I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   20 2 5 ,   p p .   7 1 5 ~ 729   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 2 . pp 7 1 5 - 7 2 9           715     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Cha lleng es o f  imp lementing  p ro tectio n sy stems in sm a rt  g rids:   a  review       Sa ba t   Anwa ri ,  Dini F a uzia h,  L it a   L idy a wa t i   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   I n st i t u t   Te kn o l o g i   N a s i o n a l   B a n d u n g ,   B a n d u n g ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   21 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   14 ,  2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   29 ,   2 0 2 4       Ba se d   o n   t h e   e m e rg e n c e   o f   in c re a sin g l y   a d v a n c e d   tec h n o lo g y ,   th e   c o n v e n ti o n a l  p o we r  g ri d   c a n   b e   u p g ra d e d   t o   a   sm a rt  g rid   b y   a d d i n g   b id irec ti o n a l  c o m m u n ica ti o n ,   c o m p u ter  a lg o ri th m s,  a n d   e q u ip m e n t  th a t  u se s   a rti ficia l  in telli g e n c e   (AI) .   A   sm a rt  g rid   is  a   re v o lu t io n   i n   t h e   c u rre n t   e lec tri c it y   n e two r k   th a t   c a n   c o n tr o l  t h e   tw o - wa y   g e n e ra ti o n   a n d   tra n sm issio n   p ro c e ss   b y   u ti l izin g   a n   i n telli g e n t  sy ste m   so   th a t   th e   d istri b u ti o n   o f  e lec tri c   p o we r  c a n   b e   h a n d led   o p ti m a ll y   a n d   in   re a l  ti m e .   Th e   c h a ll e n g e   o f  th e   sm a rt  g rid   is  t h a t  th e re   a re   d istri b u te d   g e n e ra to rs  a n d   m icro g r id s  t h a t  m u st  b e   c o n tro ll e d   i n   re a l  ti m e   with   ra p i d ly   c h a n g i n g   lo a d s.  To   m e e t  th e se   c rit e ria,  se v e ra l  p o in ts  a re   p ro p o se d ,   i . e . ,   fin d i n g   a n   e ffe c ti v e   p r o c e d u re   to   c o n stru c t   se lf - h e a li n g   c a p a b i li ty ;  d e v e lo p i n g   a   p ro tec ti o n   s y ste m   b a se d   o n   AI ;  a n d   p ro p o sin g   a   sy ste m a ti c   p r o c e d u re   to   re a li z e   se lf - h e a li n g   a n d   p ro tec ti o n   sy ste m s  with   th e   h e lp   o f  a   m u lt i - a g e n t  sy ste m   (M AS).   M u lt i - a g e n t  sy ste m s  a re   o n e   o f   th e   AI   a p p ro a c h e s.  E a c h   a g e n t  c a n   wo rk   in d e p e n d e n tl y   a n d   c a n   a lso   c o m m u n ica te  with   o n e   a n o t h e r  a n d   wit h   o th e r  d e v ice s  o n   th e   n e two rk .   Ag e n ts  u se d   a s  m o d e ls  c a n   b e   c las sified   in to   se v e ra l  c a teg o ries ,   su c h   a s  g r i d   c o m p o n e n t  a g e n ts,  d istri b u ted   re so u rc e   a g e n ts,  e n d - u se r  a g e n ts,  fa il u re   c o n tro l  a g e n ts,   d a ta an a l y sis a g e n ts,  a n d   g ra p h ica l  v is u a li z a ti o n   a g e n ts.   K ey w o r d s :   A r tific ial  i n tellig en ce   C o n v en tio n al  p o wer   g r id   P r o tectio n   R o b u s tn ess   Self - h ea lin g   S m ar t  g r id   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Din i Fau ziah   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g   I n s titu t T ek n o l o g i N asio n al  B an d u n g   4 0 1 2 4 ,   B an d u n g ,   J awa   B ar at,   I n d o n esia   E m ail: d in if au ziah @ iten as.a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  im p ac ts   o f   clim ate  ch an g e  ar e  in d is p u tab le,   i.e . ,   th e  ef f ec ts   o f   g lo b al  war m in g   ar e  in cr ea s in g ly   f elt.   T o   ad d r ess   th e  n eg ativ e   e f f ec ts ,   it  is   n ec ess ar y   to   a cc eler ate  th e   im p lem en tatio n   o f   cl ea n   en e r g y .   Po wer   p lan ts   th at  u s e  f o s s il  f u els  p r o d u ce   ca r b o n   d io x i d e  ( C O 2 )   em is s io n s   th at  ac co u n t  f o r   ar o u n d   4 0   p er ce n t  o f   g lo b al  g r ee n h o u s e  g as  em is s io n s .   T h u s ,   it  is   n ec ess ar y   to   ac ce ler ate  th e  u s e  o f   r e n ewa b le  en er g y   i n   p o wer   g en er atio n   s y s tem s   [ 1 ] – [ 3 ] .   T h e  elec tr ical  en er g y   p r o d u ce d   b y   th e  g en e r ato r   is   d eliv er ed   t o   cu s to m er s   v ia  th e   p o wer   g r id .   T h e  c o n v e n tio n al   p o wer   g r id   b asically   o n l y   p r o v id es  u n i d ir ec tio n al  c o n tr o l   an d   f lo w   f r o m   th e  g en er atio n   s o u r ce   to   u s er s   [ 4 ] .   An   in s tan t  ch an g e  in   th e  n etwo r k   co n f ig u r atio n ,   i.e . ,   th e  ad d itio n   o f   g en er at o r s   an d   lo ad s ,   is   d if f icu lt  to   h a n d le  f o r   a  co n v en tio n al  p o w er   g r id .   T h e  s m ar t  g r id   is   a   r ev o lu tio n   in   th e  co n v en tio n al  p o wer   g r i d   b y   ad d in g   b id ir ec tio n al  elec tr icity   an d   in f o r m atio n ,   s u p p o r ted   b y   th e  d ev elo p m e n t o f   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   in   b o th   eq u ip m e n t  an d   co n tr o l  s y s tem s   [ 5 ] .   T h e  s m ar t  g r id   co n ce p t  is   th e  in teg r atio n   o f   s m ar t  s en s o r s ,   in tellig en t  c o n tr o l   m eth o d s ,   an d   ad v an ce d   d ig ital   co m m u n icatio n s   in to   th e   c l a s s i c   e l e c t r i c i ty   n e t w o r k ,   b o t h   a t  t h e   tr an s m i s s i o n   an d   d i s t r i b u t i o n   l ev e l s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h e   m a in   g o a l   o f   a   s m a r t   g r i d   i s   to   o p t i m iz e   p r o d u c t i o n ,   tr a n s m i s s i o n ,   an d   c o n s u m p t io n   f r o m   d i s t r i b u t ed   a n d   v a r i ed   p o w e r   s o u r c e s   [ 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 1 5 - 7 2 9   716   T o   m ee t   th e   en er g y   n ee d s   o f   d is p er s ed   co n s u m e r s ,   it  is   i m p o s s ib le  to   e f f ec tiv ely   u s e  ce n tr alize d   en er g y   s o u r c es.  T h er ef o r e,   p o wer   g en er atio n   lead s   to   th e  u s e  o f   en er g y   s o u r ce s   th at  ar e  d is tr ib u ted   in   n atu r e   an d   s p r ea d   in   a   ce r tain   a r ea .   T h ese  s m all - s ca le  en er g y   s o u r ce s ,   s u ch   as  s o lar   p an els,  win d   tu r b i n es,  an d   m icr o - h y d r o ,   th at  ar e  in te g r at ed   in to   s m ar t  g r i d s   ar e  ca lled   d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s   ( DE R s )   [ 1 ] .   B ec au s e   DE R s   ca n n o t  m ee t  th e  en e r g y   n ee d s   o f   a n   ar ea ,   wh en   p o s s ib le,   th ey   ca n   also   b e  c o m b in ed   with   o th e r   r en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   s u c h   as  m in i  h y d r o ,   b i o g as,  an d   g eo th er m al.   A  co m b in atio n   o f   s ev er al  d is tr ib u ted   en er g y   s o u r ce s   is   also   ca lled   a  d is tr ib u ted   g en e r ato r   ( DG) .   T h e  p o wer   g en er ato r s   an d   a  g r o u p   o f   lo a d s   in   an   ar ea   th at  f o r m   a  s elf - c o n tain ed   n etwo r k   a r e  ca lled   a  m ic r o g r id .   T h is   m icr o g r id   ca n   b e  co n n ec ted   to   o r   d is co n n ec ted   f r o m   th e  s m ar t  g r id .   W ith   s ev er al  d is tr ib u ted   m icr o g r id s ,   th e   s m ar t  g r id   e n er g y   s u p p ly   will  b e   m o r e  r eliab le.   W ith   th e  ex is t en ce   o f   a  m ic r o g r i d   th at  ca n   b e  in s tan tly   co n n ec ted   o r   d is co n n ec ted   f r o m   t h e   s m ar t g r id ,   th e  r esp o n s e  m u s t b e  f ast s o   th at  th er e  is   n o   d is r u p tio n   to   th e   n etwo r k   [ 8 ] .   Mo d er n   p o wer   g r id s   c o n tin u e  to   in cr ea s e  in   s ize  an d   o p er atio n al  co m p lex ity ,   r eq u ir i n g   s h o r te r   r esp o n s e  tim es a n d   lo wer   d is r u p tio n   lev els   [ 9 ] .  T o   m ain tain   n etwo r k   s tab ilit y ,   g u a r an tee  s a f ety   f r o m   elec tr ical  ac cid en ts ,   p r o tect   eq u i p m en t,   an d   af f ir m   t h e  r eliab ilit y   o f   th e  elec tr icity   g r id ,   a  p o wer   p r o tectio n   s y s tem   is   n ee d ed .   I n   p r in cip le,   th e  p r o te ctio n   s y s tem   d etec ts   an d   is o lates  all  ab n o r m alities   o r   d is r u p tio n s   th at  h av e   th e   p o ten tial  to   ca u s e  d am ag e  to   th e  n etwo r k   as  q u ick ly   as  p o s s ib le,   th er eb y   m in im izin g   d i s tu r b an ce s   in   o th er   p ar ts   o f   th e  n etwo r k   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   Ho wev e r ,   th er e   ar e  s ev er al  b asic  p h ilo s o p h ies  th at  d is tin g u is h   b etwe en   co n v en tio n al  p r o tectio n   s y s te m s   an d   s m ar t  g r id   p r o tectio n   s y s tem s .   Fo r   ex am p le,   allo win g   DE R s   to   in teg r ate   in to   a  s m ar t   g r id   r e q u ir es  a   s p ec ial  d esig n   f o r   t h e  p r o tectio n   s y s tem   [ 1 1 ] .   I n   o th er   ca s es,  wh en   a  r elay   is   t o o   s en s itiv e  an d   ca u s es  an   u n ex p ec ted   tr ip ,   it  ca n   s p r ea d   th e  f ailu r e  in   a  ca s ca d e   [ 2 ] ,   [ 1 2 ] – [ 1 4 ] .   