I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 ,   p p .   1 ~ 9   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 1 . pp 1 - 9           1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   M a chine  lea rning - ba sed pred iction  o mo isture and  oxyg en in  a   la rg e power t ra nsfo rmer wi th  o nlin e mo nitoring  va lida tion       O s a m a   T .   G ha za l,   M o ha m med S.  Ass a f   D e p a r t me n t   o f   M a i n t e n a n c e ,   A TTA R A O p e r a t i o n   a n d   M a i n t e n a n c e   C o m p a n y   ( O M C O ) ,   A mm a n ,   J o r d a n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Sep   1 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   No v   2 3 ,   2 0 2 5       Th is  stu d y   p re se n ts  a   p re d icti v e   m o d e li n g   a p p r o a c h   fo m o n i to ri n g   m o istu re   a n d   d isso l v e d   o x y g e n   d y n a m ics   in   a   n e wl y   c o m m issio n e d   h ig h - c a p a c it y   p o we tran sfo rm e r.   Us in g   o v e r   4 8 , 0 0 0   re a l - ti m e   o b se rv a ti o n s   c o ll e c ted   a c ro ss   th re e   y e a rs  v ia  a n   a d v a n c e d   o n l in e   m o n it o r in g   d e v ice   i n st a ll e d   o n   a   3 2 6   M VA   g e n e ra to ste p - u p   tran sfo rm e ( G S UT),   m a c h in e   lea rn in g   m o d e ls   we re   d e v e lo p e d   t o   e stim a te  m o istu re   a n d   o x y g e n   c o n c e n tratio n s   b a se d   o n   c o rre late d   o p e ra ti o n a p a ra m e ters .   M u l ti p le  re g re ss io n - b a se d   a lg o rit h m s   we re   train e d   a n d   e v a lu a ted   u si n g   p e rfo rm a n c e   m e tri c i n c lu d in g   r o o t   m e a n   sq u a re d   e rro (RM S E) m e a n   a b so lu te  e rro (M AE) ,   a n d   c o e f ficie n o f   d e term in a ti o n   (R² ) .   Li n e a re g re s sio n   a c h iev e d   su p e ri o p e rf o rm a n c e   with   a n   RM S v a lu e a l o a 0 . 0 5 8 8 8   p p m   fo r   o x y g e n   a n d   0 . 0 1 5 3   p p m   f o r   m o istu re .   Th e   m o d e ls  we re   fu rth e v a li d a ted   u sin g   d a ta  fro m   a   siste r   tran sfo rm e r,   d e m o n stra t in g   g e n e ra li z a b il it y   a n d   re li a b i li ty   a c ro ss   sim il a tran sfo rm e u n i ts.  Th is  wo rk   c o n t rib u tes   a   sc a lab le  a n d   a c c u ra te  so lu ti o n   f o r   re a l - ti m e   tran sfo rm e h e a lt h   a s se ss m e n t,   with   p ra c ti c a imp li c a ti o n f o r   p re d ictiv e   m a in ten a n c e   stra teg ies   in   p o we u t il it ies .   K ey w o r d s :   Dis s o lv ed   g ases   Mo is tu r m ig r atio n   Mo is tu r p r ed ictio n   Ox y g en   p r ed ictio n   Po wer   tr an s f o r m er s   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 :   Mo h am m ed   S.  Ass af   Dep ar tm en t o f   Ma in ten an ce ,   AT T AR AT   Ma in ten an ce   an d   Op er atio n   C o m p a n y   ( OM C O)   L ev el  8 ,   2 1 3   Z a h r an   Stre et,   A m m an ,   1 1 8 2 2 ,   J o r d a n   E m ail: M o h am m ad . ass af @ ao m . co m . jo       1.   I NT RO D UCT I O N   T h r eliab le  o p e r atio n   o f   p o w er   tr an s f o r m e r s   is   co r n er s to n o f   s tab le  an d   s ec u r elec tr i ca p o wer   s y s tem s .   T h ese  lar g an d   ca p ital - in ten s iv ass ets  p lay   p iv o tal  r o le  in   v o ltag e   tr an s f o r m atio n   an d   lo ad   d is tr ib u tio n   ac r o s s   p o wer   n et wo r k s .   