I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   2 7 4 4 ~ 2 7 5 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 . i 4 . p p 2 7 4 4 - 2 7 5 6           2744       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ass ess ment of  t he  ef fi ciency  and  pe rforma nce of  diff erent PV   sy stem config ura t io ns under va rio u s fault condi tions       Ra g ha d Adee b O t hm a n,  O ma Sh a ra f   Al - Dee n Al - Yo zba k y   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 ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   M o su l ,   M o su l ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Sep   3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  2 ,   2 0 2 5       P a rti a sh a d o wi n g ,   b y p a ss - d i o d e   issu e s,  p h o t o v o lt a ic  (P V)   m o d u le   d e terio ra ti o n ,   a n d   wirin g   issu e s   a re   e x a m p les   o P fa il u re th a h a v e   a   su b sta n ti a e ffe c o n   p o we p r o d u c ti o n   a n d   c a u se   d isti n c p e a k in   a   P V   sy ste m ' P - c u rv e s.  Va rio u P fa u lt   ty p e h a v e   b e e n   u se d   i n   th e   so lar  c e ll   sy ste m   in   th is  w o rk .   F o u t y p e s   we re   u se d o p e n   c ircu it ,   li n e   t o   g r o u n d ,   c ro ss - li n e   t o   li n e ,   a n d   in tra - li n e   to   li n e .   Th e   imp a c o f   v a ri o u s   P sy ste m   fa il u re   ty p e o n   t h e   sy ste m ' p e rfo rm a n c e   wa e m p h a siz e d   in   t h is  stu d y .   M ATLAB  is  u se d   to   d is p lay   th e   sim u latio n   re su lt f o t h e   f o u r   a p p r o a c h e ( se ries   p a ra ll e (S P ),   to tal  c ro ss   ti e d   (TCT ),   h o n e y c o m b   (HC),  a n d   b r id g e   li n k   (BL))   u n d e v a rio u fa u lt   sc e n a rio s.  Th e   c u rre n t - v o l tag e   ( I - V)  a n d   p o we r - v o lt a g e   (P - V)  c u rv e a re   u se d   to   c o m p a re   th e   re su lt fo e a c h   fa u lt   sc e n a rio .   Th e   o p e n   c ircu it   fa u lt   b e twe e n   P (7 . 8 i n   t h e   first  stri n g   a n d   P V   (1 8 . 1 9 )   i n   t h e   f o u r th   strin g   re su l ted   i n   a   4 0 %   d e c re a se   in   th e   sh o rt - c ircu it   c u rre n o f   th e   p h o to v o lt a ic  sy ste m   c o m p a re d   to   it n o rm a v a lu e   in   t h e   S P   to p o lo g y ,   wh il e   in   t h e   HC  a n d   B to p o l o g ies ,   th e   c u rre n v a l u e   e x c e e d e d   th e   a ll o wa b le  li m it .   T h is,  i n   t u r n ,   h a d   a n   imp a c o n   th e   (I - V)   c h a ra c teristics   o f   th is  to p o l o g y .   T h e   fa u lt ' imp a c wa m in ima a n d   with in   t h e   ty p ic a b o u n d s   o it s (I - V) c h a ra c teristics   in   th e   TCT   to p o l o g y .   K ey w o r d s :   Fau lt d iag n o s is   Gr o u n d   f au lt   Po wer   v o ltag cu r v e   PV c o n f ig u r atio n s   PV p an els f au lt a n aly s is   T h is i 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 :   Om ar   Sh ar af   Al - Dee n   Yeh y A l - Yo zb ak y   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   C o lleg o f   E n g in ee r i n g ,   Un iv e r s ity   o f   Mo s u l   Mo s u l,  I r aq   E m ail: o . y eh y a@ u o m o s u l.e d u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   T h g lo b al  r e n ewa b le  en er g y   m ar k et  h as  s ee n   tr em en d o u s   tech n o lo g ical  ad v an ce m e n ts   d u to   th n eg ativ clim ate  im p licatio n s   o f   f o s s il  f u el - b ased   p o wer   f ac ilit ies.  T h in cr ea s ed   g o v er n m en tal  in ce n tiv es   an d   o n g o in g   tech n o l o g y   ad v a n ce m en ts   aim ed   at  lo wer i n g   c ar b o n   f o o tp r in ts   h av e   m ad e   d i s tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   u s in g   r en ewa b le  r eso u r c es  in cr ea s in g ly   ap p ea lin g   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h wo r ld wid e n er g y   d e m an d   p e r   p er s o n   is   r is in g   as  r esu lt  o f   th ac ce ler atio n   o f   in d u s tr ial  ex p an s io n   an d   th o n g o in g   r is in   en er g y   co n s u m p tio n .   T h is   clea r ed   th p ath   f o r   in - d ep th   s tu d y   o f   n o v el  g r ee n   p o wer   tec h n o lo g ies,  in clu d in g   g e o th er m al,   b io m ass ,   h y d r o ,   win d ,   an d   s o lar   p o wer .   T h ese  tech n o lo g ies ar s af a n d   s u s t ain ab le.   R esear ch   o n   r en ewa b le  e n er g y   tech n o lo g y   is   p r im ar ily   co n ce r n e d   with   co n v er tin g   r en ewa b le  r eso u r ce s   in to   elec tr ical  en e r g y   to   s u p p o r co n s u m er   lo ad s   o r   th e   u tili ty   g r id   [ 3 ] .   Ov er   th p ast  f ew  y ea r s ,   th e   s o lar   co m p an y   h as  g r o wn   q u ick ly ,   with   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   s ee in g   th m o s ex p an s io n .   On o f   th e   m o s im p o r tan way s   to   im p r o v th PV  s y s tem ' s   life s p an ,   d ep en d ab ilit y ,   an d   ef f icien c y   is   to   id en tify   an d   an ticip ate  d if f er e n d ef ec ts   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   PV  m alf u n cti o n s ,   in clu d in g   p ar tial  s h ad o win g ,   b y p ass - d io d e   m alf u n ctio n s ,   PV  m o d u le  d e g r ad atio n ,   an d   wir in g   p r o b lem s ,   s ig n if ican tly   im p ac p o wer   o u tp u a n d   r esu lt  in   d if f er en t   p ea k s   in   PV  s y s tem ' s   P - cu r v es  [ 6 ] ,   [ 7 ] .   f ew  th in g s   n ee d   to   b e   m ad e   s u r o f   in   o r d er   to   m ax im ize  th am o u n o f   e n er g y   h a r v ested   b y   p h o to v o ltaic  s y s tem s :   o p tim al  ir r ad ian ce   lev els,  lo Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A s s es s men t o f th efficien cy   a n d   p erfo r ma n ce   o d iffer en t P V   s ystem    ( R a g h a d   A d ee b   O th ma n )   2745   tem p er atu r es  f o r   PV  ce lls ,   p r o p er   p o s itio n in g   an d   o r ie n tatio n   o f   th e   p an els  t o war d   t h s u n ,   an d   av o id in g   ar ea s   o f   s h ad e.   T h d e p en d a b ilit y   an d   ef f icien cy   o f   th en tire   PV   in s tallatio n   ar lo wer ed   b y   d i r t,  s n o w,   an d   s an d ,   wh ich   o b s cu r e   s o lar   ir r a d iatio n .   