On   th e  o th er   h an d ,   it  is   th e  ca s e   th at  th e   r el ay   is   less   s en s itiv e  b ec au s e  th e  cu r r e n t  in   th e  n etwo r k   ex ce e d s   th e  f a u lt  cu r r en t,   s o   th e  p r o tectiv e  r elay   wo r k s   v er y   s lo wly ,   wh ich   ca u s es d is r u p tio n   to   th e  n etwo r k   [ 1 ] .   T h e  co m p lex ity   o f   th e   s m ar t  g r id   in v o lv es  a   lar g e   s y s tem ,   an d   its   ap p licatio n   is   s till   in   its   ea r l y   s tag es   [ 1 5 ] ;  th u s ,   th e   p r o p o s ed   p r o tectio n   s y s tem   is   m o s tly   s till   in   th e  d ev elo p m e n t  s tag e.   On e  o f   th e   p r o tectio n   d ev elo p m en ts   wit h   a  s m ar t  s y s tem   is   th e   wid e - ar ea   p r o tectio n ,   co n tr o l,  an d   m o n ito r in g   ( W AP C AM )   s y s tem   [ 1 6 ] .   I n   a  s m ar t  g r id   s y s tem   with   a  b id i r ec tio n al  f lo w  o f   en er g y ,   in d e p en d en t  eq u ip m en t   p r o tectio n   is   in s u f f icien t.  Fo r   ex am p le,   a  g e n er ato r   f ailu r e  i n   an   ar ea   ca n   ca u s e  ca s ca d in g   f ailu r es  th at  m ig h t  lead   to   a  b lack o u t  o f   th e  wh o l e  s y s tem   wh en   th e  s y s tem   is   n o t  m an ag ed   p r o p er ly   [ 1 7 ] .   B y   u s in g   th e  W AP C S   m eth o d ,   b lac k o u ts   ca n   b e  m in im ized   wh en   th er e  is   a  f au lt  i n   an   ar ea   [ 1 8 ] .   T h er ef o r e,   th e  s m ar t  g r id   m u s t  b e  eq u ip p e d   with   s ev er al  p r o tectio n   s ch em es  b ased   o n   in tellig en t  m eth o d s ,   with   th e  aim   o f   r ed u cin g   th e  ef f ec ts   o f   f ailu r es  an d   p o wer   o u tag es   [ 1 7 ] .   Pro tectio n   o n   a   s m ar t  g r i d   is   ca lled   a  s m ar t   p r o tectio n   s y s tem ,   wh ich   u s es  ad v an ce d   m et h o d s ,   i.e . ,   n etw o r k   r eliab ilit y   an aly s is ,   in tellig en t  f ailu r e  p r o tectio n ,   s tate - of - th e - a r t  s ec u r ity ,   an d   p r i v ac y   p r o tectio n   f ac ilit ies   [ 1 9 ] .   Sev er al  s tu d ies  th at   in v esti g ate  th e  p r o tectio n   o f   s m ar t  g r id s   with   v ar io u s   m eth o d s   an d   v ar io u s   f au lts   ar e  r ev iewe d   in   th is   p a p e r .   On e  o f   th e  m o s t  im p o r tan t  asp ec ts   in   th e  f ield   o f   s m ar t  g r id s   is   s elf - h ea lin g ,   an d   it h as  r ec ei v ed   g r ea t  atten tio n   f r o m   r esear ch e r s   [ 2 0 ] .   Self - h ea lin g   ca p ab ilit y   h as two   b asic p r o p er ties : f ir s t,  d etec tin g   wh en   th e  g r id   is   n o t  f u n ctio n in g   p r o p er ly ;   a n d   s ec o n d ,   ca r r y in g   o u t   r esto r atio n   ac tio n s   s o   th at   th e  g r id   f u n ctio n s   n o r m ally   with o u t  an y   h u m a n   in ter v en ti o n .   B y   lev e r ag in g   a  co m b in at io n   o f   ad v a n ce d   s en s o r s ,   i n tellig en t  alg o r ith m s ,   r ea l - tim e  d ata   an aly tics ,   a n d   a u to m ated   s witch es,  th e  g r id   c an   d etec t   d is r u p tio n s   with in   m illi s ec o n d s .   On ce   a  f au lt  is   id en tifie d ,   th e  g r id   ca n   q u ick ly   is o late  it  an d   ad ju s t  th e  r o u te  o f   elec tr icity   f l o w  in   s u ch   a  way   th at  th e   s u p p ly   to   c u s to m er s   is   u n in t er r u p ted .   W ith   its   s elf - h ea lin g   ca p a b ilit y ,   th e  elec tr icity   n etwo r k   h as  h ig h   p er f o r m an ce ,   in clu d in g   r ed u c ed   d o wn tim e  an d   in c r ea s ed   r eliab ilit y .   W ith   in cr ea s in g   e f f o r ts   to   o p tim ize   p o wer   g r id   o p er atio n s ,   in - d e p th   r esear ch   is   n ee d ed   to   p er f ec t  s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y   p r o ce d u r es.  T h e  au t h o r s   ac k n o wled g e   th at  o n e  ar ticle   ca n n o t  o f f er   a  co m p lete  r ev iew  o f   all  th e  is s u es  p er tain i n g   to   s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y .   Hen ce ,   th is   s u r v e y   p a p er   p r esen ts   r esear ch   o n   s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y   an d   d is cu s s e s   ch allen g es  ass o ciate d   with   d if f e r en t  m eth o d s   u s ed   to   f u lf ill  its   f u n cti o n s   in   o r d er   to   id en tify   th e  m o s t  ef f ec tiv e  an d   ef f icien t  tech n iq u es.  Ad d itio n ally ,   it  h ig h lig h ts   p o ten tial  r e s ea r ch   ar ea s   to   ac h iev e  a  well - f u n ctio n i n g   s m ar t   g r id   in   th e   f u tu r e.   T h e  n o v elty   an d   r elate d   co n tr i b u tio n s   o f   th is   r e v iew  p ap er   a r e  th r ee f o ld .   First,  b ased   o n   th e   r esu lts   o f   th e  s u r v ey   an d   d is cu s s io n ,   a   c o m p r eh e n s iv e  p ictu r e  o f   th e   d ir ec tio n   o f   d e v elo p m e n t  o f   th e  p r o tectio n   s y s tem   in   th e  s m ar t  g r id   is   p r esen ted .   Seco n d ,   v ar io u s   r ev iew  p ap e r s   h av e  co n clu d ed   th at  th e  s elf - h ea lin g   ca p a b ilit y   o f   th e  s m ar t   g r id   is   in ter esti n g   f o r   f u r th er   r esear ch .   I n   th e  d is cu s s io n ,   th e  a u th o r   p r o p o s es  a  s y s tem atic  p r o ce d u r e  to   o b tain   a n   ef f ec ti v e  alg o r ith m .   T h ir d ,   b ased   o n   a  r ev iew  o f   s ev er al  p ap er s ,   t h e  r esu lts   h ig h lig h t  n u m er o u s   ch allen g es f o r   f u r th er   r esear ch .       2.   P RO T E C T I O N  I SS U E S  I N  T H E   S M AR T   G RID   A  s m ar t  g r i d   is   a   p o we r   g r id   eq u ip p e d   with   s en s o r s ,   co n tr o l  d ev ices,  a n d   v ar io u s   o th e r   e q u ip m en t,   r esu ltin g   in   an   au to m ate d   d ig i tal  g r id .   Sev er al  c h ar ac ter is tics   th at  d if f er en tiate  s m ar t  g r id s   f r o m   co n v en tio n al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C h a llen g es o f imp leme n tin g   p r o tectio n   s ystems   in   s ma r t g r i d s :   a   r ev iew   ( S a b a t A n w a r i )   717   p o wer   g r id s   in clu d e  s elf - h e alin g   ca p ab ilit y ,   co m p atib ilit y ,   r eso u r ce   o p tim izatio n ,   c o m p u ter izatio n   with   in tellig en t  alg o r ith m s ,   an d   in teg r atio n   o f   d is tr ib u ted   en e r g y   s o u r ce s .   I n   g en er al,   a  s m a r t  g r id   ad o p ted   b y   Sar ath k u m ar   et  a l.   [ 2 1 ]   ca n   b e   illu s tr ated   in   Fig u r e s   1   an d   2 .           Fig u r e  1 .   I ll u s tr atio n   o f   a   s m ar t g r id           Fig u r e  2 .   So m e   o f   th e   m ain   f e atu r es o f   a  s m ar t g r id       2 . 1 .     Self - hea lin g   S elf - h ea lin g   is   a   ca p ab ilit y   th at  allo ws  th e  elec tr icity   n etwo r k   to   r ec o n f ig u r e  its elf   o r   a u to m atica lly   r esto r e  to   n o r m al   o p er atin g   c o n d itio n s   wh e n   a  f au lt  o cc u r s ,   en s u r in g   t h e  u n in ter r u p ted   f lo w  o f   elec tr icity   [ 2 1 ] .  W h en   f a u lts   an d   p o we r   q u ality   d is tu r b an ce s   o cc u r ,   th e  ce n tr al   n etwo r k   m a n ag e m en t  s y s tem   m u s t  in itiate  a  s elf - h ea lin g   p r o ce s s .   B y   lo ca lizin g   th e  f au lt,  o t h er   lin es  b o th   u p s tr ea m   an d   d o wn s tr ea m   th at  ar e   u n af f ec ted   m u s t  h av e  th eir   s er v ice  p r o ce s s es  r esto r ed   s o   th at  th e  cu s to m er s   d o   n o t   ex p er ien ce   m ajo r   b lack o u ts .   T h e  s elf - h ea lin g   p r o ce s s   in v o lv es  a   co n tr o l  s y s tem   th at  is   ab le  to   d r i v e  eq u ip m en t  s o   th at   th e   co g n itiv e  ca p a b ilit y   o f   th e  s m ar t  g r id   ca n   r ec o n f ig u r e  th e  n e two r k .   C o g n itiv e  ab ilit y   is   d ef in ed   as  th e  p r o ce s s   o f   c o llectin g   in f o r m atio n   f r o m   s u r r o u n d in g   s en s o r s   to   ca r r y   o u t  an al y s is   an d   m ak e   d ec is io n s .   R ec o n f ig u r ab l e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 1 5 - 7 2 9   718   ca p ab ilit y   m ea n s   th at  th e  s m ar t  g r id   is   em b ed d ed   with   eq u ip m en t  th at  ca n   b e  r ec o n f ig u r ed   b y   c o n tr o llin g   o p er atin g   p ar a m eter s   in   r ea l   tim e  with o u t   an y   m o d if ica tio n   to   h ar d wa r e  co m p o n en t s .   W ith   a  s et  o f   s o p h is ticated   alg o r ith m s ,   s y s tem   ef f ec tiv e n ess   ca n   b e  e x p r ess ed   in   th e   p r o ce s s   o f   p r e v en tin g   f au lts   an d   co o r d in atin g   p r o p er   g en e r atio n   [ 2 2 ] .   A  s elf - h ea lin g   g r id   ca n   b e   ex p lain ed   s im p ly   as  an   in tellig e n t  n etwo r k   b ased   o n   s m ar t   s en s o r s   th at   u s es  ad v an ce d   co m m u n icatio n   to   c o n tr o l   th e   g r id ,   wh ic h   is   c ap ab le  o f   r ea l - tim e  s elf - co n f ig u r atio n   wh en   th er e   ar e  u n ex p ec ted   f au lts   [ 2 3 ] .   