Giv en   th eir   cr iticality ,   an y   f ailu r ca n   lead   to   p r o lo n g ed   o u ta g es,  co s tly   r ep air s ,   an d   s af ety   r is k s .   On o f   th m o s s ig n if ican th r ea ts   to   tr an s f o r m er   lo n g ev ity   a n d   r eliab ilit y   is   th e   d eg r ad atio n   o f   its   in s u latio n   s y s tem ,   esp ec ially   d u e   to   m o is tu r in g r ess   an d   o x id atio n .   Mo is tu r in   tr an s f o r m er   o il  ad v er s ely   a f f e cts  th elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n ,   r e d u ce s   d ielec tr ic  s tr en g th ,   an d   ac ce ler ates  th e   d eg r ad atio n   o f   ce llu lo s e - b ase d   s o lid   in s u latio n .   Fu r th e r m o r e,   d is s o lv ed   o x y g en   ac ts   as  a   ca taly s in   o x id atio n   p r o ce s s es,  lead in g   t o   th e   f o r m atio n   o f   ac id s ,   s lu d g es,  an d   o th er   ag in g   b y p r o d u cts  th at  co m p r o m is b o th   o il   an d   s o lid   in s u latio n   p er f o r m an ce .   Nu m er o u s   s tu d ies  h av estab lis h ed   th im p o r ta n ce   o f   m o n ito r in g   m o is tu r co n ten t   as  co r p ar am eter   o f   tr a n s f o r m er   h ea lth   [ 1 ] [ 2 ] .   Var iatio n s   in   o il  tem p er atu r e,   o f ten   ca u s ed   b y   th er m al  lo ad in g ,   in f lu en ce   th m ig r atio n   o f   m o is tu r b etwe en   o il  a n d   p ap e r   in s u latio n   lay er s ,   f u r th e r   c o m p licatin g   c o n d itio n   ass es s m en [ 3 ] .   T h d y n am ic  in ter ac tio n   b etwe en   tem p er at u r e,   m o is tu r e,   an d   d is s o lv ed   o x y g e n   h as  d ir ec t   im p ac o n   th tr an s f o r m er s   d ielec tr ic  b eh av io r ,   th er m al  p er f o r m an ce ,   an d   ag in g   r ate.   Un d er s tan d in g   a n d   ac cu r ately   p r ed ictin g   th is   in t er ac tio n   is   ess en tial  f o r   im p l em en tin g   p r ed ictiv e   m ain ten an ce   s tr ateg ies  an d   av o id in g   p r em atu r f ailu r es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   1 - 9   2   R ec en ad v an ce m e n ts   in   a r tifi cial  in tellig en ce   h a v o p en e d   n ew  av en u es  f o r   tr a n s f o r m e r   d iag n o s tics .   Ma ch in lear n i n g   ( ML )   m o d e ls ,   in   p ar ticu lar ,   h a v s h o w n   p r o m is in g   r esu lts   in   esti m atin g   m o is tu r e   co n ten t   an d   in s u latio n   co n d itio n   u s i n g   lab o r at o r y   a n d   f ield   d ata   [ 4 ] [ 6 ] .   T h ese  m o d els  ca n   ca p tu r co m p lex ,   n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   a m o n g   o p er atio n al  p ar am eter s ,   s u c h   as  g as  co n ce n tr atio n s   an d   tem p er atu r e,   wh ich   ar e   d if f icu lt  to   q u a n tify   u s in g   tr a d itio n al  an aly tical  tec h n iq u es.   So m ap p r o ac h es  em p lo y   d ielec tr ic  f r eq u e n c y   r esp o n s ( DFR )   o r   d is s o lv ed   g as  an aly s is   ( DG A)   as  in p u ts ,   wh ile  o th er s   u s n eu r al  n etw o r k s   o r   h y b r id   f u zz y   lo g ic  to   en h a n ce   p r e d ictio n   a cc u r ac y .   Ho we v er ,   m a n y   o f   th ese  s tu d ies  ar eith er   lim ited   in   s ca le,   r ely   o n   s y n th etic  d atasets ,   o r   lack   v ali d atio n   u n d er   ac tu al  f ield   co n d i tio n s .   