap er s ,   in ter n al  er r o r s   ar e   d ir ec tly   d etec ted   b y   d is to r tio n   o f   th w av ef o r m   o f   t h d if f er e n tial  cu r r en t,  s u c h   as  w a v ef o r m   co r r elat io n   an al y s is ,   w h ich   d etec ts   th i n r u s h   c u r r en b y   u s i n g   th w a v e f o r m   co ef f icie n b et w ee n   t h f ir s h alf   c y cl e   an d   th s ec o n d   h al f   c y cle  [ 3 ] .   B u t h o p er atio n   ti m o f   th e s m et h o d s   is   lo n g er   t h an   c y cle   an d   lead s   to   r elati v el y   lo n g   o p er atio n .   So m o th er   ar ticles  f o c u s   o n   th b en ef its   o f   u s i n g   th tr an s ien cu r r en f l u x   tr an s f o r m   an d   its   an al y s is h o w ev er ,   th ese  m et h o d s   h av t h co m p lex it y   o f   co m p u tatio n al  o p er atio n s ,   an d   C T   s atu r atio n   is   n o co n s id er ed   [ 4 ] .   Mo r eo v er ,   in   co m b i n atio n   w it h   t h ar ti f icial  n e u r al  n e t w o r k   m et h o d   an d   f u zz y   m at h e m ati ca th eo r y ,   i n   s o m e   r esear ch es t h is   m et h o d   b as ed   o n   th w a v elet  an a l y s is   i s   u s e d   f o r   d etec tin g   t h in r u s h   cu r r en t.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   20 1 6   :   141     1 4 8   142   Ho w e v er ,   th n et w o r k   d esig n   an d   th f u zz y   r u le s   r eq u ir lar g n u m b er   o f   co m p r eh e n s iv tr ain in g   ex a m p le s ,   w h ich   all  o f   t h e m   ar d er iv ed   f r o m   r ea p o w er   s y s te m ,   s o   th at   th e y   ca n n o b ea s i l y   u s ed   i n   p r ac tical   ap p licatio n s   [ 5 ] .   On   t h o th er   h an d ,   m at h e m a tical  m o r p h o lo g y   ( MM )   h as  b ee n   i n tr o d u ce d   as  p o w er f u to o l   o f   f lo w   w a v e f o r m   p r o ce s s i n g   in   t h d etec tio n   o f   t h in r u s h   cu r r e n f r o m   t h er r o r   cu r r en t,  an d   t h ar ticle   p r esen ts   a   s i m p le  a n d   ef f ec ti v d esig n   u s i n g   MM ,   b u it  m a y   b u n r eliab le  ab o u t   C T   s at u r atio n   [ 6 ] .   Ho w e v er ,   th is   m et h o d   f ail s   w h e n   t h tr a n s ie n i n ter n a f a u lt  a n d   th i n r u s h   cu r r en o cc u r s   s i m u lta n e o u s l y .   I n   th is   p ap er ,   w w i ll  i n v e s ti g ate  t h d etec ti o n   o f   t h in r u s h   c u r r en f r o m   in ter n a f a u lt  o f   p o w er   tr a n s f o r m er s   b ased   o n   t h e   p er f o r m a n ce   o f   d i f f er e n tial r el a y s .     Resea rc h   H y po t hes es:   -   T h co n v er ter   is   co n n ec ted   to   th s ec o n d ar y   co il  w i th o u t a n y   ch ar g e   -   T h in r u s h   cu r r en t f lo w s   o n l y   in   th p r i m ar y   co il   -   No   lo s s es a r co n s id er e d   in   t h p o w er   n et w o r k .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   I n   r esear ch ,   n e w   an d   g en er al  r u le  h as  b ee n   in tr o d u ce d   th a d is tin g u i s h e s   an   in r u s h   cu r r e n f r o m   t h er r o r   cu r r en u s in g   m o r p h o lo g y   an d   b ased   o n   an   alg o r it h m   i n   t h t i m e   d o m ai n .   A t h s a m ti m e,   th e   tr an s f o r m er   m o d el  h as  b ee n   u s ed   w i th   s u f f icie n ac c u r ac y   t o   an al y ze   t h i n r u s h   c u r r en a n d   th s h o r t - cir cu i t   cu r r en w it h   d if f er en m a g n eti za tio n   cu r v e s .   T h p r o p o s ed   m et h o d   is   b ased   o n   th r atio   o f   th r ee - p h ase  c u r r en t   an d   f lo w s   o f   th p o w er   tr an s f o r m er s   d u r in g   t h p o w er   s u p p ly i n g   an d   t h er r o r   co n d iti o n s .   T h r esu lts   o f   s i m u lat io n s   ca r r ied   o u b y   M AT L A B   E MT P   s o f t w ar co n f ir m   th ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   to   d is tin ctio n   an d   d etec tio n   in   th ti m o f   h al f   c y cle  o f   p o w er   f r eq u e n c y   [ 7 ] .   