I n   th e  s elf - h ea lin g   p r o ce s s ,   ap ar t  f r o m   c o n tr o llin g   th e  g r i d   d u r in g   d is r u p tio n s ,   an o th er   m ain   g o al   is   to   m ain t ain   th e   g r id   to   p r e v en t  ca s ca d e  ef f ec ts   wh e n   d ea lin g   with   d i s tu r b an ce s   [ 2 4 ] .   T o   f u lf ill th is ,   s ev er al  r eq u ir e m en ts   m u s t b e  m et,   wh ich   ar e  d escr ib ed   as f o llo ws   [ 2 5 ] :   −   Fau lt d etec tio n   m u s t b e  ca r r ie d   o u t q u ick ly   a n d   ac c u r ately .   −   T h e  n etwo r k   m u s t b e  r ec o n f i g u r ed   to   elim in ate   n eg ativ e  im p ac ts .   −   T h e  co n tin u ity   o f   th e  en er g y   s u p p ly   m u s t b e  g u ar an teed   u n d er   all  co n d itio n s .   −   Failu r e  r ec o v er y   tim e  m u s t b e  m in im ized .   I g n o r i n g   t h e  g e n er atio n   s tag e,   th e  s elf - h ea lin g   co n ce p t  ca n   b e  d iv id e d   in to   th r ee   m ain   g r i d s :  th e  tr an s m is s io n   g r id ,   th e  d is tr ib u tio n   g r id ,   a n d   th e  m icr o g r id .   T h e  s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y   o f   th e  s m ar t   g r i d   m a n ag es  all  p o wer   d is tr ib u tio n   e q u ip m e n t,  in clu d in g   s en s o r s   f o r   d ata   ac q u is itio n   an d   in tellig en t  s o f twar e  s y s tem s   th at  ar e  r esp o n s ib le  f o r   an aly zin g ,   m a k in g   d ec is io n s ,   an d   ca r r y in g   o u t  c o n tr o l  ac tio n s .   T h e  d is tr ib u tio n   f lo w  illu s tr atin g   th e  s elf - h ea lin g   ar ch itectu r e   o f   th e  s m ar t  g r id   a d o p te d   b y   Sar ath k u m ar   et  a l.   [ 2 1 ]   is   s h o wn   in   Fig u r e   3 .   I t  m o n ito r s   a n d   p r o ce s s es  d ata  in   r ea l   tim e,   wh ich   is   co r r elate d   with   th e  f u n ctio n   o f   th e  s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y .           Fig u r e  3 .   T h e  ar ch itectu r e  o f   a   s elf - h ea lin g   s m ar t g r id       2 . 2 .     T ra ns m is s io n g rid self - hea lin g   A  s m ar t  tr an s m is s io n   g r id   m u s t  h av e  s m ar t  s en s o r s ,   in tellig en t  alg o r ith m s ,   an d   ad v an ce d   co m m u n icatio n s   n etwo r k s   d e p lo y ed   to   m o n ito r   th e  p er f o r m an ce   o f   tr an s m is s io n   lin es,  cir cu it  b r ea k e r s ,   an d   tr an s f o r m er s   [ 2 6 ] .   T h e  s m ar t  s en s o r   is   u s ed   t o   d ete r m in e  o v er h ea d   co n d u cto r   m ec h an ical  s ag ,   p r ed ict   p r o b a b le  in s u lato r   an d   t o wer   f ailu r es,  an d   d ete r m in e  th e  lo ca tio n   o f   lin e  f a u lts .   Self - h ea lin g   in   s m ar t   t r a n s m is s i o n   i s   d e f i n e d   as   t h e   tr a n s m i s s i o n   s y s te m   b e i n g   a b l e   t o   r e t u r n   t o   a   n o r m a l   s ta t e   a f te r   a   f a u l t   o c c u r s   [ 2 7 ] .     2 . 3 .     Dis t ributio n g rid self - hea lin g   T h e  co n v en tio n al  d is tr ib u tio n   n etwo r k   p r o tectio n   s y s tem s   o n ly   m ea s u r e   th e   m ag n itu d e   o f   t h e  cu r r en t  an d   co m p ar e  it  with   th e  c u r r e n t  tim e  cu r v e.   W h en   th e  cu r r e n t  ex ce ed s   a  f ailu r e  t h r esh o ld   f o r   a   s p ec if ic  tim e  th r esh o ld ,   t h e  cir cu it   b r ea k e r   co m p o n en t  t r ip s .   T h is   r esu lt s   in   a  s u p p ly   in ter r u p tio n   f o r   all  n etwo r k   u s er s   d o wn s tr ea m   o f   th e  cir cu it  b r e ak er .   T o   ad d r ess   ch an g es  in   g r id   to p o lo g y ,   ad a p tiv e  o v er c u r r en t  p r o tectio n   was   d ev elo p e d   [ 2 8 ] .   W h en   a   f au lt   o cc u r s   in   a n   ar ea   with   a  DG   as  th e  s o u r ce ,   th e   g r id   n ee d s   to   b e  s witch ed   to   is lan d   m o d e.   Su b s eq u e n tly ,   lo ad   s h ed d in g   is   em p lo y e d   to   r e s to r e  th e  g r id   to   its   n o r m al  s tate,   i.e . ,   d is tr ib u tio n   g r id   s elf - h ea lin g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C h a llen g es o f imp leme n tin g   p r o tectio n   s ystems   in   s ma r t g r i d s :   a   r ev iew   ( S a b a t A n w a r i )   719   2 . 4 .     M icro g rid self - hea lin g   Pen etr atio n   o f   th e   u s e  o f   DE R s   in   p o wer   n etwo r k s   is   g r o win g   r ap i d ly .   Ge n er ally ,   DE R s   co m b in e   r en ewa b le  s o u r ce s   with   f u el  ce lls ,   wh ich   ca n   r ed u ce   th e   n eg ativ e  im p ac ts   o f   f o s s il  f u el s   [ 2 9 ] .   I n   o r d er   to   o p tim ize  p o wer   g en e r atio n ,   it  is   p r o p o s ed   t o   in teg r ate   th e  wi d esp r ea d   ap p licatio n   o f   DE R s   th r o u g h   th e   u s e  o f   m icr o g r id s   [ 3 0 ] .   A  m ic r o g r i d   i s   a  s elf - co n tain ed   g r id   co n s is ti n g   o f   a  g r o u p   o f   g en er at o r s ,   s to r ag e  d ev ices,  an d   lo ad s   [ 3 1 ] .   W h en   DE R s   o n   a  m icr o g r id   o p er ate  in   a n   au to n o m o u s   o r   is lan d   m o d e,   th e  l im ited   in d ep en d en t   n etwo r k   ca n   s u p p ly   elec tr icit y   to   r u r al  ar ea s   ef f ec tiv ely   a n d   ef f icien tly   with   m in im u m   p o wer   lo s s   [ 3 2 ] .  Gen er ally ,   DE R s   in   m icr o g r i d s   ar e  c o n n ec te d   to   th e   m ain   g r id ,   o r   g r id - co n n ec ted   m o d e .   Ho wev er ,   wh en   a  f au lt  o cc u r s   in   th e  m ain   g r id ,   th e  m icr o g r id   ca n   d is co n n ec t  its elf   an d   ch an g e  to   is lan d   m o d e   [ 8 ] .   I n teg r atin g   th e  m icr o g r id   in to   th e  m ai n   g r id   will  in cr ea s e  c u s to m er   p ar ticip atio n   i n   th e  e n er g y   m ar k et  wh ile  also   p r o v id i n g   f lex ib ilit y ,   r eliab ilit y ,   an d   r esil ien ce   to   th e   m ain   g r id   [ 3 3 ] .   Ho wev er ,   in teg r atin g   th e  m icr o g r i d   in to   th e  m ain   g r id   lead s   t o   a   u n iq u e  s et  o f   c h allen g es,  esp e cially   in   r e g ar d   to   p r o tectio n .   Mic r o g r id s   h av e   d is tr ib u ted   g en er ati o n   an d   d if f er en t  in er tial  ch ar ac ter is tics   co m p ar ed   t o   co n v en tio n al  g r i d s .   T h er ef o r e,   th ey   r eq u ir e  s p ec ial  p r o tectio n   m et h o d s   to   en s u r e  s y s tem   s tab ilit y   an d   r eliab ilit y   [ 2 9 ] .   Self - h ea lin g   in   a  m icr o g r id   is   th e  ab ilit y   to   is o late  f au lts   in   th e  m icr o g r id ,   c o n n ec t   o r   d is co n n ec t  th e  m icr o g r i d   with   th e  m ain   g r id ,   a n d   m ain tain   m icr o g r id   lo a d   g en e r atio n   [ 3 4 ] .     2 . 5 .     P r o t ec t io n  o f   m icro g rid s   A  m icr o g r i d   is   a  s m all - s ca le  co m b in atio n   o f   p o we r   s o u r ce s   an d   elec tr ical  lo a d s   o n   o n e   elec tr ically   d ef in ed   b o u n d ar y   th at  f o r m s   a  s elf - s u f f icien t  n etwo r k   th at  is   u s u ally   o p er ated ,   co n n ec ted ,   an d   s y n ch r o n ized   with   th e  m ain   g r id   [ 3 5 ] .   Mic r o g r id s   h av e  th e  a b ilit y   to   o p er ate  in   two   m o d es,  i.e . ,   is lan d   m o d e  o r   g r id - co n n ec ted   m o d e.   W h en   in   is lan d   m o d e ,   th e  m icr o g r id   o p e r ates  as  an   au to n o m o u s   o r   in d ep en d e n t  n etwo r k   th at  p r o v id es  o n - s ite  p o wer   g e n er atio n   with   m icr o s o u r ce s   an d   lo ad s   [ 3 6 ] .   Mic r o g r id   p r o tec tio n   tech n iq u es  ar e   th e  m ain   r eq u ir em en t   wh en   o p er atin g   n etwo r k s   m u s t  h a v e  r eliab ilit y .   T h e  m icr o g r id   p r o te ctio n   m eth o d   m u s t  b e  ab le  to   en s u r e   th e  g r id   w o r k s   p r o p er ly   in   g r id - c o n n ec t ed   an d   is lan d   m o d es.  T h e r e  m u s t  b e  ad e q u ate   p r o tectio n   tech n iq u es  to   g u ar an tee  th e  s af e   o p e r atio n   o f   t h e  eq u ip m en t,  b o th   o n   th e  n et wo r k   a n d   i n   ex ter n al  cir cu its   co n n ec ted   to   th e  m icr o g r id   [ 3 7 ] .   Fo r   a  m icr o g r id   to   o p er ate  s u cc ess f u lly ,   p r o p er   p lan n in g   is   n ee d ed   r eg a r d in g   th e  o p er atio n ,   co n tr o l,   an d   p r o tectio n   o f   th e  m icr o g r id .   Mic r o g r id s   h av e   lim ited   ca p ab ilit ies,  s o   co n v en tio n al  p r o tectio n   d esig n ed   f o r   co n v en tio n al  g r id s   is   n o t  s u it ab le  f o r   a p p licatio n   to   m icr o g r id s .   W h en   a   m icr o g r id   is   co n n ec ted   to   th e   m ain   g r id ,   th e  cu r r e n t  f r o m   th e  m ic r o g r id   is   in h er en tly   m u ch   lo w er   th an   th e  cu r r en t  f r o m   th e  m ain   g r id .   Fau lts   in   m icr o g r id s   wh en   g r id - c o n n e cted   ca n n o t  b e  a n ticip ated   b y   co n v en tio n al  p r o tectio n   s y s tem s .   