I n   th is   p ap er ,   we  ad d r ess   th is   g ap   b y   p r esen tin g   a   co m p r eh en s iv ca s s tu d y   in v o lv in g   n ewly   co m m is s io n ed   g e n er ato r   s tep - u p   tr a n s f o r m e r   ( GSUT )   r ate d   at  3 2 6   MV at  AT T AR AT   Po wer   C o m p a n y   ( APC O) ,   J o r d an .   An   o n lin m o n ito r in g   d ev ice  was  in s talled   to   co n tin u o u s ly   tr ac k   d i s s o lv ed   g ases   an d   m o is tu r co n ce n t r atio n s   o v er   th r ee - y ea r   p er io d .   Usi n g   th i s   lar g an d   h ig h - r eso lu tio n   d a taset  ( o v er   4 8 , 0 0 0   o b s er v atio n s ) ,   we  d ev elo p e d   an d   ev alu ate d   m u ltip le  m a ch in lear n in g   m o d els  to   p r ed ict  th le v els  o f   m o is tu r an d   d is s o lv ed   o x y g en   u n d er   v ar y i n g   o p er atio n al   co n d itio n s .   T h e   m o d els  wer f u r t h er   v alid ated   u s in g   d ata   f r o m   s is ter   tr a n s f o r m er   to   ass ess   g en er aliz ab ilit y   an d   r o b u s tn ess .   T h is   ap p r o ac h   en h an ce s   co n d itio n - b ased   m ai n ten an ce   p r ac tices  an d   p r o v id es  v al u ab le  in s ig h ts   in to   t r an s f o r m e r   i n s u latio n   b e h av io r   u n d er   d y n a m ic  th er m al  a n d   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s   [ 7 ] [ 8 ] .       2.   M O I S T UR E ,   D I SS O L VE D   O XYG E N,   H YD RO G E N   I T RAN SFO RM E I NSUL A T I O SYST E M   2 . 1 .     So urce s   Hig h - q u ality   m a n u f ac t u r in g   o f   p o wer   tr a n s f o r m e r s   n ec ess itates  s tr ict  co n tr o o f   m o is tu r co n ten t,   esp ec ially   d u r in g   th cr itical   d r y in g   p h ase  o f   ce llu lo s in s u latio n .   T h is   p r o ce s s   aim s   t o   r ed u ce   th wate r   co n ten to   b elo 1 . 0 in   ac c o r d an ce   with   i n d u s tr y   s tan d a r d s   [ 9 ] [ 1 0 ] .   Desp ite  th ese  m ea s u r es,  th wate r   co n ten t in   th i n s u latio n   s y s tem   o f ten   in c r ea s es p o s t - m an u f a ctu r d u to   s ev er al  o p e r atio n a l f ac to r s .   E x p o s u r e   to   am b ien air   d u r in g   tr an s p o r tatio n ,   s to r ag e,   an d   m ain ten an ce   ca n   lead   t o   m o is tu r i n g r ess .   Ad d itio n ally ,   m o is tu r m ig r atio n   o cc u r s   b etwe en   th o il  an d   s o lid   in s u l atio n   u n d er   th er m al  cy clin g ,   as  th s o lu b ilit y   o f   wate r   in   o il  c h an g es  with   te m p er atu r e.   Dis s o lv ed   o x y g en   an d   h y d r o g e n   en te r   th t r an s f o r m er   o il  th r o u g h   m u ltip le  p ath way s ,   in clu d in g   air   in g r ess   f r o m   m ain te n an ce   ac tiv ities ,   b r ea t h in g   ac tio n s   ca u s ed   b y   tem p er atu r e - in d u ce d   o il   ex p a n s io n   an d   co n tr ac tio n ,   leak s ,   an d   d eg r ad atio n   o f   in s u latin g   m ater ials .   T h ese  g ases   ca n   also   f o r m   d u r in g   th o x id atio n   o f   o il  an d   ce ll u lo s e,   esp ec ially   in   th e   p r es en ce   o f   m o is tu r e,   ac ce ler atin g   ag in g   an d   d eter io r atin g   d ielec tr ic  p e r f o r m an ce   [ 1 1 ] [ 1 2 ] .     2 . 2 .     E f f ec t   o n t he  t ra ns f o r mer  ins ula t io n sy s t em   Mo is tu r an d   o x y g en   ar am o n g   th m o s in f lu en tial  f ac to r s   d r iv in g   th ag in g   an d   d eg r ad atio n   o f   b o th   liq u i d   an d   s o lid   tr an s f o r m er   in s u latio n .   