A n   al g o r ith m   i s   p r o p o s ed   to   id en tify   a n d   d is tin g u is h   th in r u s h   an d   er r o r   cu r r en ts   o f   p o w er   tr an s f o r m e r s .   T h f ir s th r ee - p h ase  f lo w s   o f   th tr an s f o r m er   an d   th in te g r als   o f   t h t h r ee - p h ase  v o lta g o f   tr a n s f o r m er   ar u s ed   i n   t h is   p r o p o s ed   m et h o d .   A cc o r d in g   to   th e   p r o p o s e d   m eth o d ,   i n   t h ca s e   o f   ta n talizi n g   t h u n lo ad ed   tr an s f o r m er ,   t h co r r esp o n d   th r ee - p h ase  f lo w s   an d   th e   th r ee - p h ase  f lu x e s   ( th s ec o n d ar y   t h r ee - p h ase  v o ltag i n te g r ato r s )   w it h   th h i g h   ac c u r ac y   ( th s y n c h r o n izat io n   d if f er e n ce   is   ab o u t 1 0   s a m p le s   o f   th 1 0 0 0 - s a m p le  d ata  w i n d o w )   h a v s y n c h r o n izat io n .     I n   th is   r eg ar d ,   th ti m d if f er en ce   b et w ee n   th m ax i m u m   p o in ts   o f   t h th r ee - p h ase  c u r r en t   an d   f lu x   an d   th ti m d if f er e n ce   b et w e en   th m i n i m u m   p o in t s   o f   t h th r ee - p h ase  c u r r en an d   f lu x   a r co n s id er ed   as  s ix   d is tin ct  ch ar ac ter i s tics .   T h s im u latio n   r es u lts   w it h   th M AT L A B E MT P   s o f t w ar in   th p r esen ce   o f   d if f er en co n d itio n s   o f   t h i n r u s h   c u r r e n ( d if f er en t y p e s   o f   co r es  with   d i f f er e n c u r v e s   an d   t h a lter n ati n g   ti m es  o f   p o w er   s u p p l y i n g   in   c y cle)   an d   th er r o r   cu r r en ( d if f er en er r o r s   w it h   d if f er en t y p e,   r esi s ta n ce ,   an d   s tar ti m e)   in d icate   t h h i g h   p r ec is io n   a n d   er r o r - f r ee   o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   i n   t h d is ti n ctio n   b et w ee n   th e s t w o   o v er cu r r en t.  A n o t h er   ad v an ta g o f   th p r o p o s ed   m et h o d   is   th d etec tio n   s p ee d   o f   th alg o r ith m   w h ic h   is   th e   ti m less   t h an   h al f   a   c y cle   o f   p o w er   f r eq u en c y   ( 1 0   m s ) ,   [ 8 ] .   I n   o n e   th e   p r ev io u s   s tu d ies,   t wo   m et h o d s   b ased   o n   th ar tif icial  i n telli g e n ce   h av e   b ee n   u s ed   to   d etec th in r u s h   cu r r en t s   f r o m   th er r o r   cu r r en ts .   I n itia ll y ,   t w d if f er e n t f o r m s   o f   g r o u p - b a s e d   alg o r ith m s ,   GS A   a n d   P SO,  w er u s ed   to   tr ain   th n e u r al  n et w o r k .     T h GSA  ac ts   o n   t h b asi s   o f   th g r av it y   la w   an d   u n li k t h e   o th er   alg o r it h m s   b ased   o n   t h g r o u p   o f   p ar ticles,  an d   also   i s   i n d ep en d en o f   th e   in itial  p o s itio n   o f   p ar ticles,  a n d   th p ar ticle s   ar id e n titi e s ,   an d   t h P SO   is   b ased   o n   th g r o u p   m o v e m en o f   b ir d s .   T h en ,   th n e u r al  n et w o r k   i s   g o i n g   to   b tr ain ed   to   d etec th in r u s h   cu r r en f r o m   t h er r o r   cu r r en t.  I n   o r d er   to   d em o n s tr ate  t h at  t h is   tr ai n i n g   m et h o d   is   u s e f u l,  an d   it  lead s   to   m o r e   ac cu r ate  r esu lts ,   t h r es u lts   o b tain ed   f r o m   t w o   p r o p o s ed   alg o r ith m s   an d   t h b ac k - p r o p ag atio n   ( B P )   m et h o d s ,   w h ic h   is   o n o f   t h m o s co m m o n   m et h o d s   f o r   tr ai n in g   o f   t h n e u r al  n et w o r k s ,   w er co m p ar ed   [ 9 ] .   W h en   p o w er   tr an s f o r m er   i s   co n n ec t ed   to   p o w er   s u p p l y ,   at  t h m o m e n o f   th co n n ec t io n   v er y   lar g cu r r en is   cr ea ted   in   th f r o n s id o f   tr an s v er s e,   w h ich   i s   m u c h   la r g er   th a n   th tr a n s f o r m er ' s   r ated   cu r r en t.  T h is   p h en o m e n o n   is   ca lled   Ma g n etizin g   i n r u s h   c u r r en t,  w h ic h   r esu lt s   i n   i n ap p r o p r iate  p e r f o r m an ce   o f   p r o tectiv s y s te m s .   