Mic r o g r id   im p lem en tatio n   o n   th e  m ain   g r id   m u s t  co n s id er   p r o tectio n   c o o r d in atio n   b ec a u s e  a  f au lt  in   an y   p ar t   ca n   ca u s e   th e  en tire   s y s tem   to   tr ip ,   r e s u ltin g   in   e n er g y   lo s s   th r o u g h o u t   th e  n etwo r k .   T h e   d if f er en ce s   in   v ar io u s   m icr o g r id s   a r e  m ain l y   in   ca p a city ,   s o   th e   p r o tectio n   s y s tem   m u s t  b e  d esig n ed   s p ec if ically   f o r   ea c h   m icr o g r id .   I n   co n v en tio n al  g r id s ,   it  is   v er y   ea s y   to   d is tin g u is h   b etw ee n   f au lt  cu r r e n t  an d   m ain   c u r r en t;  h o we v er ,   in   m icr o g r id s ,   t h e  r elatio n s h ip   b etwe en   th e  ca p ab ilit y   o f   g en e r atin g   eq u ip m en t,   lo ad ,   a n d   f au lts   r eq u ir es  m o r e   co m p licated   p r o tectio n   p r o c ed u r es  to   b e  im p lem en ted .   Dep en d in g   o n   th e  o p er atin g   co n d itio n s   ( g r id - co n n ec ted   m o d e  o r   is lan d   m o d e) ,   a  d y n a m ic  p r o tectio n   s y s tem   s tr ateg y   b ased   o n   an   u n d er s tan d in g   o f   th e  ass o ciate d   r is k s   an d   a  d y n am ic  f au lt  p r o p ag atio n   an al y s is   is   r eq u ir ed .   W h en   th e  m icr o g r id   is   d is co n n ec ted   f r o m   th e  m ain   g r id   an d   s tar ts   in   i s lan d   m o d e,   th e  cu r r e n t  en ter in g   th e  n etwo r k   ca n   ca u s e  s ig n if ican t  d ev iatio n s   in   s y s tem   f r eq u en c y   an d   v o ltag e.   W h en   th e  g e n er ato r   in   th e   m icr o g r id   is   n o t  p r o p er l y   p r o tecte d ,   th is   ca n   r esu lt   in   a   p o wer   o u t ag e.   Fo r   a  s m o o th   tr an s itio n   b etwe en   g r id - co n n ec ted   m o d e   an d   is lan d   m o d e,   s p ec ial  m itig atio n   tech n iq u es a r e  r eq u ir e d   to   en s u r e  th e  r elia b ilit y   o f   th e  m icr o g r id   th r o u g h   ca r ef u l d esig n   an d   a  co m p r eh en s iv e  u n d er s tan d i n g   o f   th e  s y s tem .   L o ad   ch an g es  th at  ex ce ed   th e  m icr o g r i d   ca p ac ity   m u s t  b e  an ticip ated ,   esp ec ially   d u r in g   i s lan d   m o d e,   b ec au s e  th is   ca n   d is r u p t n etwo r k   s tab ilit y .   DG,   ac co r d in g   to   th e  I E E E   1 5 4 7   s tan d ar d ,   a r e  allo wed   to   b e   co n n ec ted   to   th e  m ain   g r id ,   b u t  wh en   a  f au lt  o cc u r s ,   th ey   m u s t  b e  d i s co n n ec ted .   W h en   th e   p o wer   co n tr ib u tio n   f r o m   th e   d is co n n ec ted   DG  is   lar g e   en o u g h ,   th is   d is co n n ec tio n   will  en d an g er   t h e  m ain   g r id .   I n   a  s u r v ey ,   s ev er al  p r o tectio n   s ch em es  h av e  b ee n   d esig n ed   f o r   t h e  s u cc ess f u l  o p er atio n   o f   m icr o g r id s .   Sev er al  to p ics  th at  ar e   d is cu s s ed   t o   o b tain   p o te n tial  s o lu tio n s   to   p r o tectio n   an d   co n tr o l p r o b lem s   in   m icr o g r id s   i n clu d e   [ 3 2 ] :   −   R ec ip r o ca l  p o wer   f lo ws:   i n   a  tr ad itio n al  d is tr ib u tio n   s y s tem ,   th e  p o wer   f lo w   is   u n id ir ec ti o n al,   i.e . ,   f r o m   th e  g en er ato r   to   th e  lo ad s .   T h e  in teg r atio n   o f   DGs  o n   th e   m ain   g r id   r esu lts   in   a  b id ir e ctio n al  f lo w,   s o   r ev er s e  p o wer   f l o ws  ar e  p o s s ib le.   T h er ef o r e,   th e  tr a d itio n al  p r o tectio n   m et h o d s   will  n o t  b e  ab le  to   h an d le  th e  f au lt in   th e  m ain   g r id   [ 3 8 ] .   −   Sh o r t  cir cu it  r an g e  lim itatio n s :  t h e  f au lt  cu r r en t  in   th e   in v er ter - b ased   DGs  is   lim ited   to   a  m ax im u m   o f   2   p . u .   As a  r esu lt,  th e  tr ad itio n al   o v er cu r r en t  r elay   is   u n ab le  t o   d etec t th e  f au lt  [ 3 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 1 5 - 7 2 9   720   −   Stab ilit y   p r o b lem s :  t h e  co n t r o l  s y s tem   in   th e   m icr o g r id   s y s tem   allo ws  lo ca l  o s cillatio n s   to   a r is e.   T h er ef o r e,   to   g u ar an tee   th e   s tab ilit y   o f   th e   m icr o g r id ,   it  is   n ec ess ar y   to   ca r r y   o u t  an   an a ly s is   u s in g   th e   s m all  s ig n al  s tab ilit y   th eo r em ,   wh ich   is   en s u r ed   b y   th e  tr an s ien t r esp o n s e  r esu lts   [ 3 9 ] .   −   L o w  in er tia:  t r ad itio n al   p o we r   g r i d s   h a v e  h ig h   in er tia;  o n   th e  o th e r   h an d ,   m icr o g r id s   h av e  lo w   in er tia  ch ar ac ter is tics ,   esp ec ially   f o r   in v er te r - b ased   DGs.  W h en   d is co n n ec te d   f r o m   th e   m ai n   g r id ,   s er io u s   f r eq u e n cy   d e v iatio n s   m ay   o cc u r ,   s o   a  s p ec ial  p r o tectio n   a n d   co n tr o l sy s tem   is   n ee d ed     [ 3 9 ] .   −   Dis co n tin u o u s   p o we r :  s o m e   m icr o g r id s   u s e  p h o to v o ltaic  o r   win d   as  in ter m itten t  r en ewa b le  en er g y   r eso u r ce s .   T h is   d is tr ib u ted   g e n er atio n   p r o d u ce s   in ter m itten t   p o wer   s o u r ce s .   As  a  co n s eq u en ce ,   th er e  is   a  n ee d   f o r   co o r d in atio n   b etwe en   DGs a n d   s to r ag e  d e v ices  [ 3 2 ] .     2 . 6 .     P r o t ec t io n  o f   a c t iv e  dis t ributio n net wo rk s   Activ e  d is tr ib u tio n   n etwo r k s   th at  co m b in e   m icr o g r id s   ( M G)   with   th e  p en etr atio n   o f   D E R   cr ea te  ch allen g es  f o r   th e  p r o tectio n   s y s tem   [ 4 0 ] .   C o n v e n tio n al  p r o tectio n   s y s tem s   ar e  v er y   r is k y   to   u s e  o n   th is   n etwo r k .   C o n v e n tio n al  p r o tect io n   s y s tem s   u s u ally   u s e  cu r r en t  d etec tio n   to   d eter m in e  th e  f au lt  lo ca tio n .   W ith   ch an g in g   g r id   c o n f ig u r atio n s ,   it  is   n ec ess ar y   to   in n o v ate  f au l t  d etec tio n   m eth o d s   b y   co m b i n in g   v o lta g e - b ased   an d   o v er cu r r en t - b ased   p r o tect io n   s y s tem s .   Op tim izin g   th is   m eth o d   b ec o m es  th e   m o s t  im p o r tan t  c o n tr ib u tio n ,   lead in g   to   a n   in cr ea s e  in   th e   s p ee d   o f   th e  p r o tectio n   s y s tem   an d   its   s elec tiv ity   p r o b lem s   [ 4 1 ] .   I n   g en e r al,   m icr o g r id s   ca n   b e   g r o u p ed   b ased   o n   th e  ty p e  a n d   lo ca tio n   o f   t h e  f ee d e r s   co n n ec ted   to   th em   [ 4 2 ] ,   in cl u d in g   i)   u r b a n   m icr o g r id s ,   ii)  r u r al  m icr o g r id s ,   an d   iii)  o f f - g r id   m icr o g r id s .   I n   ad d itio n ,   m icr o g r id s   ca n   b e  g r o u p ed   b ased   o n   t h e  ty p e   o f   p o wer   tr an s f er ,   in cl u d in g :   i)   AC   m icr o g r id s ;  ii)  DC   m icr o g r id s ;  a n d   iii)  h y b r id   m icr o g r id s ,   wh ich   ar e   a  co m b in atio n   o f   AC   an d   DC   s u b - g r i d s   [ 4 3 ] .   T h e   co n v en tio n al  o v e r cu r r e n t  p r o t ec tio n   b ased   o n   lo ca l  m ea s u r e m en ts   ca n   lead   to   i n co r r ec t  d e cisi o n - m ak in g   a n d ,   o f ten ,   a   lack   o f   co o r d in atio n   with   o th e r   r elay s .   Ma n y   p r o tectio n   tec h n iq u es  a r e  d e s ig n ed   f o r   ac tiv e   d is tr ib u tio n   n etwo r k s ,   in clu d in g :  f o r m in g   a  g r o u p   o f   r el ay s   th at  ar e  s et  in   a   co o r d in ated   m an n er   [ 4 4 ] ;  in tellig en t  cu r r e n t  d if f e r en tial   p r o tectio n   [ 4 5 ] ;  ad v an ce d   d i f f er en tial  im p e d an ce   tec h n iq u es   [ 4 6 ] ;  a n d   s m ar t   d if f er en tial e n e r g y - b ased   alg o r ith m s   [ 4 7 ] .     2 . 7 .     P r o g re s s   o f   a n  a da ptiv e  pro t ec t io n t ec hn iqu e  f o r  t he  s m a rt   g rid   T h e  ad a p tiv e  p r o tectio n   s y s tem   is   a  p r o tectio n   m eth o d   in   wh ich   th e  p r o tectio n   r ela y   s e ttin g s   ar e  ad ap ted   ac c o r d i n g   to   c h an g es   in   n etwo r k   co n f ig u r atio n   ( to p o lo g y ,   DG  co n n ec tio n s )   u s in g   s m ar t  al g o r ith m s   [ 4 8 ] .   Du e  to   th e  im m e n s ely   g r o win g   elec tr icity   n etwo r k ,   c h a n g es  in   g r id   co n f ig u r atio n   wil l  o cc u r   f r eq u en tly .   C o n v en tio n al   p r o tectio n   s y s t em s   with   f ix e d   p ar am eter   s ettin g s   will  b e  u n ab le   to   h an d le  f au lt   is s u es  o n   s y s tem s   with   v ar y in g   co n f i g u r atio n s .   A d ap tiv e  p r o tecti o n   m eth o d s   th at  ca n   c h an g e  r ea l - tim e  s ettin g   p ar am eter s   b ased   o n   th e  o p er atin g   s tate  an d   s y s tem   co n d itio n s   co n tin u e  to   g r o w  r ap i d ly   b ec au s e   th ey   ca n   h an d le  f au lt  is s u es  ev en   as  t h e  g r i d   c o n f ig u r atio n   ch an g e s   [ 4 9 ] .   