Hig h   m o is tu r lev els  r ed u ce   t h b r ea k d o w n   v o ltag e,   in cr ea s e   d ielec tr ic  lo s s es,  an d   s ig n if ican tly   d ec r ea s th m ec h an i ca in teg r ity   o f   ce llu lo s in s u latio n .   Pro lo n g ed   ex p o s u r lead s   to   h y d r o ly tic   an d   o x i d ativ d eg r ad atio n ,   r esu ltin g   in   th g en e r atio n   o f   ac id s ,   f u r an s ,   an d   s lu d g e,   wh ich   c o m p r o m is tr a n s f o r m er   r eliab ilit y   [ 1 1 ] [ 1 3 ] .   Mo is tu r p r o m o tes  th f o r m at io n   o f   p o lar   co n tam in an ts   an d   co r r o s iv b y p r o d u cts,  wh ich   n eg ativ ely   af f ec h ea t   d is s ip atio n   a n d   i n s u latio n   s tr en g th .   Mo r e o v er ,   t h p r esen ce   o f   d is s o lv ed   o x y g en   ac ce ler ates  o il  o x id atio n   an d   in cr ea s es  th ac id ity   lev el,   f u r th e r   d eg r a d i n g   th d ielec tr ic  p r o p er ties   o f   th s y s tem .   T h is   d eg r ad atio n   lead s   to   in c r ea s ed   p o wer   lo s s es,  r ed u ce d   in s u latio n   life ,   a n d   h ig h er   lik el ih o o d   o f   in cip ien t   f au lts   [ 7 ] .   Du e   to   th ese  cr itic al  im p ac ts ,   m o n ito r in g   m o is t u r an d   d is s o lv ed   o x y g e n   co n ten is   ess en tial  in   h ig h - v o ltag tr an s f o r m er s   to   e n s u r s af o p e r atio n   an d   to   e n ab le  tim ely   in ter v e n tio n s   [ 1 1 ] [ 1 3 ] .     2 . 3 .     M ig ra t i o n a nd   equil ibri um   cha ra ct er is t ics   T h m o v em en t o f   m o is tu r with in   o il - p a p er   in s u latio n   s y s tem s   is   g o v er n e d   b y   tem p er at u r g r ad ien ts   an d   v a p o r   p r ess u r d if f er en ti als.  T h ese  f o r ce s   d r iv m o is tu r m ig r atio n   b etwe en   s o lid   an d   liq u i d   p h ases ,   esp ec ially   d u r in g   d aily   lo ad in g   cy cles.  T h e   r ate  o f   m ig r atio n   is   ch ar ac ter ized   b y   th d if f u s io n   co ef f icien t   ( D) ,   wh ich   d ep e n d s   o n   tem p er atu r e   an d   in s u latio n   c o n d itio n .   As  th tr an s f o r m er   o il  h ea ts   u p ,   its   ab ilit y   to   d is s o lv wa ter   in cr ea s es,  tem p o r ar ily   r ed u cin g   th e   r elativ wate r   s atu r atio n   in   o il.  T h is   r esu lts   in   m o is tu r b ein g   r elea s ed   f r o m   th p ap er   in s u latio n   in to   th o il.   Du r in g   co o lin g ,   th r ev e r s m ig r atio n   ca n   o cc u r .   T h ese  c y clica ex ch an g es  h ig h lig h th d y n am ic  n atu r o f   m o is tu r d is tr ib u tio n   a n d   th e   im p o r tan ce   o f   c o n tin u o u s   m o n i to r in g .   Oo m m en s   m o is tu r eq u ilib r iu m   cu r v es,  d e v elo p ed   i n   1 9 8 3 ,   ar wid el y   u s ed   to   d e s cr ib th r elatio n s h ip   b etwe en   m o is tu r co n ten in   p a p er   an d   o il  u n d er   th er m al  eq u ilib r iu m .   T h e s cu r v es  f o r m   th e   b asis   f o r   esti m atin g   th e   m o is t u r co n ten in   th s o lid   in s u la tio n   b ased   o n   o il  m ea s u r e m en ts   an d   tem p e r atu r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g - b a s ed   p r ed ictio n   o f m o is tu r a n d   o xy g en   in   a   la r g p o w er     ( Osa ma   T.  