I n   f ac t,  t h s i m ilar it y   b et w ee n   th in r u s h   cu r r e n t 's  ch ar ac ter is tics   a n d   th in ter n al  er r o r   co n d itio n s   ca u s e s   th i s   er r o r .   T h er ef o r e,   f o r   s af o p er atio n   o f   t h tr an s f o r m er ,   it  is   n ec es s ar y   to   r ec o g n iz t h in r u s h   c u r r en t   f r o m   t h er r o r   cu r r en t   [ 1 0 ] .   I n   th i s   p r o j ec t,  th n e u r al  n e t w o r k   h a s   b ee n   u s ed   to   d etec t h in r u s h   cu r r en f r o m   th in ter n al  er r o r   cu r r en t.    A   n e w   co llecti v alg o r it h m ,   c alled   th GS A ,   is   p r esen ted   f o r   tr ain in g   i n   th n e u r al  n et w o r k .   I n   o r d er   to   s h o w   t h q u alit y   an d   ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m ,   th r esu l ts   o b tain ed   f r o m   t h GS A   alg o r it h m   ar co m p ar ed   w it h   th r esu lts   o b tain ed   f r o m   P SO  an d   B P   alg o r ith m   w h ic h   is   o n o f   th m o s t   co m m o n   m et h o d s   f o r   tr ain i n g   th n e u r al  n e t w o r k .   T h r esu l t s   s h o w   t h at  t h p r o p o s ed   alg o r ith m   ( GS A )   r ed u ce s   t h te s ti n g   a n d   th tr ain in g   ti m [ 1 1 ] .   I n   th f u r th er   s tu d y ,   n e w   m et h o d   f o r   d etec tin g   t h i n r u s h   c u r r en f r o m   th i n ter n al  er r o r   cu r r en o f   th p o w er   tr an s f o r m er   is   p r esen ted .   I n   t h p r o p o s ed   m e th o d   o f   t h is   p ap er ,   th w a v elet  tr a n s f o r m atio n   is   u s ed   to   an al y ze   t h c u r r en s ig n al  to   t h ap p r o x i m atio n   co ef f icien ts   a n d   th d etailed   co ef f icien ts .   T h en ,   t h e   d eter m in at io n   o f   t h cu r r e n is   b ased   o n   cr iter io n   d eter m in e d   b y   th e s co ef f icie n t s .   I n   t h i s   m et h o d ,   s tati s tical   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       I d en tifi ca tio n   o f t h I n r u s h   C u r r en t o f Th I n tern a l F a u lts   o f   P o w er Tr a n s fo r me r s   B a s ed   ( Ma jid   S a limi )   143   cr iter io n   ca lled   th co r r elatio n   co ef f icie n i s   u s ed   to   in v esti g a te  an d   r ec o g n itio n   o f   t h r elati o n s h ip   b et w ee n   t h en er g y   o f   w a v elet  tr an s f o r m atio n   co ef f icie n ts   a d if f er en t   lev els  o f   d ec o m p o s itio n .   T h en ,   t h d ia g n o s t i c   cr iter io n   is   m ad u s in g   t h ese  co r r elatio n   co ef f icie n t s .   T h v alid it y   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   is   i n v esti g ated   u s i n g   th s i g n als  o f   t h s i m u l ated   in r u s h   cu r r en a n d   th er r o r   f lo w .   T h s i m u latio n   r es u lts   d e m o n s tr ate  th e   ab ilit y   o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   to   d etec th i n r u s h   cu r r en f r o m   t h in ter n al  er r o r   cu r r en o f   th e     tr an s f o r m er   [ 1 2 - 1 3 ] .     R esea rc h o bje ct iv es   a.   R ev ie w in g   a n d   co m p ar in g   v ar iet y   o f   m eth o d s   f o r   d etec tin g   th i n r u s h   cu r r en t.   b.   I n v e s tig a tio n   an d   m o d elin g   o f   p o w er   n et w o r k   co n s id er in g   th ef f ec o f   in ter n al  er r o r   a n d   th in r u s h   cu r r en t o f   t h p o w er   tr an s f o r m er .   c.   I m p le m e n ti n g   th al g o r ith m   u s ed   in   d if f er en t ial  r ela y   d.   P r o v id in g   an   e f f ec t iv i n d icat o r   in   th s ep ar atio n   o f   th i n r u s h   cu r r en f r o m   t h in ter n al  er r o r   cu r r en o f   th tr an s f o r m er .   e.   Valid atio n   o f   t h r esu lts   o b tai n ed   f r o m   t h p r esen ted   m eth o d   w it h   th o ld   m et h o d 's r es u lts .       3.   M E T H O DO L O G Y   Sin ce   th m e th o d   o f   th is   r esea r ch   ca n   b u s ed   p r ac ticall y ,   is   an   ap p lied   r esear ch .   Var iab le  p r o tectio n   is   th m ain   p r o tectio n   s c h e m f o r   lar g co n v er ter s ,   esp ec iall y   t h o s w it h   ca p ac it y   m o r t h an   1 0   MV A .   