T h e   u s e  o f   s u c h   a d ap tiv e  p r o tectio n   will  im p r o v e   th e  d r awb ac k s   o f   co n v en tio n al  p r o tectio n   s y s tem s   s o   th at  it  ca n   m a k e  th e  p r o te ctio n   s y s tem   b etter ,   i.e . ,   en h a n ce   r eliab ilit y ,   s en s itiv ity ,   an d   s p ee d   o f   f au lt h a n d li n g   [ 5 0 ] .   T h e  s m ar t  g r id s   h av e  a  d y n a m ic  to p o lo g y ,   wh ich   m ea n s   th at  to   p r o tect  ag ain s t  f au lts   o cc u r r in g   o n   th e  n etwo r k ,   an   a d ap tiv e  p r o tectio n   s y s tem   is   n ee d ed .   Netwo r k   r esil ien ce   r elies  h e av ily   o n   a d ap tiv e  p r o tectio n   t h at  ca n   d ea l  with   d y n am ic  f au lts   th at  o f ten   o cc u r   with in   th e  n etwo r k .   B y   u s in g   lar g e   am o u n ts   o f   d ata  g en er ated   f r o m   ad v an ce d   s en s o r s ,   ad ap tiv e  p r o tectio n   s ch em es  ca n   b e  d ev elo p ed .   Pro tectio n   s y s tem s   ar e   v er y   im p o r tan t   to   p r o tect  c r itical  eq u ip m e n t  an d   en s u r e  th at   co n s u m er s   a r e  n o t  in ju r ed   o r   k illed   wh en   a  f a u lt   o cc u r s   o n   th e  n etwo r k .   Stab le,   r eliab le,   tr a n s p ar en t,  a n d   ea s y - to - in ter p r et  p r o tectio n   alg o r ith m s   ar e  n ec ess ar y   to   en s u r e  th e  r eliab ilit y   o f   p r o tectio n   d ec is io n s .   I n   ad d itio n ,   th e  p r o tectio n   d ec is io n s   m u s t  b e  s im p le,   f ast,  r eliab le,   co n s is ten t,  s elec tiv e,   an d   s en s itiv e  to   f au lts .   T o   f ac e  th is   ch allen g e,   th is   s ec tio n   will  f o cu s   o n   ad ap tiv e  p r o tectio n   s ch em es   [ 5 1 ] .   T h e  g r o wth   o f   ad a p tiv e  p r o tectio n   m eth o d s   is   r ap id   d u e  to   th eir   ab ilit y   to   ad ju s t  th e  p r o tectio n   s ch em e  with   r ea l - tim e  s ettin g s   b ased   o n   th e  s y s tem   o p er atin g   s tate  an d   s y s tem   co n d itio n s .   Du e  to   th e  co m p lex   ch allen g es  o f   ad ap tiv e  p r o tectio n   s y s tem s ,   a  s ig n if ican t  n u m b er   o f   s ch em es   h av e  b ee n   d ev el o p ed   a n d   im p lem en ted   o v er   th e  p ast f ew  y ea r s   [ 4 9 ] .     2 . 8 .     Det ec t io n a nd   po s it io n det er m ina t io n m et ho ds   f o r   hig h - im peda nce  f a ults   T h e  h ig h - im p e d an ce   f au lt  ( H I F)  p r o d u ce s   a   f au lt  c u r r e n t  t h at  is   r elativ ely   s m all  c o m p a r ed   to   th e   n o m in al  cu r r en t.  HI F  o f ten   o cc u r s   in   an   elec tr ical  p o wer   d is tr ib u tio n   s y s tem   [ 5 2 ] .   W h en   co n tact  o cc u r s   b etwe en   th e  c o n d u cto r   a n d   a   tr ee   o r   g r o u n d   with   h ig h   im p ed an ce ,   it  will  tr ig g er   HI F.  T h e  en er g ized   f allen   co n d u ct o r   jeo p a r d izes  p u b lic  s af ety   b ec au s e  o f   th e  p o s s ib ilit y   o f   co n tact  with   h u m an s   a n d   th e  p o ten tial  to   ca u s e  an   ar c  to   ig n ite  wild f ir es  [ 5 3 ] .   T h er ef o r e,   it  is   im p o r tan t  to   p r o ac tiv ely   d etec t  an d   lo ca lize  en er g ized   f allen   co n d u cto r s ,   wh ich   will  h elp   p r o tect  p eo p le  f r o m   s af et y   h az ar d s   an d   r ed u ce   th e  o cc u r r en ce   o f   wild f ir es.  Ho wev er ,   HI F  d etec tio n   u s in g   co n v en tio n al  p r o tectio n   s y s te m s   is   d if f icu lt  b ec au s e  th e  r esu ltin g   f au lt  cu r r e n t  lev el  is   u s u ally   to o   lo w  co m p a r ed   to   th e  n o m in al  c u r r e n t   [ 5 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C h a llen g es o f imp leme n tin g   p r o tectio n   s ystems   in   s ma r t g r i d s :   a   r ev iew   ( S a b a t A n w a r i )   721   Acc o r d in g   to   s u r v ey s ,   HI F  ac co u n t  f o r   b etwe en   5 %  a n d   1 0 %  o f   o v er all   s y s tem   f au lts   [ 5 5 ] .   W h en   m o s t  f au lts   in   th e  elec tr ical  n etwo r k   en d an g e r   elec tr ical  eq u ip m en t,  HI Fs   co u l d   also   h av e  an   im p ac t  o n   h u m an   s af ety   an d   lead   to   leg al  is s u es.  Peo p le  m ay   ac cid en tally   co m e  in to   co n tact  with   th e  en er g ized   f allen   co n d u ct o r s   o r   en e r g ized   s u r f a ce s   [ 5 6 ] .   I n   f o r est  ar ea s   o r   a r e as  with   an   ac cu m u latio n   o f   f l am m ab le  g as,  HI Fs   ca n   ca u s e  f ir es  o r   e x p lo s io n s   [ 5 7 ] .   HI Fs   ar e  o n e   o f   t h e  b i g g est  o n g o in g   ch allen g es  i n   t h e  f ield   o f   p o wer   d is tr ib u tio n   p r o tectio n .   Usi n g   tr ad itio n al  p r o tectio n   s y s tem s ,   it  is   v er y   d if f icu lt  to   d etec t   th e  o cc u r r en ce   o f   HI Fs ,   with   f ailu r e  r ates  r ea ch in g   3 2 %  [ 5 8 ] .   T o   d e v elo p   an   ac cu r ate  p r o tectio n   s y s tem ,   it  is   cr u cial  to   co m p r eh e n d   th e   p h e n o m en o n   o f   HI Fs   [ 5 9 ] .   A  HI F   o cc u r s   wh en   an   e n er g ized   co n d u cto r   e n co u n ter s   a  q u asi - in s u latin g   m ed iu m ,   s u c h   as  a  tr ee ,   s tr u ctu r e,   o r   p iece   o f   eq u i p m en t,  o r   wh e n   a  f allen   e n er g ized   co n d u ct o r   to u ch es   th e  g r o u n d .   T h e   ch ar ac ter is tics   o f   HI Fs   ar e  m ain ly   d eter m in e d   b y   th e  m ater ial s   in   co n tact  with   th e  en er g ized   co n d u ct o r ,   wh ich   r esu lts   in   d if f er en t  v o ltag e - cu r r en t  p r o p e r ties   [ 6 0 ] .   HI Fs   ar e  n o n s y m m etr ic  an d   r an d o m ,   a n d   th e  f au lt  cu r r e n t  is   in h er en tly   n o n lin ea r ,   s o   n o   o n e  m eth o d   will  b e  ab le  to   d et ec t  all  HI Fs   [ 6 1 ] ,   [ 6 2 ] .   HI Fs   ca n   b e  g r o u p ed   i n to   two   class if icatio n s ,   i.e . ,   th e  f ir s t  is   th e  ac tiv e  HI Fs ,   wh ich   ar e  u s u ally   ac co m p a n ied   b y   an   ar c  cu r r e n t,  an d   th e   cu r r en t  f lo win g   is   m u ch   less   th an   th e  s p ec if ie d   p r o tectio n   u n it,  wh ile  th e  s ec o n d   is   th e  p ass iv e  HI Fs ,   wh ich   d o   n o t  ca u s e  an   elec tr ic  ar c.   B o th   ar e  v e r y   d a n g er o u s   an d   th r ea ten   th e  liv es  o f   p eo p le  a n d   an im als  b ec au s e  o f   th e  p o s s ib ilit y   o f   to u c h in g   t h e m   o r   ca u s in g   wild f ir es   [ 6 0 ] .   Do r ia - Gar cía   et  a l.   [ 6 3 ] ,   an   i m p ed an ce - b ased   HI Fs   p r o tect io n   s ch em e  was  d esig n ed   to   e s tim ate  th e  lo ca tio n   o f   f au lts   o n   tr an s m is s io n   lin es.  T h is   p r o tectio n   s ch e m e  ca n   b e   u s ed   to   f in d   h ig h - im p ed an ce   a n d   l o w - im p ed an ce   f au lts   b y   s ettin g   s p ec if ic  f ea tu r es  o f   a  H I F  m o d el  u s in g   s im p le  in p u t  p a r am et er s .   T h e  m eth o d   is   ea s y   to   ap p ly   with   an   u n ce r ta in ty   o f   less   th an   8 0   m   f o r   al m o s t  9 0 %  o f   all  p o s s ib le  f au l t  s ce n ar io s ,   wh ich   is   eq u iv alen t to   less   th an   0 . 1 % o f   th e  lin e  len g t h .   Hao   [ 6 4 ] ,   a  c o m p r eh en s iv e  r e v iew  o f   ar cin g - HI F  d etec tio n   u s in g   AI   b ased   o n   d is tr ib u tio n   n etwo r k   m o d els  is   p r esen ted .   First,  an   an aly s is   is   ca r r ied   o u t  to   d escr ib e  th e  ch ar ac ter is tics   an d   m o d el  o f   ar cin g - HI F,  an d   th en   an   ar cin g - HI F  d atab ase  is   b u ilt,  wh ich   i s   th e   f u n d am en tal  wo r k   f o r   ar ci n g - HI F  d etec tio n .   Fu r th er m o r e ,   th e   AI - b ased   ar cin g - HI F  d etec tio n   s ch em e   is   ex p lain e d   in   d etail,   in clu d in g   d ata   ac q u is itio n ,   f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   an d   class if ier   s elec tio n .   Ad d itio n ally ,   t o   d em o n s tr ate  th e  r eliab ilit y   o f   th e  ar cin g - HI F  d etec tio n   alg o r ith m ,   a  test   w as  co n d u cted   u s in g   a  s et  o f   cr iter ia.   Fin ally ,   a  co m p r eh en s iv e  o v er v iew  is   p r o v id e d   to   e x am in e  f u tu r e  tr e n d s   an d   c h allen g es r elate d   to   a r cin g - HI F d etec tio n .   As  d is cu s s ed   in   [ 5 9 ] ,   an   AI - b ased   p atter n   m ap p in g   m eth o d   to   d iag n o s e  HI Fs   in v o lv es  co llectin g   d ata,   ex tr ac tin g   f ea tu r es,  an d   tr ain in g .   T h e  d ata  p r o ce s s ed   b y   AI ,   ac c o r d i n g   to   [ 6 5 ] ,   [ 6 6 ] ,   a r e  a  p air   o f   ab s o lu te  v alu es  an d   p h ase  an g les  o f   cu r r en t  a n d   v o ltag e.   T o   m ak e   th e  d ata   m o r e   s p ec if ic  in   m ap p in g   HI F   p atter n s ,   f ea tu r e   ex tr ac tio n   w as  ca r r ied   o u t.  On e  m eth o d   o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n   is   wav ele t  tr an s f o r m   ( W T ) .   R esear ch   b y   Nar asimh u lu   et   a l.   [ 6 7 ]   s h o ws  th at  t h e  m u lti - wav elet  tr an s f o r m   ( MWT) ,   an   ex ten s io n   o f   th e   s ca lar   W T ,   ca n   p r o v i d e  in f o r m atio n   o n   f au lts   d u r i n g   a  s p e cif ied   tim e.   T h is   in f o r m atio n   ca n   b e  u tili ze d   in   a   d ec is io n - m ak in g   alg o r ith m .   T r ain in g   o n   AI - b ased   p atter n   m ap p in g   s y s tem s   is   n ec ess ar y .   So m e   r esear ch e r s   u s e  n eu r al   n etwo r k s   ( NNs),   w h ich   ar e   tr ain e d   b ased   o n   p att er n s   o f   f ea tu r e  ex t r ac tio n   r esu lts .   T h e  ac q u is itio n   d ata  is   u s ed   b y   MWT  to   ex t r ac t  th e  r elev an t  f ea tu r es,  an d   th en   th e  NNs  ac t  as   clas s i f ier s   b ased   o n   th e  ex tr ac ted   f ea t u r es.  Fro m   th e   r esear ch   r esu lts   in   [ 6 8 ] ,   ex ce llen t  p er f o r m an ce   is   d em o n s t r ated   in   ter m s   o f   ac cu r ac y ,   s ec u r ity ,   d ep en d ab ilit y ,   s af ety ,   an d   s en s itiv ity .   I t  ca n   b e  c o n clu d e d   th at  t h e  u s e  o f   NNs  in   d eter m in in g   t h e  lo ca tio n   o f   HI Fs   is   v er y   s atis f ac to r y   in   ter m s   o f   its   p er f o r m an ce .     2 . 9 .     Dev el o pm ent   o f   wide - a r ea   pro t ec t io n,  c o ntr o l a nd   mo nito ring   s y s t em s   W AP C AM   is   a  m eth o d   th at  u tili ze s   s y n ch r o n ized   m e asu r em en t  tech n o lo g y   ( SMT )   to   tak e   p r ev en tiv e  a n d   c o r r ec tiv e  ac t io n   with   th e  aim   o f   av o id in g   th e  ca s ca d in g   ef f ec ts   o f   lar g e  d is r u p tio n s .   T h e   W AP C AM   s y s tem   ca n   o v er c o m e  lar g e  b lac k o u ts ,   th er e b y   e n h an cin g   th e  s tab ilit y ,   r eliab il ity ,   an d   s ec u r ity   o f   th e  elec tr icity   g r id   [ 6 9 ] ,   [ 7 0 ] .   T o   o b tain   s m ar t  s en s o r - b ased   d ata,   a  s en s in g   d ev ice   ca lled   th e  p h aso r   m ea s u r em en t  u n it  ( PMU)   h as  b ee n   d ev elo p e d   in   r ec e n t  y ea r s .   A  PMU  is   a  m ea s u r e m en t  d ev ice  th at  m o n ito r s   th e  m ag n itu d e  a n d   p h ase  an g le  o f   an   elec tr ical  p h aso r   q u a n tity ,   s u ch   as  v o ltag e  o r   c u r r en t,  u s in g   m u ltip le   tim e - s y n ch r o n ized   s en s o r s .   T h e  d ata  f r o m   a  PMU  is   p r o ce s s ed   u s in g   s m ar t   m eth o d s   s o   th at  it  ca n   b e  u s ed   f o r   wid e - ar ea   m ea s u r em en t  s y s tem s   as  a  b asis   f o r   m o n ito r in g   a n d   co n tr o llin g   s m ar t  g r id s .   Da ta  f r o m   th e  PMU  is   v er y   im p o r tan t  b ec au s e  wh en   th e  s u p p ly   f r o m   th e  n etwo r k   is   n o t  s u f f icien t  f o r   d em an d ,   it  will  r e s u lt  in   f r eq u e n cy   im b alan ce s   an d ,   th er ef o r e,   ca u s e  s tr ess   o n   th e  n etwo r k ,   wh ich   h as  th e  p o ten t ial  to   ca u s e  p o wer   o u tag es  [ 7 1 ] .   A   wid e - ar ea   m ea s u r em en t  s y s tem   ( W AM S)  u s es  d ata  f r o m   a  PMU  to   m o n ito r   th e  r ea l - tim e  s tatu s   o f   a  cr itical  ar ea   an d   p r ev e n t  o v e r lo ad s   an d   in s ta b ilit ies  th at  lead   to   p o wer   b lack o u ts   [ 7 2 ] .   T h e  W AP C AM   wo r k s   b ased   o n   W AM S  an d   v ar io u s   co n tr o l  an d   p r o tectio n   alg o r ith m s ,   w h ich   ar e  d esig n e d   to   r eliab ly   p r ed ict  an d   co o r d in at e  ac tio n s   ca p ab le  o f   elim in atin g   o r   p r e v en tin g   wid e - a r ea   d i s r u p tio n s .   B y   u s in g   th e  W APC AM   s y s tem   f o r   r ea l - tim e  p r o tectio n   an d   c o n tr o l,   f au lts   ca n   b e   d etec ted   q u ick l y ,   allo win g   co n tr o l   ac tio n s   to   b e  ca r r ie d   o u t,   r esu l tin g   in   th e  s elf - h ea lin g   p r o ce s s   [ 6 9 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 1 5 - 7 2 9   722   I n tellig en t  elec tr o n ic  d ev ices   ( I E Ds)  im p lem en ted   in   th e  p o wer   s ec to r ,   s u ch   as  cir cu it  b r ea k er s ,   tr an s f o r m er s ,   an d   ca p ac ito r   b a n k s ,   ar e  eq u ip p e d   with   co n tr o l   an d   au to m atio n   f u n ctio n s .   I E Ds th at  ca n   b e  u s ed   as  s m ar t  s en s o r s   ar e  a  m o r e   m o d er n   alter n ativ e  to ,   o r   c o m p lem en t  to ,   s etu p s   with   co n v en tio n al  r em o te   ter m in al  u n its   ( R T Us)   [ 7 3 ] .   B ased   o n   d ata  f r o m   th e  I E D  o r   R T U  as  well  as  tim e - r ef er e n ce d   d ata  s y n ch r o n ize d   b y   th e  g lo b al  p o s itio n in g   s y s tem   ( GPS),   th e  s m ar t  g r id   s y s tem   ca n   u til ize  th e  W A PC AM   s y s tem   [ 1 6 ] .   W ith   th e   s o p h is ticatio n   o f   W APC AM ,   d ata  o r   in f o r m atio n ,   s u ch   as  s y s tem - wid e  b u s   v o ltag e,   an g le,   ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o wer   f lo w,   etc. ,   is   an aly ze d   to   esti m ate  wh eth er   th e  s y s tem   i s   u n d er   s tr ess   o r   n o t.  W ith   co o r d in ated   co n tr o l  ac ti o n s ,   th e  elec tr icity   n etwo r k   c an   b e   p r o tecte d   f r o m   t o tal  b l ac k o u ts   o r ,   at  least,   elim in ate  th e  ca s ca d e  ef f ec t  o f   d is r u p tio n s   in   o n e  ar ea .   W APC AM   s y s tem s ,   lik e  S C ADA   s y s tem s ,   also   h av e  v ar io u s   h ier ar ch ical  le v els  to   ca r r y   o u t  p r ev e n tiv e  c o n tr o l   a ctio n s ,   s u ch   as   th e  lo ca l   f ee d er   lev el,   s u b s tatio n   lev el,   an d   ce n tr al/r eg i o n al  lev el.   C o m b in ed   d ata  f r o m   W APC AM   an d   SC ADA  ca n   b e  u s ed   to   a n aly ze   th e   elec tr icity   n etwo r k   s y s tem   as a   wh o le  s o   th at,   wh e n   n ec ess ar y ,   co n tr o l a ctio n s   ca n   b e  tak e n   m an u ally .   W AP C AM   co n s i s ts   o f   m u ltip le  s u b - s y s tem s ,   in clu d in g   wid e - ar ea   p r o tectio n   an d   co n tr o l   ( W AP C ) ,   wh ich   is   f u r th er   d iv id e d   in to   s y s tem   in teg r ated   p r o tectio n   s ch em es  ( SIPS)   an d   r em e d ial  ac tio n   s ch em es   ( R AS)   th r o u g h   an   ad v an ce d   c o m m u n icatio n s   in f r astru ctu r e,   am o n g   o th e r s .   An o th er   s u b - s y s tem   is   wid e - ar ea   s tab ilit y   an d   co n tr o l  ( W ASC ) ,   wh ich   in clu d es  p o wer   s y s tem   s tab ilizer s   ( PS S)  an d   on - lo ad   tap   ch an g er s   ( OL T C ) .   B y   co m b in in g   W ASC   an d   th e   wid e - ar ea   m o n ito r i n g   a n d   c o n tr o l  ( W AM C )   s y s tem ,   it  ca n   b e   u s ed   f o r   s elf - h ea lin g   in   th e   s m ar t  g r id ,   th er e b y   elim in atin g   th e  i m p ac t  o f   wid e - ar ea   d is r u p tio n s .   An   o p tim al  b u s - s p litt in g   s ch em e  an d   an   o p ti m al  is lan d   m o d e  s ch em e   ar e  also   in clu d ed   in   th e  W APC A M  s u b s y s tem .   E v en   wh en   s tr ess f u l  co n d itio n s   o cc u r   in   t h e  p o wer   s y s tem ,   s u ch   as  tr an s ien t  an g le  in s tab ilit y ,   v o ltag e  in s tab ilit y ,   an d /o r   f r eq u en cy   i n s tab ilit y ,   th e  s elf - h ea lin g   p r o p er ties   o f   t h e  W APC AM   m u s t  b e  ab le  to   r esto r e  th e  n etwo r k   to   a  n o r m al  c o n d itio n   u s in g   r ea l - tim e  co n tr o l  ac tio n .   W ith   th ese  v ar io u s   ca p ab ilit ies,  W APC A M  ca n   o v er co m e   g lo b al  b lack o u ts   to   en h an ce   th e   s tab ilit y ,   r eliab ilit y ,   an d   s ec u r ity   o f   th e  s m ar t g r id .     2 . 1 0 .     I m plem ent a t i o n o f   a r t i f icia l int ellig ence   in pro t ec t io n sy s t em s   W ith   th e  h elp   o f   a d v an ce d   s en s o r s   an d   a  r o b u s t  d ata  i n f r astru ctu r e,   t h e  im p lem en tatio n   o f   AI   in   th e   p r o tectio n   s y s tem   will  p r o v id e   th e  b est  s o lu tio n   b ec a u s e  it  ca n   b e  ad a p ted   f o r   v ar i o u s   n et wo r k   co n f ig u r atio n s   with   h ig h   ac cu r ac y   an d   r esu lt in   a  f aster   r esp o n s e  th a n   c o n v en tio n al  p r o tectio n   [ 7 4 ] ,   [ 7 5 ] .   B ased   o n   d ata  f r o m   v ar io u s   s en s o r s   an d   m ea s u r e m en ts ,   AI   m eth o d s   ca n   b e  u s e d   to   d iag n o s e  f au lts ,   i.e . ,   d eter m in e  f au lt  lo ca tio n s   an d   class if y   th em .   Fu r th er m o r e,   b ased   o n   n etwo r k   c o n f ig u r a tio n   d ata,   l o ad   v a r iatio n s ,   an d   f au lt  lo ca tio n s ,   AI   alg o r ith m s   ar e  u tili ze d   t o   o p ti m ize  p r o tectio n   s ettin g s   in   r ea l tim e.   T h e  p r o tectio n   s y s tem   in   a  s m ar t  g r id   is   v er y   c o m p licat ed   b ec a u s e  th er e   ar e   m o r e   an d   m o r e   m icr o g r id s   an d   DG s   th at  a r e  s o m etim es  co n n ec ted   a n d   s o m etim es  d is co n n ec ted .   T o   in cr e ase  th e  r eliab ilit y   o f   th e  s m ar t  g r id ,   it  is   cr u cial  to   p er f o r m   r ea l - tim e  f a u lt  d etec tio n   an d   d eter m in e  t h eir   lo ca tio n .   