Gh a z a l )   3   [ 1 4 ] .   T h ey   h av e   s in ce   b ee n   r e f in ed   an d   v alid ate d   th r o u g h   b o th   ex p e r im en tal  s tu d ies  an d   f ield   m ea s u r em en ts   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .     2 . 4 .     Wa t er   s o lub ility   ( S)  a nd   re la t iv s a t ura t i o ( RS)     W ater   co n ten in   tr an s f o r m er   o il  is   ty p ically   m ea s u r ed   in   p a r ts   p er   m illi o n   ( p p m )   u s in g   K ar Fis ch er   titra tio n ,   f o llo win g   I E C   6 0 8 1 4   o r   ASTM   D1 5 3 3   s tan d ar d s .   Ho wev er ,   th is   m eth o d   al o n d o es  n o ac c o u n f o r   th s atu r atio n   s tate  o f   th o il  a g iv en   tem p er atu r e.   T h er ef o r e,   r elativ s atu r atio n   ( R S)  an d   s o lu b ilit y   ( S)  ar e   u s ed   to   b etter   ass ess   m o is tu r r is k .   So lu b ilit y   ( S)  is   d ef i n ed   as  th m ax im u m   am o u n o f   wate r   t h at  ca n   d is s o lv in   o il  at   s p ec if ic   te m p er atu r e   an d   v ar ies  ex p o n e n tially   with   tem p er atu r e   [ 1 7 ] .   R elativ s atu r atio n   ( R S)  r ep r esen ts   th p er ce n ta g e   o f   th is   s o lu b ilit y   th at  is   cu r r en tly   o cc u p ied   b y   d is s o lv ed   m o i s tu r e.   R i s   p r ef er r ed   p ar am eter   f o r   ev alu atin g   tr a n s f o r m er   m o is tu r co n d itio n   b ec au s it  n o r m alize s   th e   p p m   v alu ac r o s s   d if f er e n o il  v o lu m es  an d   tr an s f o r m er   s izes.  I also   s h o ws  s tr o n g   co r r elatio n   with   d ielec tr ic  b r ea k d o w n   s tr en g th   an d   is   r eliab le  m etr ic  f o r   d ef in in g   m o is tu r th r esh o ld s   in   co n d itio n - b ased   m o n ito r in g   s y s tem s   [ 1 7 ] [ 1 2 ] .   Fu r th e r m o r e ,   R is   h ig h l y   s en s itiv to   tem p e r atu r e   f lu c tu atio n s ,   m ak in g   it   ess en tial  to   in ter p r et  m o is tu r d ata  in   co n ju n ctio n   with   th er m al  p r o f iles .   B y   co m b in in g   R with   d is s o lv ed   g as   an aly s is   ( DGA) ,   m o r co m p r eh en s iv p ictu r e   o f   i n s u latio n   h ea lth   ca n   b ac h iev e d .       3.   M ACH I N E   L E AR NUNG   P RE DI CT I O M O D E L S   3 . 1 .     I ntr o du ct io   Ma ch in lear n in g   ( ML )   h as  e m er g ed   as  p o wer f u d ata - d r i v en   ap p r o ac h   f o r   p r ed ictiv m ain ten an ce   an d   d iag n o s tics   in   elec tr ica s y s tem s ,   in clu d in g   p o wer   tr an s f o r m er s .   Un lik co n v en tio n al  r u le - b ase d   m o d elin g ,   ML   alg o r ith m s   ca n   lear n   co m p lex   r elatio n s h ip s   f r o m   em p ir ical   d ata  t h r o u g h   ad ap tiv p r o ce s s es,  o f f er in g   en h a n ce d   ac cu r ac y   i n   f o r ec asti n g   o p er atio n al  co n d itio n s .   ML   f r am ewo r k s   ar b r o ad ly   ca te g o r ized   in to   s u p er v is ed ,   u n s u p e r v is ed ,   an d   r ein f o r ce m en lear n in g .   I n   t h is   s t u d y ,   s u p e r v is e d   lea r n i n g   was e m p l o y e d   t o   b u il d   r e g r ess i o n   m o d e ls   t h a t p r e d i ct  t wo   c r iti ca i n d ic at o r s   o f   tr an s f o r m e r   in s u l ati o n   d e g r a d ati o n : m o is t u r ( M )   an d   d is s o l v e d   o x y g e n   ( O₂ ) .   