T h ese   co n v er ter s   p la y   m aj o r   r o le  in   th o p er atio n   o f   elec tr ical  p o w er   s y s te m s .   I t's   o b v io u s   h i g h   i m p o r tan ce   an d   co s t   is   r eq u ir ed   to   th d ev elo p m e n t   an d   co m p letio n   o f   r eliab le  p r o tectiv s y s te m   w it h   th ab ilit y   to   d etec in ter n al   e r r o r s   an d   d is co n n ec th eq u ip m en as  q u ic k l y   a s   p o s s ib le.   I n   th v ar iab le - p r o tectio n   co n v er ter s ,   t h m ai n   p r o b lem   i s   i n   id en t if y i n g   t h i n r u s h   c u r r en t s   f r o m   t h i n ter n al  s h o r t - cir cu it c u r r en ts .   T y p ic all y ,   v ar iab le  r ela y s   p er f o r m   th i s   f u n ctio n   u s i n g   h ar m o n ic  s u p p o r tech n iq u b as ed   o n   th a s s u m p tio n   t h at  t h i n r u s h   c u r r en t s   h a v e   h ig h   co n ce n tr atio n   o n   th s ec o n d - o r d er   h ar m o n ic  co m p o n en t s .   Ho w e v er ,   th is   tech n i q u is   n o al w a y s   ef f ec tiv e.   I n   t h is   r esear ch ,   n e w   m et h o d   b ased   o n   v ar iab le  cu r r en g r ad ien f o r   t h s ep a r atio n   b et w ee n   t h e   in r u s h   c u r r en an d   th i n ter n al   er r o r s   cu r r en in   th th r ee - p h a s p o w er   co n v er ter s   w ill  b test ed .   T h p r o p o s ed   tech n iq u w il b ev al u ated   in   tr ial  s y s te m   o f   t h t h r ee - p h ase  p o w er   co n v er ter   2 5   MV A,   1 3 . 8   1 3 8 KV  an d   u s i n g   M A T L A B   s o f t w ar e.   MA T L A B   s o f t w ar is   u s ed   in   t h is   p ap er   to   s im u late  t h in r u s h   an d   i n ter n al  er r o r   cu r r en t.  I n   all  s i m u lat io n s ,   t h SA B C   t h r es h o ld   is   s et  to   3   d eg r ee s .       4.   NUM E RICAL   E XAM P L E S   AND  T H E   G E NE R AL   S CH E M O F   T H E   P RO B L E M   AND  T H E   ST UDY I N G   SY ST E M   I n   o r d er   to   test   th p er f o r m an ce   o f   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m   an d   its   e f f icie n c y   f o r   d ev elo p m en i n   t h e   p o w er   s y s te m s ,   co n s id er in g   th n e w   p r esen ted   co n s tr ain t s ,   it   is   n ec ess ar y   f ir s o f   all  t h at  th p r o p er   test   is s u es   b d esig n ed   ac co r d in g   to   t h r ea l - w o r ld   d is tr ib u tio n   n et w o r k ,   th m ai n   p ar a m eter s   o f   t h p r o b lem   i n   d i f f er e n t   co n d itio n s   ar test ed   an d   th b est  p o s s ib le  s o lu tio n   f o r   th e   p r o b lem   i s   co n s id er ed .   T h en ,   to   v alid ate  it,  w e   co m p ar ed   th r es u lt  w it h   a n   in n o v ati v o r   m e ta - in n o v at i v alg o r it h m .   A b o v m e n tio n ed   is s u es  w i ll  b e   ex p lain ed   i n   t h f o llo w in g .   T o   test   th v alid it y   o f   th p r o p o s ed   m eth o d ,   t y p ica p o w er   s y s te m   is   u s ed .   T h is   p o w er   s y s te m   co n s i s ts   o f   th r ee - p h ase  s o u r ce   KV  2 2 0   w h i ch   is   co n n ec ted   to   th r ee - p h a s tr an s f o r m er   an d   t w o   co il  t h r o u g h   tr an s m is s i o n   lin e   KM   2 0 .   T h n e u tr al  p o in ts   o n   t h s tar 's  co n n ec tio n   o n   b o th   s id e s   o f   t h e   tr an s f o r m er   w er lan d ed .   A l s o ,   th s e co n d ar y   tr an s f o r m er   is   co n n ec ted   to   th r ee - p h ase  ch a r g o f   4 4 - o h m ,   an d   0 . 0 6 8   h en r i.  T h f o llo w i n g   f i g u r s h o w s   th s in g le - li n d i ag r a m   o f   th s a m p le  p o w er   s y s te m   as  s h o w n   i n     Fig u r 1 .           Fig u r 1 .   A   s i n g le - li n Di ag r a m   o f   t h Sa m p le  P o w er   S y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   20 1 6   :   141     1 4 8   144   T he  Si m ula t io n a nd   t he  L a b o ra t o r y 's   Resul t s   I is   ass u m ed   th a th co n v er t er   is   co n n ec ted   to   th s ec o n d ar y   co il  w it h o u a n y   c h ar g e.   