T h is   allo ws  f o r   au to m atic  n etwo r k   r ec o n f i g u r atio n   b y   p r o m p tly   d is co n n ec ti n g   th e  f au lty   lin e  s eg m en t.  T h e  p r o tectio n   s y s tem   m u s t  b e  ab le   to   lo ca te   f au lts   q u ick ly   a n d   p r ec is ely ,   e v en   a s   n etwo r k   r ec o n f i g u r atio n   o cc u r s .   T h u s ,   it  is   v er y   im p o r tan t  t o   d esig n   a   f lex ib le ,   s af e,   f ast,  a n d   r eliab le  p r o te ctio n   s y s tem   f o r   th e   p r o p er   o p er atio n   o f   a  s m ar t   g r id   [ 7 6 ] .   T o   en s u r e  th e  p er f o r m an ce   o f   th e  p r o tectio n   s y s tem ,   f au lt  d etec tio n   m u s t  b e   in t ellig en t  an d   r e q u ir e   th e  in teg r atio n   o f   h ar d war e,   s o f twar e,   an d   s o p h is ticated   an aly s is .   B y   th o r o u g h l y   a n aly zin g   t h e  n etwo r k   co n d itio n ,   f au lt  d etec tio n   co m b in ed   with   a  p r o p e r   co n t r o l  s y s tem   ca n   en h a n ce   g r id   r eliab ilit y   an d   r esil ien ce .   C o n v en tio n al  lo ca l  p r o tectio n   s y s tem s   with   co n s tan t  s etti n g s   an d   p ar am eter s   m u s t  b e  u p d ated   to   h a n d l e   elec tr ical  n etwo r k s   with   ch an g in g   co n f ig u r atio n s .   L ev e r ag i n g   ad v a n ce d   AI   alg o r ith m s   th at  ar e  ca p ab le  o f   an aly zin g   v ar io u s   s en s o r s   a n d   m ea s u r em en ts   th r o u g h o u t  t h e   elec tr icity   n etwo r k   to   d etec t  f au lts ,   s u ch   as  s h o r t  cir cu its   o r   lin e  f ailu r es,  a n d   cl ass if y in g   th em   ac co r d in g   t o   t h eir   ty p e  a n d   lo ca tio n ,   allo ws   f o r   f aster   r esp o n s e  tim es  to   p r o tect  eq u i p m en t,  d e cr ea s in g   d o wn tim e  a n d   m itig a tin g   d am ag e   [ 7 7 ] .   Her e  a r e  s o m e  th in g s   th at  ca n   b e  h an d led   u s in g   AI   alg o r ith m s :   −   Ad ap tiv e  r ea l - tim e   p r o tectio n   b ased   o n   n etwo r k   co n d itio n s ,   lo ad   v a r iatio n s ,   an d   f a u lt  lo ca tio n   h elp s   im p r o v e  s y s tem   r eliab ilit y   wh i le  r ed u cin g   th e  p o s s ib ilit y   o f   u n n ec ess ar y   d is r u p tio n s   o r   p o w er   o u tag es.   −   Fau lt  ev en t  d ata  is   a n aly ze d   i n   d etail,   wh ich   ca n   h elp   en g i n ee r s   en h a n ce   s y s tem   p r o tectio n   s ch em es   b y   ex am in in g   t h e  r o o t c au s es o f   d is r u p tio n s .   −   Acc u r ate  f au lt lo ca tio n   esti m atio n   r ed u ce s   th e   tim e  r eq u i r ed   to   r ep air   th e   f au lts .   −   I n teg r atio n   with   I o T   o r   I E D - b ased   s en s o r s   in s talled   th r o u g h o u t  th e  elec tr icity   n etwo r k   will  p lay   an   im p o r tan t r o le  in   r ea l - tim e  m o n ito r in g   to   en h a n ce   p r o tectio n   ca p ab ilit ies.   A  r o b u s t  d ata  in f r astru ctu r e,   ac co m p an ied   b y   c y b er s ec u r ity   m ea s u r es  an d   th o r o u g h   t esti n g ,   is   ess en tial  f o r   th e  a p p licatio n   o f   AI - b ased   p r o tectio n   s y s tem s   to   g u ar a n tee  th e   r eliab ilit y   an d   s ec u r ity   o f   th e  elec tr icity   n etwo r k   [ 7 8 ] .   Fu r th er m o r e ,   co m p lian ce   with   s tan d ar d s   an d   r e g u lato r y   g u id elin es  en s u r es   ad h er en ce   an d   in te r o p er a b ilit y .   T h is   in clu d es  e n s u r in g   th at   o r g an izatio n s   an d   in d iv id u als  ad h er e   to   s p ec if ie d   r u les  an d   g u id elin es  to   f u lf ill   q u ality ,   s af ety ,   s ec u r ity ,   an d   leg al  o b lig atio n s .   AI - b ased   elec tr icity   n etwo r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         C h a llen g es o f imp leme n tin g   p r o tectio n   s ystems   in   s ma r t g r i d s :   a   r ev iew   ( S a b a t A n w a r i )   723   p r o tectio n   c an   r esu lt  i n   a  p o wer   g r id   r ev o l u tio n   t h at  in cr ea s es  r esil ien ce   an d   ef f icien c y ,   th er e b y   r ed u cin g   d o wn tim e  an d   in cr ea s in g   o v er all  n etwo r k   r eliab ilit y   [ 7 9 ] .       3.   DIS CU SS I O N   S e l f - h e a li n g   i s   a   f u n d a m e n t al   f e a t u r e   o r   b a s i c   ca p a b i l it y   t h a t   m u s t   b e   p r e s e n t   i n   a   s m a r t   g r i d   [ 8 0 ] – [ 8 2 ] .   T h e  p h ilo s o p h y   o f   s elf - h ea lin g   ca p ab ilit y   is   to   in cr ea s e  r eli ab ilit y   b y   en s u r i n g   th at  th e  s u p p ly   o f   elec tr icity   to   cu s to m er s   is   u n in ter r u p ted .   T h e  m ain   o b jectiv e  o f   s elf - h ea lin g   h as  two   f u n ctio n s :  th e  f ir s t  is   p r ev en tio n   b y   d etec tin g   f au lts   to   en s u r e  th at  cu s to m er   s er v ice  f u n ctio n s   ar e   n o t d is r u p ted   b y   h id d en   tr o u b les,  an d   th e  s ec o n d   is   s elf - r ec o n f ig u r atio n   b y   r esto r in g   f a u lts   as  q u ick ly   as  p o s s ib le  [ 8 1 ] ,   [ 8 3 ] .   T h e  s elf - h ea lin g   alg o r ith m s   r eq u ir e  p o wer f u l  an d   r ea l - ti m e  co m p u tin g   s y s tem s   th at  m o n ito r   an d   d eter m in e  t h e  e x ten t  o f   th eir   s tate   to war d s   a  f au lt  s tate  with   p r o g n o s tic  an aly tics .   W h en   f au lt s   o cc u r ,   th e y   m ak e  q u ick   d ec is io n s   to   d iag n o s e,   f in d ,   a n d   is o late  f au lts ,   as  wel l  as  r ef o r m   a n d   r ed ir ec t  p o wer   f lo ws  [ 2 1 ] .   I n   s elf - h ea lin g   s tag es  o r   p r o ce d u r es,  th e  f ir s t  s tep   is   m o d elin g   in   th e  f o r m   o f   a n   alg o r ith m   eq u ip p ed   with   a  f au lt  d etec tio n   m ec h an is m .   T h e  m o d el   m u s t  d escr ib e  n etwo r k   b eh av i o r   as  a  wh o le  s o   th at  wh en   t h er e  is   an   ab n o r m ality   th at  m a y   b e  a  f a u lt,  it  m u s t  b e  d etec ted   as q u ic k ly   as p o s s ib le.   At  th is   s tag e,   th er e  ar e  s ev er al  p ap er s   th at  n ee d   to   b e  d is cu s s ed .   Yan g   et  a l .  [ 8 1 ]   a n d   Yo n g jie  et  a l.   [ 8 4 ]   d iv i d e  th e  s elf - h ea lin g   m o d el  in to   f o u r   s tep s .   T h e  f i r s t step   i s   to   cr ea te  a  m o d el  th at  d escr ib e s   th e  b eh av io r   o f   th e   n etwo r k .   I n   th e  s ec o n d   s tep ,   th e  lim its   o f   th e  s y s tem   s tatu s   v alu es  m u s t  b e  d eter m in ed   b etwe en   th o s e  th at  ar e   n o r m al  an d   th o s e  t h at  s h o w  s y m p to m s   o f   d is r u p tio n ,   s o   th at  a  s af ety   m ar g in   m o d el  ca n   b e   d ev elo p ed   [ 8 1 ] .   I n   t h e  th i r d   s tep ,   b ased   o n   th e   f ir s t  a n d   s ec o n d   m o d els,  it  is   n ec ess ar y   to   b u ild   a  m o d el  o f   th e  m ax im u m   p o we r   s u p p ly   r ec o v er y   ca p ac ity   o f   th e  n o r m al  o p er atin g   f ee d er .   Fin ally ,   b ased   o n   th e  ex is tin g   m o d el,   it  is   n ec ess ar y   to   d ev el o p   alg o r ith m ic  s tep s   th at  ca n   b e  im p lem en ted   to   f o r m   a  s elf - h ea lin g   p r o ce d u r e  [ 8 4 ] .   E lg en ed y   et  a l.   [ 2 3 ]   an d   Go m es  et  a l.   [ 8 5 ] ,   th e  s elf - h ea lin g   m o d el  is   im p lem en ted   u s in g   th e  m u lti - ag en t  s y s tem   ( MA S),   wh ich   c an   b e   ca teg o r ized   as   an   AI   a p p r o ac h .   E ac h   ag e n t  ca n   wo r k   in d ep en d en tly   a n d   ca n   also   co m m u n icate   with   e ac h   o th er   as  well  as  with   o t h er   d ev ices  in   th e  n etwo r k .   T h e  ag en ts   u s ed   as   m o d els  ca n   b e  class if ied   in to   s ev er al  ca teg o r ies  [ 8 6 ] ,   s u ch   as  g r id   co m p o n e n t  ag en ts ,   d is tr ib u ted   r eso u r ce   ag en ts ,   en d - u s er   ag en ts ,   f ailu r e  co n tr o l  ag en ts ,   d ata  an aly s is   ag en ts ,   an d   g r ap h ic  v is u aliza tio n   ag en ts .   T h e  w o r k i n g   p r i n c i p l e   o f   a   M A S   c a n   b e   i l l u s t r a t e d   i n   t h e   f o r m   o f   a   b l o c k   d i a g r a m ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .   I n   F i g u r e   4 ,   th e  in ter ac tio n   b etwe en   two   ac tiv e  ag en ts   in   th e   MA S  is   d ep i cted .   T h ese   ag en ts   h av e  t h e  ca p ab ilit y   to   an aly z e   d ata  f r o m   d is tr ib u ted   o b jects a n d   u tili ze   it f o r   co n tr o l a ctio n s .           Fig u r e  4 .   B lo ck   d iag r am   o f   a  MA S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 1 5 - 7 2 9   724   Yu an   et  a l.   [ 8 7 ] ,   a  s elf - h ea lin g   m eth o d   ca lled   ed g e  co m p u t in g - ass is ted   in tellig en t  d ec is i o n   m o d els  (EC - I DM )   was  in tr o d u ce d .   I n   th is   m eth o d ,   c o o r d in atio n   te ch n iq u es  ar e  a r r an g ed   h ier ar c h ically   to   o p tim ize   lo ca l  o b ject   m o d els.   