Fo r   th is   r ea s o n ,   th co n n ec tio n s   b etwe en   PV  m o d u les  an d   th clea n lin ess   o f   PV  p an els  p lay   cr itical  r o le  in   th p r o d u ctio n   o f   e n er g y .   R eg u lar   m ain ten an ce   an d   d iag n o s is   ar in cr ea s in g ly   im p o r tan t   f o r   th is   r ea s o n .   T h e   r elev a n ce   o f   PV  s y s tem s   h as  in cr ea s ed   d u t o   t h s o lar   in d u s tr y ' s   tr em en d o u s   r is in   r ec en y e ar s .   T o   im p r o v s o lar   PV  ar r ay   d e p en d a b ilit y ,   ef f icien c y ,   an d   s af ety ,   f au lt  an aly s is   is   ess en tial.   I f   f au lts   g o   u n d etec ted ,   p o wer   g e n er ati o n   m ay   b r ed u ce d ,   s y s tem   ag in g   m ay   s p ee d   u p ,   an d   th a v ailab ilit y   o f   th e   en ti r s y s tem   m ay   b in   jeo p ar d y   [ 8 ] .   Glo b al  in s tallatio n s   o f   lar g e - s ca le  s o lar   PV p o wer   p lan ts   h a v g r o wn   im p r ess iv ely   q u ic k ly   in   th last   s ev er al  y ea r s .   Sin ce   th m ajo r ity   o f   th ese  s y s tem s   h av m u lti - MW  r atin g s   an d   ca p ab ilit ies,  th ey   ar m ad u p   o f   th o u s an d s   o f   m o d u les  d is p er s ed   o v er   h ec tar es  o f   la n d   [ 9 ] .   Kee p in g   an   ey o n   all  th ese  elem en ts   s ep ar ately   is   tim e - co n s u m in g ,   ex p en s iv e,   an d   f r eq u en tly   n o t   f ea s ib le.   Acc o r d in g   to   i n v esti g atio n s ,   a   n u m b er   o f   f ac to r s ,   in clu d in g   ex ten d ed   o u t d o o r   o p er atio n ,   p o o r   m ain ten an ce ,   e n clo s u r is s u es,  th er m al  cy clin g ,   g r o u n d in g   is s u es,   an d   co r r o s iv co n d itio n s ,   ca n   ca u s PV  m o d u les  to   d eter io r a te  p r em atu r ely   [ 1 0 ] .   T h ad v a n tag es  o f   f r ee   s o lar   en er g y   f o r   th e n v ir o n m en a n d   ec o n o m y   h av m ad t h PV  s ec to r   m o r well - k n o wn   i n   r ec en y ea r s .   T h to tal  in s talled   PV  ca p ac ity   is   an ticip ated   to   in cr ea s to   4 3 8   GW   b etwe en   2 0 1 7   an d   2 0 2 2   [ 1 1 ] .   Ph o to v o ltaic  ( PV)   ar r ay   f au lt  a n aly s is   is   th o u g h t   to   b cr u cial  f o r   r aisi n g   th s y s tem ' s   ef f icien cy   an d   s af ety .   I n   ad d itio n   t o   d ec r ea s in g   ef f icien cy ,   f au lts   s h o r ten   s y s tem ' s   life s p an   [ 1 2 ] .   PV  p an els  ar b ec o m in g   m o r e   an d   m o r co m m o n .   T h eir   f laws,  r is k s ,   an d   h az ar d s   ar in cr ea s in g ly   b ein g   u s ed   as  f o ca p o i n f o r   r esear ch   to   lo wer   ass o ciate d   r is k s   an d   ac cid en ts   [ 1 3 ] .   Desp ite  th s tead y   in cr ea s in   th wo r ld ' s   PV  ca p ac ity ,   d ef ec d etec tio n   in   PV  s y s tem s   i s   s t ill  n ee d   th at  h as  n o r ec eiv ed   en o u g h   atten tio n   [ 1 4 ] .   B ec au s o f   its   m an y   s af ety   f ea tu r es,  NE C   ar ticle  6 9 0   is   ex ten s iv ely   u s ed   wo r ld wid i n   th co n tex o f   lin e - lin ( L L )   an d   lin e - g r o u n d   ( L G)   f au lt  d etec tio n   in   PV  ar r ay s .   Sad ly ,   r ep o r ts   in   th liter atu r also   in d icate   th at  NE C   6 9 0   s tan d ar d s   h av lim its   wh en   it  co m es  to   id en tify in g   L L   a n d   L er r o r s   [ 1 5 ] [ 1 7 ] .   Def ec id en tific atio n   in   s o lar   PV  ar r ay s   is   an   es s e n tial  d u ty   to   b o o s t   PV  s y s tem s '   d ep en d ab ilit y ,   e f f ec tiv en ess ,   an d   s ec u r ity .   U n clea n ed   f au lts   in   PV  ar r ay s   n o o n ly   r esu lt  in   p o wer   lo s s es  b u also   h av th p o ten tial  to   g en er ate  s af ety   co n ce r n s   an d   f ir e   th r ea ts   if   im p r o p er   f a u lt   d etec tio n   is   ca r r ied   o u [ 1 8 ] .   R eg r etf u lly ,   co m p ar ed   to   th lig h tn in g - f ast  p r o g r ess   m a d in   th f ield   o f   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   th u s   f a r ,   awa r e n ess   o f   PV  d ef ec d etec tio n   is   co m p ar ativ ely   q u ite  s lo w ,   m ax im u m   p o we r   p o in tr ac k i n g   ( MPPT)   [ 1 9 ] .   Mo d er n   r ese ar ch   o n   f au lt  d iag n o s is   in   PV  ar r ay s   is   d r iv en   b y   th in cr ea s in g   p r ev alen ce   o f   PV  s y s tem s   in   m o d er n   elec tr icity   g r id s   [ 2 0 ] .   E lectr ical  f a u lts   in   PV  ar r ay s ,   esp ec ially   L an d   L L   f a u lts ,   p o s s ig n if ican o b s tacle   to   th r ap id   a d v an ce m en o f   PV  p o wer   g e n er atio n   wo r ld wid e.   T h e r ef o r e ,   g iv e n   th n u m e r o u s   u n iq u o p er a tin g   ch ar ac ter is tics   o f   PV - p r o d u cin g   s y s tem s ,   th o r o u g h   s tu d y   o f   th c o m p atib ilit y   o f   th L L /LG   f au lt  p r ev en tio n   s tan d ar d s   s p ec if ie d   f o r   PV  ar r ay s   is   n ec ess ar y   [ 2 1 ] .   Gr o u n d   f a u lts   h av th p o ten t ial  to   g o   u n n o ticed   an d   r esu lt  in   s ig n if ican h ar m   to   b o th   th PV  ar r a y   an d   th e   s u r r o u n d i n g   e n v ir o n m en b ec au s o f   c er tain   lim it atio n s   in   tr ad itio n al  d etec tio n   p r o ce d u r es.  Similar   cir cu m s tan ce s   co u ld   o cc u r   in   t h ev en o f   lin e - to - lin er r o r s   [ 2 2 ] .   W h en   an y   DC   ca r r y in g   co n d u ct o r   in   o n o f   th ese  s y s tem s   u n in ten tio n ally   co n n ec ts   to   th e   ea r th   o r   g r o u n d ed   s u r f ac e,   g r o u n d   f au lt  o cc u r s .   W h en   g r o u n d   f au lts   ar is e,   d c   leak a g b ec o m es  m o r e   in ten s an d   tr av els  ac r o s s   th e   ea r th   o r   o th er   co n d u ctiv e   p ath way s   b ef o r co m i n g   b ac k   to   th s o u r ce   [ 1 7 ] .   PV  in s tallatio n s   co m p ly   with   s tan d ar d s   s u ch   as  I E E E   Stan d ar d   1 3 7 4 ,   Natio n al  E l ec tr ic  C o d ( NE C )   6 9 0 ,   a n d   E u r o p ea n   I n ter n atio n al  E lectr o   T ec h n ical   C o m m is s io n   Stan d ar d   ( I E C )   6 2 5 4 8 .   