T h in r u s h   cu r r en f lo w s   o n l y   o n   th p r i m ar y   co il  t h at  m a y   ac tiv a te  th v ar iab le  r elay .   A lt h o u g h   t h m a g n i tu d o f   t h i s   f lo is   o n l y   1   to   2   p er ce n o f   th r ated   f lo w ,   w h ic h   i s   s u b j ec to   th co n d itio n   o f   t h s tab le  s t ate  o p er atio n   o f   th e   co n v er ter ,   it m a y   i n cr ea s l ik th n u m er o u s   ti m es  t h at  t h f l o w   is   g r ad ed ,   w h e n   th co n v er ter s   ar ch ar g ed .   I n   th is   s it u atio n ,   th cr o s s - s ec tio n al  a n g le  o f   t h v o lta g s o u r c is   ze r o   an d   th w av e f o r m   o f   th is   m o d is   s h o w n   in   F ig u r e   2 .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   co r r ec tl y   d etec ts   th e   co n v er ter   elec tr icit y   w it h   m ai n tai n   t h b lo ck ed   r ela y .           Fig u r 2 .   Dis p la y i n g   th I n r u s h   C u r r en o f   t h C o n v er ter       5.   T H E   E L E CT RIC I T O F   T H E   CO NVER T E UND E T H E   I NF L U E NC E   O F   T H E   E RRO R   T h is   o cc u r s   w h e n   t h p o w er   co n v er ter   is   r elate d   to   th e x i s ten ce   o f   f e w   p r io r   in ter n al   er r o r s .   A   p r ac tical  co n d itio n   th at  ca n   b f o u n d   h ar d l y ,   esp ec iall y   w h e n   th er r o r   is   in   th co il  Y,   is   lo c ated   n ea r   th n e u tr al  p ar t.  Fig u r e   3   p r o v id es  th r ee   p h ase  m o d es  o f   t h v ar iab le  cu r r en f o r   th co n n ec tio n   co n d i tio n s   u n d er   th 5 er r o r   o f   th s ec o n d ar y   co il  in   th s tate  A .   T h in ter s ec tio n   a n g le  o f   th v o ltag s o u r ce   1 8 0   is   8 . 3 4   m s .   I n   th is   ca s e,   th e   alg o r it h m s   d etec ted   an   er r o r   s tate  o n   t h f ir s t   d ata  p r o ce s s in g   p ag e   1 6 . 6   m s .   Fig u r 4   s h o w s   th e   r esp o n s o f   th σ - g r ad ien alg o r ith m   i n   th s t u d y   o f   th i s   p r o b le m .   I is   clea r   th at  th s ta n d ar d   d e r iv ativ o f   t h e   v ar iab le  cu r r en f o r   all  s tates  u n d er   th t h r e s h o ld   o f   an g u lar   v ar iatio n   i n d icate   s h o r t - cir c u it   o cc u r r en ce .           Fig u r 3 .   Dis p la y i n g   th I n r u s h   C u r r en t o f   t h C o n v er ter   E le ctr icit y   u n d er   th I n f l u e n ce   o f   E r r o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       I d en tifi ca tio n   o f t h I n r u s h   C u r r en t o f Th I n tern a l F a u lts   o f   P o w er Tr a n s fo r me r s   B a s ed   ( Ma jid   S a limi )   145       Fig u r 4 .   T h R esp o n s o f   t h e   σ - g r ad ien A lg o r it h m   o f   t h C o n v er ter   E lectr icit y   u n d er   th E r r o r   E f f ec t       6.   CO M P ARIS O WI T H   T H E   CO NVE NT I O NAL M E T H O D   I n   o r d er   to   v alid ate  th p r o p o s ed   m eth o d ,   t h p r o p o s ed   m et h o d s   ar co m p ar ed   w it h   th e   co n v e n tio n al   m et h o d   u s ed   in   co n v e n tio n al  r ela y s   ( b ased   o n   th h ar m o n i co n s tr ain t s ) .   Fo r   th co n v e n tio n al  m et h o d ,   th e   v ar iab le  cu r r en t sig n al  is   p r o c ess ed   in   th r ee   m o d es u s i n g   t h e   Fas t Fo u r ier   T r an s f o r m   ( FF T )   in   o r d e r   to   f in d   th h ar m o n ic  ele m e n ts   o f   t h s i g n al.   B ased   o n   t h o b tain ed   r es u l ts ,   it  h as   b ee n   p r o v e n   t h at  t h p r o p o s ed   alg o r ith m s   ar ca p ab le  o f   p er f o r m i n g   th r ap id ly   d etec tio n   b et w ee n   th i n r u s h   c u r r en f r o m   t h i n ter n al   er r o r   cu r r en in   an   av er ag ti m le s s   o r   ap p r o x i m atel y   eq u al   to   th h al f   lo o p   af te r   th cr ea ted   d is o r d er ,   th is   p r o v id es  b etter   r es u lt.   I n   co n tr ast,  t h co n v en t io n al  m et h o d   in   th m o s e v e n ts   s h o w ed   an   ac ti v atio n   ti m clo s e   to   o n lo o p   w it h   a   ti m m o r t h an   t w ice  o f   th o b t ain ed   ti m e s   f r o m   th r ec o m m e n d ed   m eth o d s .   