L o ca l  o b jects  ar e  b ased   o n   d ata  c o llec ted   f r o m   s en s o r s   lo ca ted   i n   a   s p ec if ic  ar ea   u s in g   o p tim izatio n   tec h n iq u es   to   f o r m   lo ad   p atter n s ,   d etec t   f au lt   is s u es,  an d   s im u late  a   wid e  r a n g e  o f   c o n d itio n s   in   o r d er   t o   m ax im ize  n etwo r k   e f f icien cy .   J iao   et  a l.   [ 8 8 ] ,   a  s elf - h ea lin g   m eth o d   was  d esig n ed   b ase d   o n   d ata  o b tain e d   f r o m   th e  W AP C AM   m eth o d .   T h e  W APC AM   i s   d esig n ed   b ased   o n   a  h ier a r ch ical   p r o tectio n   a n d   c o n tr o l sy s tem ,   wh ich   ca n   b e  u s ed   to   f o r m   a  s elf - h ea lin g   m eth o d .   B ased   o n   d ata  f r o m   s en s o r s ,   th e  d etec tio n   alg o r ith m   is   d iv id ed   in to   th r ee   lev els:   th e  lo ca l  d etec tio n   ce n ter ,   th e  s u b s tatio n - in teg r ated   d etec tio n   lev el,   an d   th e  wid e - ar ea   d etec tio n   lev el.   T h e  s u cc ess   o f   th is   th r ee - le v el  s elf - h ea lin g   m eth o d   m u s t  b e  s u p p o r ted   b y   th e   s y n c h r o n izatio n   o f   t h e  s u b s tatio n   co m m u n icatio n   n et wo r k   an d   th e  in teg r ated   wid e - ar ea   co m m u n icatio n   n etwo r k .   Sm ar t  g r id s   ar e  m o d er n   p o we r   g r id s   th at  ar e  b ec o m in g   in cr ea s in g ly   co m p lex   an d   h a v e  a  lo t  o f   d ata   to   b e   p r o ce s s ed   i n   p r o tectio n   an d   s elf - h ea lin g   s y s tem s .   T h e  s elf - h ea lin g   ca p a b ilit y   ca n   f u n ctio n   p r o p er ly   wh en   it  ca n   p r o ce s s   lar g e  am o u n ts   o f   d ata   q u ick l y   an d   ac cu r ately .   C lass ical  co m p u tin g   m e th o d s   m ak e  it  v er y   d if f icu lt  to   h an d le  v ast  am o u n ts   o f   d ata.   T h er ef o r e,   im p lem en tin g   AI   ap p r o ac h es  in   s m ar t  g r id s   is   an   in cr ea s in g ly   n ec ess ar y   tech n i q u e  [ 8 9 ] .   Va r io u s   AI - b ased   r esear ch   h as  b ee n   c o n d u cted   to   s y n th esize  s elf - h ea lin g   p r o ce d u r es,  tak in g   ad v an tag e  o f   th e   ab ilit y   o f   AI   ap p r o ac h es  to   p r o ce s s   lar g e  am o u n ts   o f   d ata  q u ick ly   an d   ac cu r ately .   On e  o f   th e  f u n ctio n s   o f   th e  s elf - h ea lin g   p r o c ed u r e  is   f au lt d etec tio n .   Sh af iu llah   et  a l.   [ 9 0 ]   d eter m in ed   f au lt   lo ca tio n s   b ased   o n   th e  ex tr e m e  lear n i n g   m ac h i n e  ( E L M)   m eth o d   in   a   n etwo r k   with   in p u t  d ata  i n   th e   f o r m   o f   u s ef u l   s tatis t ical  f ea tu r es  ex tr ac ted   b y   W T .   T h e y   s tated   th at  th e  r esu lts   wer e  m o r e  ac cu r ate  co m p ar e d   to   m eth o d s   b a s ed   o n   s u p p o r t  v ec to r   r eg r ess io n   p lu s   W T   ( SVR - W T )   o r   ar tific ial  n e u r al  n etw o r k   p lu s   W T   ( ANN - W T ) .   Faza i  et  a l.   [ 9 1 ]   d esig n ed   a  m ac h in e  lear n in g   m o d el   b ased   o n   g au s s ian   p r o ce s s   r e g r ess io n   ( GPR )   an d   th en   d etec ted   f au lts   u s in g   th e  g en er ali ze d   lik elih o o d   r atio   test   ( GL R T )   to   en h an ce   th e  ac cu r ac y   o f   f a u lt  d etec tio n   ( FD)   in   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s .   Siro jan   et  a l.   [ 9 2 ]   u s ed   a  s u s tain ab le  d ee p   lear n in g - b ased   m et h o d   t o   ap p l y   h ig h - im p ed a n ce   f au lt  d etec tio n   ( HI FD)   in   th e  p o we r   g r id ,   ac h iev i n g   a  h ig h er   d etec tio n   ac cu r ac y   o f   9 8 . 6 7   p er ce n t.  A  p r o tectio n   s ch em e  f o r   HI FD  u s in g   ex tr em e   lear n in g   m ac h i n es ( E L M)   b as ed   o n   wav elet  p ac k et  tr a n s f o r m   ( W PT)   is   p r o p o s ed   b y   Asg h ar iGo v ar   et  a l.   [ 9 3 ] .  Z h an g   et  a l.   [ 9 4 ]   ca p t u r ed   t h e  f ea tu r es  o f   m u lti - s o u r ce d   d ata  b y   u s in g   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s   an d   class if ied   th e m   u s in g   s u p p o r t   v ec to r   m ac h in e s   ( SVM)   to   p r ed ict   lin e  tr i p   f au lts .   T o   ac h iev e   a   h ig h er   lev el  o f   ac cu r ac y   in   p r ed ictin g   lin e   tr ip   f au lts ,   Haq   e t  a l.   [ 9 5 ]   ex t r ac ted   f ea tu r es  u s in g   d is cr ete   wav elet   tr an s f o r m s   u p   to   n i n e  lev els  an d   class if ied   th em   b ased   o n   d o u b le - ch a n n el  ex tr em e  m ac h in e  lear n in g .     W an g   et  a l.   [ 9 6 ]   s y n th esized   a  s tack ed   s p ar s e  au to en co d e r   ( SS AE )   n eu r al  n etwo r k   tr ai n ed   u s in g   a  d ee p   lear n in g   m eth o d   with   in p u t  f e atu r es  b ased   o n   p r i n cip al  c o m p o n en t   an aly s is   ( PC A)   an d   cla s s if ied   u s in g   SVM.   T h e  r esu lts   s h o wed   h ig h   ac cu r ac y   wh en   a p p lied   to   r ea l - wo r l d   d ata.   I n   th is   p a p er ,   b ased   o n   th e   s u r v ey   r esu lts ,   m o r e   in - d e p th   r esear ch   is   r e q u ir e d   to   a d d r ess   th e   ch allen g es  o f   d ev el o p in g   s elf - h ea lin g   alg o r ith m s .   First,  th e   d ata  f r o m   th e   s en s o r   is   p ac k ag ed   u s in g   a  s tan d ar d   d atab ase  u s in g   th e  W APC AM   m eth o d ,   a n d   t h en   th e  f ir s t  f u n ctio n   o f   th e   s elf - h ea lin g   ca p a b ilit y   is   d esig n ed   in   th e  f o r m   o f   a  f a u lt  d etec to r .   T h e  d etec tio n   alg o r ith m   is   d iv id ed   in to   th r ee   lev els  [ 9 7 ] :  th e  lo ca l  d etec tio n   ce n ter ,   th e  s u b s tatio n - in teg r at ed   d etec tio n   lev el,   an d   th e  wid e - ar ea   d etec tio n   lev el.   At  th e  lo ca l  d etec tio n   ce n ter ,   a  m o d el  m u s t  b e  cr ea t ed   th at  is   ab le  to   ca p tu r e  th e  f ea tu r es  o f   lo ca l  n etwo r k   co n d itio n s .   T h er ef o r e,   it   ca n   d etec t  v a r io u s   ty p es  o f   f au lts .   At  th e  s u b s tatio n - in teg r ated   d etec tio n   lev el,   th e  m o d el  m u s t  b e  ab le  t o   in teg r ate  th e  b ac k u p   o f   v ar io u s   p r o tectio n   s y s tem s   an d   also   f u n ctio n   as  s u b s tatio n   co n tr o l,   s u ch   as  au to m atic   r ec lo s in g ,   au to m atic  b u s   tr a n s f er ,   an d   cir cu it  b r ea k er   f ailu r e  p r o tectio n .   B o th   th e  p r o t ec tio n   s y s tem   an d   co n tr o l  s y s tem   at  th e   s u b s tatio n - in teg r ated   d etec tio n   le v el  ar e  b ased   o n   d ata   an d   in f o r m atio n   th at  c o v er   th e   en tire   wo r k   ar ea   o f   th e  s u b s tat io n - in teg r ate d   d etec tio n   lev el.   At  th e  wid e - ar ea   d etec tio n   lev el,   th e  m o d el  m u s t   b e  ab le  to   co m b in e  th e  b ac k u p   o f   v ar io u s   p r o tectio n   s y s tem s   f r o m   th e  en tire   s y s tem   an d   also   f u n ctio n   as  a  ce n tr al  co n tr o l  s y s tem .   T h e  m o d el  m u s t  also   b e   ab le  to   in teg r ate  p r o tectio n   a n d   c o n tr o l  in to   o n e  o p tim al   co m b in ed   s y s tem .   T h u s ,   all  m o d els,  b o th   at  th e  lo ca l  d ete ctio n   ce n ter ,   at  th e  s u b s tatio n - in teg r ated   d etec tio n   lev el,   an d   at  th e  wid e - ar ea   d et ec tio n   lev el,   m u s t  h av e  s elf - h e alin g   ca p ab ilit ies.  T h e  m o d eli n g   m eth o d   m u s t  b e  AI - b ased ,   wh ic h   will  r esu lt  in   th e  p r o tectio n   s y s tem   b ein g   ab le  to   d etec t  f au lts   q u ick ly   a n d   ac cu r ately .   I t  is   n ec ess ar y   to   r esear ch   v ar io u s   AI   alg o r ith m s   th at  p r o d u ce   th e   b est p er f o r m an ce .   T h e  m o s t  ef f ec tiv e   alg o r ith m   f o r   s y n th esizin g   s elf - h ea lin g   c ap ab ilit ies  is   to   u tili ze   a  MA S ,   r esu ltin g   in   th e  im p o r tan ce   o f   ea ch   is s u e  b ein g   m o d eled   in   th e   f o r m   o f   an   ag en t.   T h ese  ag e n ts   m u s t  b e  ab le  t o   class if y   lo ca l  n etwo r k   co n d itio n s   an d   d eter m in e  h o w  clo s e  th ey   a r e  to   th e  p o s s ib ilit y   o f   a  f au lt  o cc u r r in g .   Oth er   ag en ts   m u s t  also   b e  a b le  to   p r ed ict  co m p o n en t   co n d itio n s   th at  ca n   ca u s e  f au lts .   W h en   a   f a u lt  o cc u r s ,   an   ag en t   m u s t  b e  d esig n e d   to   m an ag e   t h e  n etwo r k   b y   d is co n n ec tin g   th e  lo ca tio n   o f   th e  f au lt  a n d   r er o u tin g   ( ch a n g in g   th e  co n f i g u r atio n ) ,   r esu ltin g   in   an   u n i n ter r u p ted   en e r g y   s u p p l y   to   cu s to m er s   wh ile  o p tim izi n g   en er g y   s o u r ce s .   On ce   th e  f au lt  h as  b ee n   r e p a ir ed ,   th e  s elf - h ea lin g   alg o r ith m   m u s t  p er f o r m   a  s ec o n d   f u n ctio n ,   wh ich   is   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.