T h m o d els   we r e   d e v el o p e d   u s in g   r e al - ti m d ata   c o ll ec t e d   o v e r   3 - y e a r   p e r i o d ,   en co m p ass i n g   4 8 , 0 0 0 +   h i g h - f r e q u e n c y   o b s er v a ti o n s .   I n p u ts   i n cl u d e d   te m p e r a tu r e ,   h y d r o g e n   c o n ce n t r a ti o n ,   r el ati v e   s a tu r ati o n ,   a n d   s o l u b il i ty f e at u r es s ele cte d   b ase d   o n   p h y s ic al   r el ev an ce   a n d   s tat is ti ca l   c o r r ela ti o n .     3 . 2 .     P er f o r m a nce  m e a s urem ent s   T o   ev alu ate  t h p e r f o r m an ce   o f   th p r ed ictiv e   m o d els,  s ev er al  well - estab lis h ed   r eg r ess io n   m etr ics   wer u s ed :   a.   R o o m ea n   s q u a r ed   e r r o r   ( R MSE ) Me asu r es  th s q u ar e   r o o o f   th a v er ag e   s q u ar e d   p r ed ictio n   er r o r s p en alize s   lar g d ev iatio n s .   b.   Me an   ab s o lu te  er r o r   ( MA E ) C o m p u tes  th av er ag o f   ab s o lu te  d if f er en ce s   b etwe en   p r e d icted   an d   ac tu al   v alu es; in ter p r etab le  a n d   less   s en s itiv to   o u tlier s .   c.   Me an   s q u ar ed   e r r o r   ( MSE ) : Sq u ar o f   R MSE ; p r o v id es scale - d ep en d en t e r r o r   m a g n itu d e .   d.   C o ef f icien o f   d eter m i n atio n   ( R ²) I n d icate s   th p r o p o r t io n   o f   v a r ian ce   i n   th e   d e p en d en v ar iab le  ex p lain ed   b y   th m o d el.   R ²  v alu es  clo s to   1   r ef lect  s t r o n g   m o d el   p er f o r m a n ce .   All  m etr ics  wer co m p u ted   u s in g   cr o s s - v alid atio n   to   en s u r r o b u s tn ess   an d   p r e v en o v er f itti n g   [ 1 8 ] [ 2 0 ] .     3 . 3 .     M o del v a lid a t io n   T o   en s u r r eliab ilit y   an d   g en er aliza tio n ,   two   v alid atio n   tec h n iq u es we r im p lem en ted :   a.   Ho ld - o u v alid atio n : th d ataset  was  in itially   s p lit in to   tr ain in g   ( 8 0 %)  an d   test in g   ( 2 0 %)  s e ts .   b.   K - Fo ld   cr o s s - v alid atio n :   th e   t r ain in g   d ata  was  f u r th e r   ev al u ated   u s in g   5 - f o ld   cr o s s - v alid a tio n ,   wh er th d ata  was  d iv id ed   in to   f iv s u b s ets.  T h m o d el  was  iter ativ el y   tr ain ed   o n   f o u r   s u b s ets  an d   v alid ated   o n   th f if th .   T h is   p r o ce s s   m itig ates m o d el  v ar ian ce   an d   e n s u r es c o n s is ten t e v alu atio n   [ 2 1 ] .   All  m o d elin g   a n d   v alid atio n   p r o ce s s es  wer co n d u cted   u s in g   MA T L AB s   r eg r ess io n   lear n er   ap p ,   wh ic h   s u p p o r ts   s tr ea m lin ed   m o d el  co m p ar is o n ,   h y p er p ar am eter   t u n in g ,   an d   v is u aliza tio n   [ 2 2 ] .     3 . 4 .     M a chine  lea rning   a lg o ri t hm s   R eg r ess io n   an aly s is   i s   u s ed   t o   in v esti g ate  th r elatio n s h ip   f u n ctio n   b etwe en   v ar iab les,   wh ich   is   ex p r ess   s ev er al  r eg r ess io n   alg o r ith m s   wer ev alu ated   to   id e n tify   th o p tim al  m o d el  f o r   ea ch   r esp o n s v ar iab le  ( m o is tu r an d   o x y g en ) .   T h ese  in clu d e:   a.   L in ea r   m o d els   L in ea r   r eg r ess io n   ( L R )   an d   its   v ar ian ts   ( in ter ac tio n ,   r o b u s t,  an d   s tep wis lin ea r )   ar in ter p r etab le  an d   co m p u tatio n ally   ef f icien t.  