T h o u tp u r es u lts   o f   t h alg o r it h m   is   s h o w n   in   Fi g u r 5   a n d   p r o p o s ed   alg o r ith m   i n   Fi g u r 6 .   Fig u r 7   s h o w s   t h co m p ar is o n   o f   t h b e n ch m ar k   v alu e s   f o r   all  p r ac tical  ex a m p l es in   t h f ie ld   o f   in r u s h   cu r r en t .           Fig u r e   5 .   T h Ou tp u t Re s u lt s   o f   th A l g o r ith m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   20 1 6   :   141     1 4 8   146       Fig u r 6 . T h Ou tp u ts   R es u lts   o f   th P r o p o s ed   A lg o r ith m               Fig u r 7 .   C o m p ar is o n   o f   t h B en ch m ar k   Valu e s   f o r   A ll P r ac tical  E x a m p le s   in   t h Fie ld   o f     I n r u s h   C u r r en t       7.   CO M P ARIS O O F   T H E   DIFF E R E NT   M E T H O DS   T ab le  1   s h o w s   th e   r es u lts   o f   ap p ly in g   t h in tr o d u ce d   i n d ex   o n   d if f er e n m et h o d s   o f   d etec tin g   th i n r u s h   cu r r en f r o m   th i n ter n al  er r o r   cu r r en o f   t h tr an s f o r m er .   W ex a m i n t h r esu l ts   o b tain ed   b y   t h is   tab le  i n   th e   f o llo w in g   p ar t.   T h is   s ec tio n   o f   T ab le  1   p r e s en t s   th r es u lts   o f   t h p r o p o s ed   tech n iq u e.   T h is   alg o r it h m   s h o ws   s atis f ac to r y   r es u lt s .   I n   ad d itio n   to   th p r ev en tio n   f r o m   th o cc u r r en ce   o f   t h i n ter n al  er r o r s   in   th f ac o f   v ar io u s   s itu a tio n s ,   an d   th in s tallat io n   o f   th tr an s f o r m er   in   b o th   th p r ac tical  m o d an d   th s i m u latio n ,   d etec ts   th e   co n d itio n   o f   th e   tr an s f o r m er   c o r r ec tly ,   it   h a s   r ea s o n ab le  m ar g in   ( w i th   an   a v er ag e   o f   0 .   8 9 5 4   in   th p r ac tical  ca s es  an d   0 .   6 3 7 6   in   th s i m u la ted   ca s es).   Sin ce   th i s   al g o r ith m   o n l y   n ee d s   t h s h ap o f   t h s i g n al  i n   th d etec t io n   p r o ce s s ,   an d   in d ep en d e n f r o m   it s   s co p a n d   tr an s f o r m er   p ar a m eter s ,   it  d o es  n o r eq u ir d if f er e n t h r es h o l d s   w h e n   f ac i n g   d if f er en s y s te m s .   T h is   is   o n o f   th m o s i m p o r tan f ea t u r es  o f   th i s   alg o r ith m .   A l th o u g h   n o th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       I d en tifi ca tio n   o f t h I n r u s h   C u r r en t o f Th I n tern a l F a u lts   o f   P o w er Tr a n s fo r me r s   B a s ed   ( Ma jid   S a limi )   147   s h o r test   ti m a m o n g   t h m et h o d s ,   th h al f - c y c le  d etec tio n   ti m is   ac ce p tab le  an d   s u itab le  ( th s p ee d   o f   d etec tio n   is   ac ce p tab le) .       T ab le  1 .   Th R esu lt s   o f   t h I n r u s h   C u r r en t   M e t h o d   T h e   mi n i mu m   e r r o r   d e t e c t i o n   t i me   ( s)   T h e   a v e r a g e   e r r o r   d e t e c t i o n   t i me   ( s)   p e r c e n t a g e   e r r o r   M i n i m u m   r e l a t i v e   marg i n   M i n i m u m   r e l a t i v e   marg i n   t h r e sh o l d   A   B   A   B   A   B   A   B   A   B     P r o p o se d   a l g o r i t h m   0 . 0 1   0 . 0 1   0 . 0 1   0 . 0 1   0   0   0 . 1 6 0 5   0 . 6 9 7 4   0 . 6 3 7 6   0 . 8 9 5 4   S i mi l a r     P r e v i o u a l g o r i t h m   0 . 0 2   0 . 0 2   0 . 0 1 5 5   0 . 0 2   6 . 1 7   2 2 . 8 6   0 . 0 1 2 1   0 . 1 3 1 6   0 . 2 3 1 3   0 . 6 2 7 2   d i f f e r e n c e   P r e v i o u a l g o r i t h m   0 . 0 0 7 7   0 . 0 2 5 5   0 . 0 0 5 3   0 . 0 0 3 0   0   2 5 . 7 1   0 . 2 6 6 7   0 . 0 1 6 1   0 . 8 9 8 1   0 . 1 2 6 3   d i f f e r e n c e   A   =   si mu l a t i o n   B   =   p r a c t i c a l       8.   CO NCLU SI O N     As   it  m e n tio n ed ,   th b asis   o f   th d etec tio n   m e th o d   is   b ase d   o n   w av e let  tr an s f o r m   a n d   c o r r elatio n   co ef f icie n t.  