L L   an d   L f au lt  d ete ctio n   f ea tu r es  h a v also   b ee n   in clu d ed   to   p o wer   co n v er s io n   e q u ip m e n ( PC E )   s af ety   s tan d ar d s   s u ch   as  I E C   6 2 1 0 9 - 1 ,   I E C   6 2 1 0 9 - 2 ,   an d   Un d e r wr iter s   L ab o r ato r ies  UL   1 7 4 1   in   r ec e n y ea r s .   T h u s ,   th o r o u g h   an a ly s is   o f   th ese  s tan d ar d s '   ab il it y   to   id en tify   L L   a n d   L er r o r s   is   also   n ec ess ar y .   W h ile   th er e   a r e   m a n y   P a r r a y   p r o b le m s ,   s o m e   h a v e   r ec ei v e d   m o r e   a tte n t io n   t h a n   o t h e r s ,   i n c lu d i n g   li n e - to - li n e   f a u lts   ( L L F) ,   g r o u n d   f a u lts   ( GF ) ,   a r c   f a u lts   ( AF) ,   a n d   h o t s p o t   f au l ts   ( HSF )   [ 2 3 ] .   I n   th is   p a p er ,   d if f er e n ty p es  o f   PV  f au lts   h av e   b ee n   ap p lied   to   s o lar   ce ll  s y s tem .   Fo u r   ty p es,  s u ch   as  in tr a - lin e   to   lin e,   cr o s s - lin e   to   lin e,   lin to   g r o u n d ,   an d   o p en   cir cu it  f au lt,  th ese  f au lts   wer ap p lied   in   th is   wo r k .   T h is   p r o p o s ed   PV  s y s t em   co n s is ts   o f   5 × 5   m atr ix   o f   PV  ar r ay s .   T h s im u latio n   r esu lts   o f   th f o u r   m eth o d o l o g ies   ( SP     T C T     HC     B L )   u n d er   v ar io u s   f au lt  ca s es  ar p r esen ted   in   MA T L AB .   T h o b tain ed   r esu lts   ar co m p ar ed   in   ter m s   o f   th ( I - V)   cu r v an d   P - cu r v all  f au lt  s ce n ar io s .   I n   s tan d ar d   test   co n d itio n   ( STC)  ( ir r ad ian ce   1 0 0 0   W /m 2 ,   ce ll  tem p er atu r e   2 5   °C )   th f o u r   to p o lo g ies  g iv e   th e   s a m ( I - V)   an d   (P - V)   ch ar ac ter is tics .       2.   M E T H O AND  T O O L S   Sin g le  PV  ce ll  ca n   p r o d u c tin y   g en e r ated   p o wer   a n d   f o r   h ig h   p o wer   p r o p o s es  o r   g r id   co n n ec tio n s ,   g r o u p   o f   p ar allel  an d   s er ies  ar r an g em e n ts   o f   PV  ce lls   to   p r o d u ce   th r e q u ir ed   p o wer   f o r   s u ch   ap p licatio n s .   T h ese  k in d s   o f   ar r a n g em e n ts   ar ca lled   PV  m o d u les  wh ich   th ey   f o r m   t h PV  p an els.  I n   th is   wo r k   PV  p an el  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2744 - 2 7 5 6   2746   with   s p ec if icatio n   lis ted   in   T a b le  1   h as  b ee n   u s ed   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   co llectio n   o f   li n k ed   s o lar   m o d u les,   ea ch   with   m an y   s o lar   p an els,  is   ca lled   s o lar   ar r ay .   Ph o to v o ltaic  ar r ay s ,   an o t h er   n a m f o r   s o lar   ar r ay s ,   a r e   er ec ted   to   s u p p ly   en o r m o u s   am o u n ts   o f   e n er g y   to   r esid en tial a n d   co m m er cial  s tr u ctu r es.   I n   th is   w o r k ,   MA T L AB /Si m u lin k   was  u s ed   to   m o d el  5 × 5   PV  ar r a y   f o r   v ar i o u s   PV  ar r a y   to p o lo g ies,  w h er ea c h   m o d u le  co n s is ts   o f   3 6   ce lls   co n n ec ted   in   s er ies.  b y p ass   d i o d e   is   lin k ed   to   ev er y   m o d u le.   B y   co n tr o llin g   th o u tp u v alu o f   th v o ltag s o u r c ( 1 1 2   V)   to   lin ea r ly   in cr ea s e,   th o u tp u cu r r e n t   an d   v o ltag o f   th PV strin g   ar r ec o r d e d ,   th ass o ciate d   d ata  is   th en   en ter ed   in to   th MA T L AB   wo r k s p ac to   p r o d u ce   th ( I - V)   c h ar ac ter is tic  cu r v e.   A   b lo ck i n g   d i o d is   u s ed   in   th PV  s tr in g ' s   o u tp u to   p r ev e n n eg ativ e   cu r r en ts   f r o m   o cc u r r in g .   As  illu s tr ated   in   Fig u r 2 ,   t h im p ac o f   th m o s f r eq u e n f la ws  in   th PV  ar r ay   ch ar ac ter is tics   o n   th ar r a y ' s   p er f o r m a n ce   was stu d ied   at  ST C   in   co n s tan t w ea th er   cir cu m s tan ce s .       T ab le  1 .   PV m o d u le  s p ec if icat io n s   (PV  mo d u l e )   p a r a m e t e r   V a l u e   M a x i m u m   p o w e r   ( P M A X )   1 7 0   W   V o l t a g e   a t   ma x i m u p o w e r   ( V m p )   1 8 . 3   V   C u r r e n t   a t   ma x i mu p o w e r   ( I mp )   9 . 2 9   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   2 2 . 4   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I sc)   1 0 . 2 2   A   Te mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   V o c   ( K v )   - 0 . 2 9   V / ° C   Te mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   I sc(K i )   - 0 . 0 5   A / ° C   M a x i m u m   p o w e r   ( P M A X )   1 7 0   W           Fig u r 1 .   PV p a n el  an d   n am p late  s p ec if icatio n           Fig u r 2 .   ( I - V)   &   ( P - V)   test in g   cir cu it o f   PV  ar r ay   m o d ellin g   v ia  MA T L AB /Si m u lin k       3.   P ARRA T O P O L O G I E S   T h to p o lo g y   o f   s er ies  an d   p ar allel  PV  p an els  h as  s o m d r awb ac k s ,   s u ch   as  less   cu r r en an d   v o ltag e.   T h er ef o r e,   m an y   c o n fig u r atio n s   o f   PV  ar r ay s   h av e   b ee n   p r o p o s ed   in   th is   f ield   th at  wh ich   is   co m m o n ly   ca teg o r ized   as  [ 2 4 ] :     3 . 1 .     Series - pa ra llel ( SP)   Alth o u g h   a   s er ies - p ar allel  PV  m o d el  co n n ec tio n   ca n n o im p r o v v o ltag a n d   cu r r en r a n g at  th s am tim e,   it  is   s till   p r ef er r ed   b ec au s o f   its   lo co s t,  m i n im al  elec tr ical  lo s s es,  g o o d   d e p en d ab ilit y ,   an d   it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A s s es s men t o f th efficien cy   a n d   p erfo r ma n ce   o d iffer en t P V   s ystem    ( R a g h a d   A d ee b   O th ma n )   2747   d if f er s   f r o m   th s er ies  to p o lo g y   in   th at   it  h as  f ewe r   m is m atch   lo s s es.  B ec au s it  h as  f e wer   s er ies  m o d u les   th an   th to tal  n u m b er   o f   s e r ies  m o d u les  co n n ec ted   in   to p o lo g ical  s er ies .   As  s ee n   in   Fig u r 3 ,   a n   ar r an g em e n o f   f iv m o d u les  co n n ec ted   i n   s er ies  co m p ly in g   s tr in g s   f iv o f   th ese  s tr in g s   jo in ed   in   p ar allel  to   o b tain   th SP   co n f ig u r atio n .   T h m o s t p o p u lar   co n f ig u r atio n ,   s er ies - p ar allel,   is   s im p le  to   u tili ze .   