A cc o r d in g   to   th r esu lt s   o f   t h s i m u latio n ,   th e n er g y   o f   t h w a v elet  tr an s f o r m   co ef f icie n ts   in   t h e   in r u s h   cu r r en a n d   th e   i n ter n al   er r o r   cu r r en o f   t h tr an s f o r m e r   h av e   d if f er en b eh a v io r ,   w h i ch   t h is   d if f er en ce   is   u s ed   i n   th e   d etec tio n   al g o r ith m .   T h v ec to r s   o b tain ed   f r o m   th e n er g y   o f   t h w a v elet  tr a n s f o r m   co e f f icie n ts   i n   th er r o r   cu r r en t a r n o t sig n i f ican tl y   d if f er en f o r   d if f er e n t i m c y c les.  an d   in   ter m s   o f   th e   s tan d ar d   s tatis tic   is   u s ed   w h ic h   ar co r r elate d ,   b u in   th ca s o f   th i n r u s h   cu r r en o f   th e s en er g y   v ec to r s ,   th er ar m an y   d if f er e n ce s   i n   ea ch   s a m p lin g   w i n d o w ,   a n d   in   o th er   w o r d s ,   th e y   ar n o in ter co n n ec ted .   R eg ar d in g   th is   p r o p er ty ,   th co r r elatio n   co ef f icie n ts   in   th er r o r   cu r r en h av s tab le   b eh av io r   an d   o n ly   in c lu d s u d d en   d ec r ea s at  th ti m o f   th er r o r   o n s et.   W h ile  th i n r u s h   c u r r en o f   t h co r r elatio n   co ef f icie n ts   h av o s cillato r y   b eh av io r   an d   th o s cillat o r y   ch a n g es  co n ti n u u n t il  th f u ll  s u b s id e n c o f   th in r u s h   c u r r en t.  A cc o r d in g l y ,   th cr iter io n   f o r   d etec tin g ,   if   th n u m b er   o f   d ev iatio n s   in   th co r r elatio n   c o ef f icie n t s   ex ce ed s   th n u m b e r   o n co r r esp o n d in g   to   th s tar ti m o f   t h t u r b u le n ce ,   t h co r r es p o n d in g   al g o r ith m   co n s id er s   th e   t u r b u len ce   i n   t h c u r r en s ig n al   to   b in r u s h   cu r r en an d   i m p e d es  th o p er atio n   o f   th r elay ;   Oth er w is e,   th t u r b u le n ce   is   co n s id er ed   to   b e   an   tr an s f o r m er   in ter n al  er r o r   an d   an   co m m an d   f o r   tu r n i n g   o f f   th tr an s f o r m er   ( w h ic h   h a s   er r o r )   w o u ld   b s en t.       Su g g estio ns     a.   Du to   th f ac t t h at  th tec h n i q u es b ased   o n   th w a v elet  tr a n s f o r m a tio n   ar s e n s iti v to   n o i s s i g n al s ,   it  is   s u g g ested   t h at  t h ef f ec ts   o f   th ese  s i g n als o n   th i n r u s h   c u r r en t d etec tio n   m et h o d   ar co n s id er ed   an d   th n ec e s s ar y   m ea s u r es  s h o u ld   b tak en   to   eli m in ate  t h e f f e ct.   b.   I t is p r o p o s ed   th at  m o d el  b s o lv ed   u s in g   m eta - in n o v at iv al g o r ith m s   i n   o r d er   to   s o lv in g   th lar g e - s ize  s a m p les a n d   th s a m p le s   in   t h r ea l e n v ir o n m e n t.   c.   Usi n g   n e w   id ea s   s u ch   a s   th u s o f   v o lta g s i g n als i n   th is   f ie ld ,   q u an titati v ac ti v itie s   ar ca r r ied   o u t,  an d   if   v o lta g e - b ased   m et h o d   ca n   b ex p r ess ed   w ith o u t d ep en d en ce   o n   tr a n s f o r m er   p ar a m eter s ,   w ca n   o v er co m to   th d ef ec t s   ass o ci ated   w it h   th o t h er   m et h o d s .   d.   T h u s o f   s i g n al  s h ap es c an   a ls o   b u s ef u l i n   t h d etec tio n   p r o ce s s .   T h er ar m an y   tech n i q u es th a ex p r ess   t h s i m ilar it y   b et w ee n   th t w o   s i g n al s .   On e - d i m en s i o n al  lo ca l b in ar y   p atter n   m et h o d   ca n   b o n o f   th e s m et h o d s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A b d o ll a h   Ka m y a b ,   Yo u se f   P o u rz a d e g h d o u d i,   M o h se n   A s g h a ri  Ja fa ra b a d ,   Am ir  Tah e rp o u Ka lan tar i,   " T h e   Eff e c o f   In telli g e n P o w e T ra n sf o r m e In ju ry   in   th e   P o st - 2 0 2 , 4 0 0   P o w e P lan t   Birj a n d , "   T we n ty - Nin th   I n ter n a ti o n a l   El e c trica Co n fer e n c e ,   No v   2 0 1 4 .   [2 ]   A li re z a   M o ra d i,   M a h m o u d   E b a d ian ,   M o h a m m a d   Ka z e m   Da rib a ri,   " I n ru sh   F l o w   De tec ti o n   f ro m   P o w e e rro T ra n s f o r m e rs  Us in g   th e   G ra v it a ti o n a S e a rc h   A lg o rit h m ,   S c ien ti f i c   Jo u rn a o f   th e   In tell ig e n S y ste m in   El e c tri c a En g in e e rin g ,   v o l.   1 n o .   1 pp.   43 - 58 2 0 1 0 .   [3 ]   F a tem e h   He id a ri,   M o h a m m a d   M irza e i,   Kh a li G o rg a n F iro u z jah ,   A b d o lrez a   S h e ik h o les lam i,   " De t e c ti o n   o f   in ru s h   c u rre n f ro m   th e   e rro c u rre n in   p o w e tran sf o r m e rs  u sin g   si m u lt a n e o u f lo w   a n d   f lu x , "   T we n ty - se c o n d   a n n u a l   In ter n a t io n a Po we r Co n fer e n c e   2 0 0 8 .   [4 ]   IEE E,   IEE S t d   C 3 7 . 9 1 T M - 2 0 0 8   IEE G u id e   f o P r o tec ti n g   P o w e T ra n sf o r m e rs,2 0 0 8 .   [5 ]   M .   T rip a th y ,   R. P .   M a h e s h w a ri,   H.K.  V e rm a ,   " P o w e tran sf o rm e d iff e re n ti a p ro - tec ti o n   b a s e d   o n   o p ti m a p ro b a b il isti c   n e u ra n e tw o rk , "   IE EE   T ra n sa c ti o n o n P o we r De li v e ry ,   v o l.   2 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 2 1 1 2 2 0 1 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.  5 ,   No .   3 ,     Sep tem b er   20 1 6   :   141     1 4 8   148   [6 ]   M a so u m e h   Ra so o lp o u r ,   M a h d B a n e d e h   a n d   A li re z a   A h m a d if a rd ,   " Co rre latio n   C o e ff icie n f o in r u sh   De tec ti o n   f ro m   In tern a S h o rt - C ircu it   C u rre n Us i n g   W a v e let  T r a n sf o r m   in   Diff e re n ti a P ro tec ti o n   o f   P o w e T r a n sf o r m e r, "   In telli g e n t   S y ste ms   in   El e c trica E n g in e e rin g v o l.   4 ,   no.   2 ,   2 0 1 3 .   [7 ]   P .   S u n ,   J.  F .   Zh a n g ,   Q.  H.  W u ,   A n d   S .   P o tt s.  " M o rp h o l o g ica Id e n ti f ica ti o n   Of   T ra n s f o rm e M a g n e ti z in g   In ru s h   Cu rre n t. "   El e c tro n ics   L e tt e rs v o l.   38 .   n o .   9 ,   p p .   4 3 7 4 3 8 ,   A p 2 0 0 2 .   [8 ]   R. J.N.  A len c a r,   U.H.  Be z e rr a ,   " P o w e tran s f o r m e d i ff e re n ti a p ro te c ti o n   t h ro u g h g ra d ien o f   th e   d if fe r e n ti a c u rre n t, "   J o u rn a o Co n tro l ,   A u to m a ti o n   a n d   E lec tri - c a S y ste ms   v o l.   24 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 6 2 1 7 3 2 0 1 3 .   [9 ]   R. W .   P a tt e rso n ,   W . P .   M c Ca n n o n ,   G . L .   Ko b e t,   " A   c o n sid e ra ti o n   o f   in r u sh   re stra i n tm e th o d in   tran sf o rm e d iff e re n ti a re la y s, "   in 5 4 t h   An n u a Ge o r g ia   T e c h   Pro - tec ti v e   Rela y in g   C o n fer e n c e ,   M a y   2 0 0 0 .   [1 0 ]   S .   Do w d y ,   S .   W e a rd e n ,   D.  Ch il k o ,   S t a ti stics   f o r R e se a rc h ,   3 rd   e d . ,   Jo h n   W il e y   & S o n s,  In c . ,   Ho b o k e n ,   NJ ,   2 0 0 4 .   [1 1 ]   Y.  S u n ,   J.  D .   Hu a n g ,   A n d   D.   Z.   C h e n .   " De tec ti o n   Of   In ru s h   Cu r re n Ba se d   On   W a v e let  T r a n sf o r m   An d   L v q   Ne u ra l   Ne tw o rk . "   In   In ter n a ti o n a l   Co n fe re n c e   On   T r a n sm issio n   A n d   Dist rib u ti o n   Co n fer e n c e   An d   Exp o si ti o n ,   IEE E   P r e s,   P p   1 5 ,   Ne w   Orle a n s,  L a ,   Us a ,   Ap r   19 - 22 ,   2 0 1 0 .   [1 2 ]   Z.   G .   Ha o ,   B.   H.  Zh a n g ,   A n d   Y.  L .   Ch u .   S t u d y   On   T ra n sf o r m e P ro tec ti o n   P ri n c ip le  Ba se d   On   E q u iv a len Circu it   Eq u il ib ri u m   Eq u a ti o n .   I n   P ro c e e d in g s Of   T h e   Cs e e ,   2 0 0 6 .   [1 3 ]   Z.   L u ,   W .   H.  T a n g ,   T .   Y.  Ji,  A n d   Q.  H.   W u .   " A   M o rp h o lo g ica S c h e m e   F o In ru sh   Id e n t if ica ti o n   In   T ra n sf o rm e r   P r o tec ti o n . "   IEE E   T ra n s a c ti o n s O n   Po we r De li v e ry v o l.   24 ,   n o .   2 ,   p p .   5 6 0 5 6 8 ,   A p 2 0 0 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.