Alth o u g h   th s er ies  an d   p ar allel  co n f i g u r at io n s   in cr ea s th PV  s y s tem 's  o v er all  o u tp u t,  th ey   h av t h d is ad v an tag e   o f   b ein g   less   ef f ec tiv wh en   th er is   p ar tial sh ad o win g .     3 . 2 .     T o t a l c ro s s   t ied ( T CT )   Un lik SP ,   th e   T C T   co n f ig u r a tio n   is   r etr ie v ed   f r o m   th e   to p o lo g y   o f   SP ,   alth o u g h   it  is   m o r d if f icu lt  to   im p lem en t.   As  s ee n   i n   Fig u r 4 ,   it  f ea t u r es  a   cr o s s - r o ws  a n d   cr o s s - co lu m n s   c o n n ec te d   a r r an g em e n wh e r e   th to tal  v o ltag a n d   to tal  cu r r en ar e   eq u al  th r o u g h o u t   al r o ws  an d   all  c o lu m n s ,   r esp ec tiv ely .   T h e   T C T   s ch em h as  th e   d r awb ac k   o f   h av in g   m o r tim es  th a n   SP ,   wh ich   r aises   ca b le   lo s s es  ev en   th o u g h   it  p er f o r m s   b etter   th an   SP   in   ter m s   o f   s h ad in g   an d   m is m atch   lo s s es.             Fig u r 3 .   SP   t o p o lo g ies o f   ( 5   ×  5 )   PV a r r ay     Fig u r 4 .   T C T   t o p o lo g ies o f   ( 5   ×  5 )   PV a r r ay       3 . 3 .     B ridg l ink ed  ( B L )   T h b r id g e - lin k ed   to p o lo g y ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 5 ,   is   d e r iv ed   f r o m   T C T   an d   h as  th ad v an tag es   o f   r eq u ir i n g   f ewe r   co n n ec tio n s ,   r eq u ir in g   less   tim to   b u ild   th wir in g ,   an d   h av in g   f ewe r   ca b le  lo s s es ;   h o wev er ,   u n d e r   s h ad in g   co n d i tio n s ,   it h as a   n eg ativ im p ac o n   th to tal  v o ltag an d   cu r r en t.     3 . 4 .   H o ney co m b   ( H C)   T h is   to p o lo g y   is   b ased   o n   th e   T C T   co n ce p t,   wh ich   u s es  h o n ey co m b   s tr u ctu r e .   As  s ee n   in   Fig u r 6 th co n n ec tio n   s h ap o f   th e   ties   d if f er s   s lig h tly   f r o m   B L .   Alth o u g h   o u tp u p o wer   lo s s es  in   th is   d esig n   ca n   b e   lo wer ed ,   it is   lim ited   in   th at  p o wer   lo s s es c an n o t b r e d u ce d   in   all  s h ad in g   c o n d itio n s .             Fig u r 5 .   B L   T o p o lo g ies o f   ( 5   ×  5 )   PV a r r a y     Fig u r 6 .   HC   T o p o lo g ies o f   ( 5   ×  5 )   PV a r r a y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2744 - 2 7 5 6   2748   4.   F AULT S IN P AR RAYS   T wo   ty p ical  f a u lt  s ce n ar io s   f o r   PV  ar r ay s   ex is [ 2 5 ] .   E lectr i ca is s u es  ar th f ir s t,  wh ile  s h ad f a u lt s   ar th s ec o n d .   An o m alies  th at  ar is in   th s y s tem ' s   in ter n al   elec tr ical  ar ch itectu r ar th e   ca u s o f   elec tr ical  p r o b lem s .   Ho wev e r ,   ch an g es  in   th ex ter n al  en v ir o n m en an d   is o latio n   lev els  ar ca u s in g   s h ad d ef ec ts   [ 2 6 ] .   As  s h o wn   in   Fig u r 7 ,   th th r ee   m o s p r ev alen ty p es  o f   elec tr ical  f au lts   ar i )   lin to   l i n ( L - L),  ii )   lin to   g r o u n d   ( L - G) ,   an d   iii )   o p en   ci r cu it  ( OC ) .   T h ese  is s u es  co u ld   lead   to   d ec r ea s ed   p o wer   p r o d u ctio n   a n d   p o s s ib ly   ir r ev er s ib le  h ar m   to   th p h o to v o ltaic  s y s tem   [ 1 7 ] .   W h en   th e r is   s h o r cir cu it  b etwe en   an y   two   lo ca tio n s   in   th PV  ar r ay ,   lin e - to - lin e   f au l ts   ar p r o d u ce d .   Fu r th er m o r e,   in ter esti n g   an d   cr o s s - s tr in g   f au lts   ar L L   f a u lts   th at  o cc u r   in   b o th   th e   s am s tr in g   an d   two   d is tin ct  s tr in g s .   Sig n if ican p r o b lem s ,   s u ch   as  p o wer   o u tag es,  p o s s ib le  d am ag e   to   th PV  m o d u les,  a n d   s af ety   r is k s ,   c an   r esu lt  f r o m   th is   k i n d   o f   m alf u n ctio n .   L o w   ir r ad ian ce   m a k es  it  ch allen g in g   to   id en tify   L L   f au lts   with   lo lev els  o f   m is m atch   f a u l b ec au s th f au lt   cu r r en is   o f   s m all  s ize  an d   g o es  u n n o ticed .   T h n u m b er   o f   PV  m o d u les  in v o lv ed   i n   th f a u lt  is   in d icate d   b y   th is   m is m atch   lev el.   T h m is m atch   lev el  an d   f au lt  p ath   im p ed an ce   ar e   th two   m ain   f ac to r s   th at  d eter m in e   h o s ev er e   an   L L   f au lt  is .   T h f au lt  c u r r e n will  b e   m in im a if   th e   m is m atch   lev el   is   lo an d   th e   im p e d an ce   is   h ig h   [ 2 7 ] .   T h co n n ec tio n   b etwe en   th e   ea r th   g r o u n d   co n d u ct o r   ( E GC )   an d   th cu r r en t - ca r r y in g   co n d u cto r   ( C C C )   is   th u s u al  ca u s o f   L f au lts ,   alth o u g h   th ey   ca n   al s o   o r ig in ate   f r o m   in ter n al  PV  ce ll  f ailu r o r   ca b le  in s u latio n   f ailu r e.   An   L f a u lt  o cc u r s   d u e   to   b l o ck in g   d io d a n d   ze r o   f a u lt  r esis tan ce .   Mo d u les  ar id en tifie d   b y   th eir   lo ca tio n   in   th PV  ar r ay .   T h e   cu r r e n f r o m   th e   d ef ec tiv e   m o d u les  m i g h ev e n   g o   i n   two   d if f er en d ir ec ti o n s eith er   v ia  th s h o r t - cir cu it  r o u te  o r   th r o u g h   th h ea lth y   m o d u le.   An   o p en   cir cu it  d ef ec is   an y   s itu atio n   in   wh en   th er e   is   an   o p e n   cir c u it  b etwe en   two   p an els  th at  p r ev e n ts   p o wer   f r o m   f l o win g .   Ma n y   f ac to r s   ca n   ca u s o v er c u r r en t   f au lts   ( OC   f a u lts ) ,   in clu d in g   b r o k e n   ca b le  b etwe en   two   s tr in g s ,   an   o b ject   f allin g   o n   th p an els,  b ad   c o n n ec tio n   b etwe en   two   l o ca tio n s ,   o r   a n   u n in ten tio n al   b r ea k   i n   cu r r en t - ca r r y in g   co n d u ct o r   [ 1 2 ] .    Ar f a u lts ,   o n   th o th er   h an d ,   r esu lt  f r o m   o p en   cir cu it  f a u lts   in   s tr in g   o r   f r o m   in s u latio n   f ailu r b etwe en   two   p o r tio n s   o f   ad jace n t   s tr in g s .   T h e y   ca n   o cc u r   in   p ar allel  o r   s eq u e n ce   an d   p o s s er io u s   r is k   f o r   f ir e .   I n   th is   wo r k ,   f o u r   PV  s y s tem   to p o l o g ies  ar c o n n ec te d   to   b in v esti g ated   u n d er   f o u r   co m m o n   elec tr ical  f au lts ,   as  s h o w n   in   Fig u r 7 .   Su c h   as:   i)   c r o s s   s tr in g   lin e - lin e   f a u lt ,   ii)   i n tr a   s tr in g   lin e - lin e   f a u lt   iii)  l in to   g r o u n d   f au lt ,   an d   i v )   o p en   cir c u it  f au lt .     T h ese  k in d s   o f   f au lts   ar co n s id er ed   t h m o s co m m o n   o f   elec tr ical  f au lts ,   with   an   in cid en ce   p er ce n ta g o f   ab o u 3 0 to   6 0 o f   all  f a u lts ,   d ep en d in g   o n   th PV  ce ll   cir cu m s tan ce s   r eg ar d in g   to   th in s tallatio n   an d   th en v ir o n m en [ 2 8 ] .   E ac h   o f   th ch o s en   to p o lo g ies  co n s is ts   o f   PV a r r ay   ( 5 ×5 )   b u ilt in   M AT L AB /Si m u lin k   with   s o lar   m o d u les h av i n g   th d ata  as lis ted   in   T ab le   1   u n d er   STC.           Fig u r 7 .   PV  s y s tem   u n d er   f o u r   elec tr ical  f au lts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A s s es s men t o f th efficien cy   a n d   p erfo r ma n ce   o d iffer en t P V   s ystem    ( R a g h a d   A d ee b   O th ma n )   2749   5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th MA T L AB   s im u latio n   r esu lts   f o r   th f o u r   tech n iq u es  ( SP ,   T C T ,   HC ,   an d   B L )   u n d e r   d if f er en t   f au lt  s ce n ar io s .   Fo r   e v er y   f ailu r e   s ce n ar i o ,   th e   r esu ltin g   r esu lts   ar c o m p ar ed   u s in g   th ( I - V)   an d   ( P - V)   cu r v es.  As  in d ic ated   in   T ab le  2 ,   u n d e r   ty p ical  cir cu m s tan ce s ,   all  f o u r   to p o lo g ies  at  STC  p r o v id e   th s am ( I - V)   &   ( P - V)   p r o p er ties .   W h en   o p er atin g   f a u ltles s ly   in   all  f o u r   t o p o lo g i es,  th PV  ar r ay ' s   g en er atin g   o u tp u t p o wer   is   4 . 2 1 6 3   watts ( STC)  at  1 0 0 0   W /m 2   o f   ir r a d ian ce   an d   2 5   °C   in   tem p er atu r e.       T ab le  2 .   PV   a r r a y   o u t p u t   at   ST C   To p o l o g y   V o . c   ( V )   I s.c   ( A )   V max   ( V )   I max   ( A )   P M P P   (W)   SP   1 1 1 . 3   5 1 . 7 3   9 1 . 1 6   4 6 . 2 8   4 2 1 6 . 3   TC T   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 0 1   4 6 . 2 6   4 2 1 6 . 2 7   HC   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 1 0   4 6 . 2 4   4 2 1 6 . 3   BL   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 1 0   4 6 . 2 4   4 2 1 6 . 3       5 . 1 .     Cro s s   s t ring   lin e lin f a ult  in t he  P a rr a y   T h er e' s   p r o b lem   b etwe en   t h ese  two   s tr in g s .   Fig u r 8   r esu lts   d em o n s tr ate  th at,   f o r   th ( P - V)   ch ar ac ter is tics ,   th wh o le  r an g o f   th ( I - V)   c h ar ac ter i s tics   r em ain s   u n af f ec ted   in   th SP   to p o lo g y ,   ir r esp ec tiv e   o f   th n u m b er   o f   p an els im p ac ted   b y   th f au lt.  T h m ax im u m   p o wer   r ea ch e d   3 6 8 0 . 6 6   watts wh en   th f au lt  b etwe en   PV1   an d   PV 7   o cc u r r e d   b ec au s th v o ltag v alu in   th SP   to p o lo g y   wa s   1 2 . 3 lo wer   th an   it  was  in   th ty p ical  s ce n ar io .   Sin ce   it  is   th c u r r e n f r o m   t h n o n - f a u lty   s tr in g s   th at  ca n   g o   s tr aig h t   in to   t h f au lty   s tr in g   i n   th e   ev en o f   a   s h o r cir cu it,  a v o id in g   th e   lo a d .   T h is   m a y   r esu lt  in   o v e r cu r r en in   th e   im p ac ted   s tr in g s ,   h ar m in g   th ese  m o d u le s .   Similar   to   th SP   to p o lo g y ,   th d ef ec ca u s es  cu r r en t   f r o m   n o n - f au lty   s tr in g s   to   b d iv er ted   i n to   th f au lty   s tr in g s ,   b u th cr o s s - ties   allo f o r   s o m cu r r e n r ed is tr ib u tio n   ac r o s s   th PV  a r r ay .   Dep e n d in g   o n   th n u m b er   o f   p an els  im p licated   in   t h f ailu r e,   it  is   d is co v er ed   th at  th o p en   cir cu it   v o ltag in   th e   T C T   to p o lo g y   d ec r ea s es  d r am atica lly .   Sin c th d ef ec was  b etwe en   P V1   an d   PV1 0 ,   th e   v o ltag d r o p p e d   b y   6 0 . 3 %,  w h ich   h ad   s ig n if ican im p ac o n   th s y s tem ' s   f u n ctio n ality .   T h T C T   to p o lo g y   s aw  r ed u ctio n   i n   th e   m ajo r ity   o f   th e   p o wer   g e n er ated   at  t h is   f au lt.  I f   t h m a x im u m   p o wer   v alu e   d r o p s   t o   1 4 1 0 . 9 5   watts  wh en   t h f a u lt  h ap p en s   b etwe en   PV1   a n d   PV1 0 .   T h o u g h ,   d ep en d in g   o n   h o th e   p r o b lem   af f ec ts   th s y s tem ,   s o m p o we r   m ig h t sti ll b av ailab le  f r o m   u n af f ec ted   s tr in g s .   B ec au s th er is   less   ch an ce   o f   a n   ex ce s s iv cu r r en in   an y   o n s tr in g   d u t o   th m o r ev e n   d is tr ib u tio n   o f   c u r r e n th r o u g h o u th ar r a y ,   th HC   to p o lo g y   p r o v id es  s u p er io r   p r o tectio n   f o r   th m o d u les.  I n   co m p ar is o n   to   SP   an d   T C T   t o p o lo g ies,  th p o wer   lo s s   is   l ess   s ev er e,   alth o u g h   th ar r a y   o u tp u will  s till   b e   im p ac ted .   I f   th f au lt  a r is es  b etwe en   PV1   a n d   PV1 0 ,   th e   m ax im u m   p o wer   in   HC   d r o p s   to   1 6 9 4 . 8 3   watts.  Dep en d in g   o n   h o s er io u s   an d   wh er th d ef ec is ,   th s y s tem   ca n   s till   f u n ctio n   less   ef f icien tly .   I n   B L   to p o lo g y ,   th b r id g c o n n ec ti o n s   f ac ilit ate  alter n atin g   cu r r en r o u tes  in   th ev en o f   cr o s s - s tr in g   lin e - lin f au lt.  T h is   ef f ec tiv ely   is o lates  th f au lt  an d   r ed u ce s   its   in f lu en ce   o n   th r em ain i n g   p o r tio n s   o f   th ar r ay .   T h e   im p ac o f   a   d ef ec o cc u r r in g   i n   b o th   th HC   an d   B L   to p o l o g ies  is   co m p ar ab le.   W h en   th e   n u m b e r   o f   p a n els  im p ac ted   b y   th p r o b lem   r is es,  it  is   ev id en h o t h f au lt  r e d u ce s   th o p e n   cir cu it  v o ltag e n ev er th eless ,   th is   ef f ec t is n o t a s   g r ea t a s   it wo u l d   b in   a   T C T   ar ch itectu r e .     5 . 2 .     I ntr a   s t ring   line line   f a ult  in t he  P a rr a y   d ir ec s h o r cir cu it  b etwe en   two   p lace s   in   th s am s tr in g   is   ca u s ed   b y   th d ef ec t.   T ab l 3   s h o ws  th r esu lts   o f   h ig h lig h tin g   th er r o r   in   ea c h   o f   th f o u r   t o p o l o g ies.  T h is   r ed u ce s   th n u m b e r   o f   ac tiv m o d u les  in   th s tr in g   b y   cr ea tin g   b y p ass   f o r   th c u r r e n in   th SP   t o p o lo g y   a r o u n d   th e   s ec tio n   o f   th s tr in g   b etwe en   th f au lt  s p o ts .   As  r esu lt,  th d am ag e d   s tr in g ' s   v o ltag o u tp u d r am atica lly   d ec r ea s es.  B ec au s th v o ltag e   o f   th e   af f licted   s tr in g   is   lo wer ,   th PV   ar r ay ' s   o v er all   p o wer   o u tp u is   d ec r ea s ed .   Ne v er th e less ,   d ep en d in g   o n   h o s er io u s   th er r o r   is ,   s o m s tr in g s   m ig h k ee p   wo r k in g   as  th ey   s h o u ld .   I is   o b s er v ed   th at  th s h o r t - cir cu i t   cu r r en was  n o im p ac ted   b y   t h f au lt,  ir r esp ec tiv o f   th n u m b er   o f   p an els  im p ac ted ,   an d   co n s eq u en tly ,   th o v er all  r a n g e   ( I - V)   ch a r ac ter is tics   in   th SP   ar ch itectu r e   wer n o im p ac ted .   allo ws  th c u r r en t   to   b e   r ed is tr ib u ted   th r o u g h o u th P ar r ay   i n   th e   T C T   d esig n ,   p o ten tially   less en in g   th e   ef f ec o n   th e   s y s tem   as  a   wh o le.   T h e   im p ac ted   s tr in g ' s   v o ltag o u tp u t   d ec r ea s es,  b u t b ec au s th c r o s s - ties   en ab le  o th er   s tr in g s   t o   m ak e   u p   f o r   th lo s s ,   th e   v o ltag a cr o s s   th ar r a y   is   s tab ilized .   s ig n if ican d r o p   in   th o p e n   cir cu it   v o ltag e   is   o b s er v ed   to   ch an g th e   ( I - V)   ch ar ac te r is tics   o f   th e   T C T   to p o l o g y ,   d e p en d i n g   o n   h o m an y   p a n els  ar e   af f ec ted   b y   th f au lt.  Fu r th er m o r e,   th e   m ax im u m   v o ltag es  d r o p p ed   as  th e   n u m b er   o f   d ef ec tiv p an els  in   a   s tr in g   r o s e,   af f ec tin g   th e   ( P - V )   ch ar ac te r is tics   o f   th is   s y s te m .   As  a   r esu lt,  wh e n   t h m al f u n ctio n   h ap p en ed   at  PV,  less   elec tr icity   was   g en er ated   at  1 4 1 0 . 4 5   watts  ( 1 , 2 , 3 , 4 ) .   T h r ee   s eq u en tial  PV  m o d els  ( 1 ,   2 ,   an d   3 )   with i n   o n s tr in g   in   th HC   an d   B L   to p o lo g ies  ex p er ien ce d   s ig n if ic an wav d is to r tio n   [ 1 8 ]   a n d   o p en   cir cu it  v o ltag r ea d in g s   o u ts id o f   th p er m itt ed   r an g e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2744 - 2 7 5 6   2750         ( a)   ( b )           ( c)   ( d )           ( e)   (f)           ( g )   ( h )       Fig u r 8 .   PV a r r a y   ch ar ac te r is tics   u n d er   cr o s s   lin   lin e   f au l t ( a)   ( I - V)   cu r v e   f o r   SP ; ( b )   ( P - V)   cu r v f o r   SP ( c)   ( I - V)   cu r v f o r   T C T ; ( d )   ( P - V)   cu r v e   f o r   T C T ; ( e)   ( I - V)   c u r v f o r   HC ; ( f )   ( P - V)   cu r v f o r   HC   ( g )   ( I - V)   cu r v f o r   B L an d   ( h )   ( P - V)   cu r v e   f o r   B L       T ab le  3 .   PV   a r r a y   p er f o r m a n c u n d er   i n t r a   li n   li n e   f a u lt   F a u l t   lo c a t i o n   To p o l o g y   V o . c   ( V )   I s.c   ( A )   V max   ( V )   I max   ( A )   P mp p   ( W )   A t   P V 1     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   7 9 . 9 5   46   3 6 8 0 . 6 3   TC T   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 5 . 5 5   3 8 . 6 5   3 6 9 2 . 3 8   HC   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 3 . 6 6   3 7 . 6   3 5 1 9 . 7 8   BL   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 3 . 8 9   3 7 . 8   3 5 4 9 . 4 7   A t   P V ( 1 , 2 )     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 0 0   37   3 3 7 6 . 2 6   TC T   89   5 1 . 7 3   7 6 . 0 7   3 8 . 5   2 9 8 2 . 8 7   HC   1 1 0 . 8 6   5 1 . 7 3   8 3 . 7 5   3 8 . 3 3   3 2 1 0 . 4 3   BL   1 1 0 . 8 6   5 1 . 7 3   8 2 . 0 2   3 8 . 4 1   3 1 5 3 . 3 2   A t   P V   ( 1 , 2 , 3 )   SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 1 0   37   3 3 7 3 . 0 3   TC T   6 6 . 9 6   5 1 . 7 3   5 6 . 6   3 8 . 2 7   2 1 6 7 . 8 4   A t   P V   ( 1 , 2 , 3 , 4 )   SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 0 . 8 6   37   3 3 7 7 . 0 3   TC T   4 4 . 4   5 1 . 7 3   37   3 8 . 1 1   1 4 1 0 . 4 5   HC   9 7 . 7   5 1 . 7 3   5 9 . 9 9   2 8 . 6   1 7 1 6 . 7 2   A t   P V   ( 1 ,   3 , 4 )   BL   1 0 5 . 5   5 1 . 7 3   6 3 . 7 8   3 8 . 3 8   2 4 4 8 . 1 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A s s es s men t o f th efficien cy   a n d   p erfo r ma n ce   o d iffer en t P V   s ystem    ( R a g h a d   A d ee b   O th ma n )   2751   5 . 3   L ine    g r o un d f a ult  in t he  P a rr a y   T ab le  4   illu s tr ates  th at  th ( I - V)   f ea tu r es  o f   t h SP   to p o lo g y   wer u n af f ec ted   b y   t h is   f au l t,  r eg ar d less   o f   its   lo ca tio n ,   wh en   it  was  p r o jecte d   b etwe en   th s tr in g   an d   g r o u n d   ce lls .   W h en   lin e - g r o u n d   f au lt  h a p p en s   in   th SP   to p o lo g y ,   th im p ac ted   s tr in g   o r   m o d u le  m ay   p r o v id lo w - r esis tan ce   ch an n el  to   th g r o u n d .   T h e   cu r r en f lo th r o u g h   th g r o u n d   p ath   m ay   s ig n if ican tly   r is as  r esu lt  o f   th is .   v o ltag im b alan ce   in   th e   im p ac ted   s tr in g   d u to   th e   d e f ec m ay   r esu lt  i n   a   d ec r ea s e   in   th e   s tr in g ' s   o v er all  o u tp u t   v o ltag e.   D u to   th e   lo s s   o f   th s tr in g   cu r r en th at  ca u s ed   th f au lt,  we  o b s er v a   d ec r ea s in   th m a x im u m   c u r r en v alu to   3 7   A.   I n   c o n tr ast,  th e   o p en   cir cu it v o ltag r em ain e d   at   its   n o r m al  v alu e,   with   t h e x ce p tio n   o f   th e   last   ca s e,   in   wh ich   PV5   was  im p ac ted   b y   th f au lt ,   an d   th m ax im u m   v o ltag v alu was  n o ted   to   h av d ec r ea s ed   b y   1 2 f r o m   its   v alu in   th n o r m al  ca s e.   T h f ailu r at  PV3   to   g r o u n d   w o u ld   ca u s th m ax im u m   p o w er   o u tp u to   d r o p   to   3 3 7 5 . 2 3   watts.  W h en   u s in g   T C T   to p o lo g y ,   t h d ef ec m a y   ca u s th v o ltag in   th im p a cted   s tr in g   to   d r o p ,   m u ch   lik in   th SP   to p o lo g y .   B ec au s th s tr in g s   ar in ter co n n ec ted ,   t h T C T   to p o lo g y   m ay   b a b le  to   p ar tially   allev iate  th is   v o ltag d r o p ,   b u t th e   o v e r all  o u tp u t o f   th ar r ay   will st ill b im p ac ted .   T h lo ca tio n   o f   th f a u lt  an d   th ef f icien cy   o f   th c r o s s - ties   in   r ed is tr ib u tin g   th c u r r en t   d eter m in e   h o m u ch   o f   r ed u ctio n   in   p o wer   o u tp u t o cc u r s .   I t' s   p o s s ib le  th at  th ar r ay   will k ee p   r u n n in g   less   ef f icien tly .   T h f in d i n g s   s u g g est  th at  wh e n   th f a u lt  was  co n ce n tr ate d   a th s tar o f   th e   s tr in g   an d   th g r o u n d ,   th T C T   to p o lo g y   s aw  th e   lar g est  f all   in   th e   v alu es  o f   th e   o p en   cir c u it  v o ltag a n d   s h o r cir cu it  cu r r en t.  T h is ,   in   tu r n ,   h ad   an   im p ac o n   t h ( I - V)   ch ar ac ter is tics   o f   th is   to p o lo g y .   T h e   v o ltag d r o p   was  n ea r   wh en   th f au lt  h ap p en e d   b etwe en   PV1   an d   g r o u n d   o r   PV2   an d   ea r th ,   b u t   t h lar g est   cu r r e n v alu o cc u r r ed   wh en   th e   f ailu r h ap p en e d   b etwe en   PV1   an d   g r o u n d   b ec au s th e   s tr in g   cu r r e n leak ed   to   g r o u n d .   T h e   o th er   p r o b lem   lo ca tio n s   d id   n o t e x p er ien ce   an y   c h an g e   in   th m ax im u m   cu r r en v alu e.     5 . 4 .     O pen - circ uit  f a ult  in t h P a rr a y   T esti n g   an   o p en   cir cu it  f a u lt with in   o n o f   t h s tr in g s   r e v ea ls   th at,   as  s ee n   in   Fig u r 9 ,   it  i s   clea r   h o f au lts   af f ec cu r r e n r ed u ctio n   in   SP   to p o lo g y .   Du to   th s tr i n g   cu r r en lo s s   wh er th f a u lt  o cc u r s ,   th is   ef f ec t   m an if ests   wh en   th f a u lt  h ap p en s   in   an y   s tr in g   in s id t h is   to p o lo g y .   T h e   d am a g ed   s tr in g   d o esn ' p r o v id an y   p o wer h en ce ,   th e   o v e r all  o u tp u o f   t h a r r ay   is   d ec r ea s ed   ev en   t h o u g h   t h o th er   p ar allel   s tr in g s   ar e   r u n n in g   n o r m ally .   T h am o u n o f   im p a cted   s tr in g s   d ir ec tly   co r r elate s   with   th p o wer   lo s s .   T h is   is   d em o n s tr ated   b y   th e   f ac th at  wh en   a   f au lt  o cc u r s   i n   o n s tr in g ,   th e   m ax im u m   p o wer   v alu e   lo wer s   f r o m   its   n o r m al  v alu o f   4 2 1 6 . 3   watts  to   3 3 7 3 . 0 1   watts,  an d   wh en   f au lt  o cc u r s   in   two   s tr in g s ,   th e   p o wer   d r o p s   to   2 5 2 9 . 7 8   watts.  T h c u r r e n f r o m   th e   o th er   p ar allel  m o d u les  is   r e d is tr ib u ted   th r o u g h   th o th e r   f u n ctio n al  m o d u les  at  th T C T   to p o lo g y   wh en   an   o p e n - cir cu it  f au lt  o cc u r s   in   o n o f   th e   m o d u les.  Alth o u g h   th ar r ay ' s   o u tp u is   d ec r ea s ed ,   it  ca n   s till   p r o v id p o wer .   I n   co m p ar is o n   t o   th SP   ar r a n g em en t,  t h T C T   co n f ig u r atio n   m in im izes  p o wer   lo s s   b y   en a b lin g   s u r r o u n d in g   s tr in g s   to   a d ju s f o r   th v o ltag o f   th e   m alf u n ctio n in g   s tr in g .   C o n s eq u en tly ,   we  d is co v er   th at  th T C T   to p o lo g y   ex p er ien ce d   th least  r ed u ctio n   in   m ax im u m   p o wer ,   d r o p p in g   to   3 6 9 2 . 3 1   watts.  B etter   cu r r e n r ed is tr ib u tio n   is   p o s s ib le  in   th ev en t   o f   an   o p e n - cir cu it  f au lt  with   t h HC   co n f i g u r atio n .   Sin ce   th e   p r o b lem ati m o d u le' s   cu r r en is   m o r e   ef f icien tly   d is tr ib u ted   am o n g   n ea r b y   m o d u les,  th e   im p ac o f   th f ailu r is   r ed u ce d .   T h g r ea test   p o wer   i n   th is   to p o lo g y   was  3 4 1 3 . 7 5   watts.  Ho wev er ,   in   B L   T o p o l o g y ,   th e   b r id g co n n ec tio n s   p er m it  th cu r r e n to   tr av el  th r o u g h   t h d ef ec tiv e   s tr in g   in   th e v en t   o f   an   o p en - cir cu it  m alf u n ctio n .   T h ar r a y ' s   o u tp u is   b ar ely   ch an g ed ,   an d   t h u n af f ec te d   m o d u les  k ee p   r u n n in g .   B ec au s o f   th way   th B L   to p o lo g y   is o lates  th p r o b lem atic  m o d u le,   th er is   les s   d is tu r b an ce   to   th r em ain d er   o f   th ar r ay ' s   f u n ctio n ality .   T h e   m ax im u m   p o we r   d r o p s   to   3 4 4 9 . 1 4   ac c o r d in g   to   th r esu lts .       T ab le  4 .   PV   a r r a y   p er f o r m a n c u n d er   li n e g r o u n d   f a u l t   F a u l t   l o c a t i o n   To p o l o g y   V o . c   ( V )   I s.c   ( A )   V max   ( V )   I max   ( A )   P mp p   ( W )   F r o m PV 1     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 1 0   37   3 3 7 3 . 0 3   TC T   2 2 . 4 7   4 1 . 3 8   1 8 . 6 9   37   6 9 2 . 9 2   BL   6 8 . 9 2   4 1 . 3 4   3 9 . 2 7   2 8 . 1 7   1 1 0 5 . 2 4   F r o m PV 2     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 0 1   37   3 3 6 8 . 7 8   TC T   2 1 . 7 3   5 1 . 7 3   1 7 . 7 8   4 6 . 5   8 2 8 . 5 7   BL   6 8 . 0 2   5 1 . 7 3   3 8 . 5 5   2 7 . 9 9   1 0 8 3 . 9 7   F r o m PV 3     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 0 5   37   3 3 7 3 . 0 3   TC T   4 4 . 1 1   5 1 . 7 3   3 6 . 2 4   46   1 6 7 5 . 6 4   BL   9 0 . 4 1   5 1 . 7 3   3 9 . 0 3   4 6 . 8 5   1 8 2 7 . 9 3   F r o m PV 4   SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   9 1 . 2 0   37   3 3 7 5 . 2 3   TC T   6 6 . 5   5 1 . 7 3   5 4 . 4 0   4 6 . 2   2 5 2 2 . 4 3   F r o m PV 5     SP   1 1 1 . 4   5 1 . 7 3   7 9 . 9 5   3 8 . 9   3 6 8 0 . 6 3   TC T   8 8 . 9   5 1 . 7 3   7 2 . 8   4 6 . 3 3   3 3 6 9 . 4   HC   1 0 6 . 6   5 1 . 7 3   7 4 . 9 8   4 6 . 4 3   3 4 8 1 . 5 3   BL   1 0 5 . 5 4   5 1 . 7 3   7 6 . 4 9   4 6 . 3 4   3 5 3 9 . 7 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2744 - 2 7 5 6   2752       ( a)   ( b )       ( c)   ( d )       ( e)   (f)       ( g )   ( h )     Fig u r 9 .   PV  ar r a y   ch ar ac te r is tics   u n d er   o p en   cir cu it  f au lt (I - V)   c u r v e   f o r   SP ; ( b )   ( P - V)   cu r v f o r   SP   ( c)   ( I - V)   c u r v f o r   T C T ; ( d )   ( P - V)   cu r v e   f o r   T C T ; ( e)   ( I - V )   c u r v f o r   HC ; ( f )   ( P - V)   cu r v f o r   HC   ( g )   ( I - V)   c u r v f o r   B L an d   ( h )   ( P - V)   c u r v e   f o r   B L       5 . 5 .     Co m pa riso n o f   perf o rma nce  o f   t he  P a rr a y   c o nfig ura t io ns   I n   o r d e r   to   co m p ar th p er f o r m an ce   o f   th f o u r   to p o lo g ies   wh en   f au lts   o cc u r r ed ,   th ese  f au lts   wer e   p lace d   in   th e   s am lo ca tio n   f o r   all  o f   th ese  to p o lo g ies  at   STC,  an d   th r esu lts   s h o wed   in   Fig u r e   1 0   th at,   th e   ef f ec o f   th o p en   cir cu it f au lt b etwe en   PV  ( 7 , 8 )   i n   th e   f ir s s tr in g   an d   PV  ( 1 8 , 1 9 )   i n   th e   f o u r th   s tr in g ,   it  led   to   d ec r ea s in   th e   s h o r t - cir c u it  cu r r en o f   th e   p h o to v o ltaic  s y s tem   b y   4 0 f r o m   its   v alu e   in   th n o r m al  s tate  in   th SP   to p o lo g y ,   wh ile  th v alu o f   th is   cu r r en in cr ea s ed   b ey o n d   th p e r m is s ib le  lim it   in   th HC   an d   B L   to p o lo g ies,  a n d   th is   in   t u r n   af f ec ted   th ( I - V)   ch ar ac ter is tics   o f   th is   to p o lo g y .   W h ile  i n   th e   T C T   to p o lo g y ,   t h ef f ec t o f   th e   f au lt wa s   lim ited   an d   with in   th n o r m al  lim its   o f   its   ( I - V)   ch ar ac te r is tics .   As  f o r   th e   ( P - V)   ch a r ac ter is tics ,   th p er f o r m a n ce   o f   th e   T C T   was  b etter   th an   th o th er   t o p o lo g y ,   as  it   h ad   th h ig h est  p o wer   g en e r at ed   u n d er   th in f l u en ce   o f   th is   f au lt.  As  f o r   th SP ,   th p o wer   g en er ated   u n d er   th in f lu en ce   o f   th is   f au lt  d ec r ea s ed   s ig n if ican tly ,   r ea ch in g   4 0 o f   its   v alu in   th n o r m al  s tate.   W h en   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A s s es s men t o f th efficien cy   a n d   p erfo r ma n ce   o d iffer en t P V   s ystem    ( R a g h a d   A d ee b   O th ma n )   2753   in tr a - lin e - lin f a u lt  was  im p o s ed   b etwe en   PV  ( 1 , 2 )   in   t h f o u r   to p o lo g ies,  it  led   to   a   d ec r e ase  in   th v al u o f   th o p e n   ci r cu it  v o ltag e   b y   4 0 . 3 f r o m   its   v alu e   in   th e   n o r m al   ca s in   th T C T   to p o lo g y .   T h e r was  a   s ig n if ican d is to r tio n   [ 2 9 ]   in   th ch a r ac ter is tics   o f   th e   H C   to p o lo g y ,   d esp ite  th clo s en ess   o f   th e   r esu lts   b etwe en   it  an d   th B L   to p o lo g y .   T h ( P - V)   ch a r ac ter is tics   u n d er   th in f l u en ce   o f   th is   f a u lt  wer th b est  in   th SP   to p o lo g y ,   as it g av th e   h ig h est  g en e r ated   p o wer ,   as sh o wn   in   Fig u r 1 1 .   W h en   th c r o s s - lin e     lin f au lt  is   h ig h lig h te d   b etwe en   PV1   in   th f ir s s tr in g   an d   PV8   in   t h s ec o n d   s tr in g ,   we  n o tice  t h ef f ec o f   th e   f au lt   in   d ec r ea s in g   th o p en   cir cu it  v o ltag e   in   t h T C T   to p o lo g y ,   wh ic h   af f ec ted   its   ( I - V)   ch ar ac ter is tics   as  s h o wn   in   Fig u r 1 2 .   T h is   f au lt  also   af f ec ted   th ( P - V )   ch ar ac ter is tics   o f   th is   to p o lo g y .   T h ( I - V)   a n d   ( P - V)   ch ar ac ter is tics   o f   th e   H C   an d   B L   to p o lo g ies  ar e   v er y   s im ilar .   Desp ite   th o cc u r r e n ce   o f   d is to r tio n ,   th e   d y n am ic  an d   in tr icate   in ter ac ti o n s   th at  o cc u r   with in   th p h o t o v o ltaic  ar r a y   as  it  attem p ts   to   r ed is tr ib u te  c u r r e n t,  r eg u late  v o ltag e,   an d   p r eser v o v e r all  s y s tem   b alan ce   ar e   th m ain   ca u s o f   th n o is e   s h o wn   in   t h P - V   c u r v e.   T h e   P - c u r v e   ex h i b its   ab n o r m alities   o r   n o is d u e   t o   tr an s ien t   ef f ec ts ,   v o ltag v ar iatio n s ,   a n d   h ar m o n ic  d is to r tio n s   ca u s ed   b y   th es in ter ac tio n s .   Alth o u g h   th e   B L   & HC   ar ch itectu r e   is   in ten d ed   t o   r e d u ce   th im p a ct  o f   f ailu r es,  th e   q u ick   m o d if icatio n s   an d   a d ju s tm en ts   n ec e s s ar y   to   is o late  th e   f au lt  an d   r ed is tr ib u te  p o wer   m ay   ca u s m o m e n tar y   d is r u p tio n s   in   th o u tp u c h ar ac ter is tics   o f   th e   s y s tem ,   th e   HC   wav e   [ 2 9 ] [ 3 1 ] .   T h SP   &   B L   to p o lo g y   h ad   th b est p er f o r m an ce   u n d e r   th in f l u en ce   o f   th is   f au lt.           ( a)   ( b )     Fig u r 1 0 .   PV  ar r ay   c h ar ac ter i s tics   u n d er   o p en   cir cu it f au lt:  ( a)   ( I - V)   c u r v e   a n d   ( b )   ( P - V)   c u r v e           ( a)   ( b )     Fig u r 1 1 .   PV  ar r ay   c h ar ac ter i s tics   u n d er   in tr lin   lin f au lt :   ( a)   ( I - V)   c u r v e   a n d   ( b )   ( P - V)   c u r v e           ( a)   ( b )     Fig u r 1 2 .   PV  ar r ay   c h ar ac ter i s tics   u n d er   cr o s s   lin   lin f a u lt :   ( a)   ( I - V )   c u r v e   an d   ( b )   ( P - V)   c u r v e       L in e - to - lin f a u lts   in   elec tr ical  n etwo r k s   ca n   b clo s ely   ass o ciate d   with   th PV  s y s tem 's  p o wer   cu r v e   s p ik es.  s u d d en   s h o r t - cir cu it  co n d itio n   b etwe en   two   p h ases   r esu lts   in   r ap id   r is in   cu r r e n d u r in g   lin e - to - lin f au lt.  T h is   ca u s es  b r ief   d is r u p tio n   in   th s y s tem ,   wh ich   ca u s es  s u d d en   in cr ea s in   p o wer   wh en   th e   ( a)   ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.