T h e y   m o d el  t h r esp o n s as a   lin ea r   co m b in atio n   o f   p r e d icto r s   [ 2 0 ] :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   1 - 9   4   ŷ = ( 1 , 2 , ,  ) +   ( 1 )     wh er ea s ;   ŷ   is   r esp o n s v ar iab le 1 , 2 , ,    ar e   p r e d icto r s ,   an d     is   r an d o m   er r o r .   b.   R eg r ess io n   tr ee s   ( R T s )   Fin e,   m ed iu m ,   a n d   c o ar s d ec is io n   tr ee s   s p lit  th d ataset  b ased   o n   p r ed icto r   th r esh o ld s .   T h ese  m o d els ar ea s y   to   in te r p r et  b u t m ay   o v er f it sma ll d atasets .   c.   E n s em b les o f   tr ee s   ( E o T s )   B ag g ed   tr ee s   an d   b o o s ted   tr ee s   co m b in m u ltip le  d ec is io n   tr ee s   to   im p r o v p r e d ictiv ac cu r ac y .   B ag g in g   r ed u ce s   v ar ian ce ,   wh ile  b o o s tin g   r e d u ce s   b ias th o u g h   b o th   in c r ea s co m p u tatio n   tim e.   d.   Su p p o r v ec to r   m ac h in es  ( SVMs)   L in ea r ,   p o l y n o m ial  ( q u ad r at ic/cu b ic) ,   an d   Ga u s s ian   k er n el  SVMs  m ap   in p u ts   in to   h ig h er - d im en s io n al  s p ac es  to   f in d   o p tim al  r eg r ess io n   b o u n d ar ies.  W h ile  p o wer f u l,  SVMs  ar m o r co m p u tatio n ally   d em an d in g   an d   s en s itiv to   p a r am eter   tu n in g .   e.   Gau s s ian   p r o ce s s   r eg r ess io n   ( GPR )   GPR   m o d els  u s k er n el - b ased   B ay esian   lear n in g   to   m ak e   p r o b a b ilis tic  p r ed ictio n s .   De s p ite  th eir   h ig h   ac c u r ac y ,   esp ec ially   with   lim ited   n o is y   d ata,   th ey   in cu r   h ig h   c o m p u tatio n al  co s t,  p ar t icu lar ly   with   lar g e   d atasets   [ 2 2 ] .       4.   CASE   S T UD AND  R E SU L T S   4 . 1 .     T ra ns f o rm er   un der  s t u dy   T h is   ca s s tu d y   f o cu s es  o n   th g en er ato r   s tep - u p   tr an s f o r m er   u n it  1   ( GSUT 1 )   at  Attar at   p o wer   co m p an y   ( APC O) ,   J o r d an ,   a   n ewly   co m m is s io n ed   u n it  en e r g ized   in   J u ly   2 0 2 0 .   T h tr an s f o r m er   is   r ated   at   3 4 0   MV A,   with   v o ltag r atin g   o f   ( 4 2 0 ± 8 × 1 . 2 5 %)/2 0   k V,   an d   em p lo y s   YNd 1 1   v ec to r   g r o u p   with   ONAN /ONA co o lin g .   I is   f illed   with   ap p r o x im ately   7 0 , 2 3 0   k g   o f   n a p h th e n ic - b ased   in s u latin g   o il  a n d   m an u f ac tu r ed   b y   T B E A.   De tailed   tech n ical  s p ec if icatio n s   ar p r esen ted   in   T a b le  1 ,   p r o v id in g   clea r   o p er atio n al  a n d   s tr u ctu r al  p r o f ile  o f   th tr an s f o r m er .   T h GSUT 1   is   eq u ip p ed   with   an   a d v an ce d   o n lin m o n ito r i n g   s y s tem   ( HAOZ HI   E L E C T R I C   m o d el    W - PD2 M)   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h is   d ev ice   co n tin u o u s ly   t r ac k s   k ey   f au lt  g ases   an d   m o i s tu r co n ten t   in   th e   o il,  in clu d in g Hy d r o g e n   ( H₂) ,   C ar b o n   Mo n o x id ( C O) ,   Me th an ( C H₄) ,   Ace ty len ( C ₂H₂ ) ,   E th y len ( C ₂H₄ ) ,   E th an ( C ₂H₆ ) ,   C ar b o n   Dio x id ( C O₂) ,   an d   Ox y g en   ( O₂) .   I also   m o n ito r s   o il  tem p e r atu r an d   r elativ e   h u m id ity .   I ts   co m p ac t   s ize,   lo co s t,  an d   h ig h   d ata  r eso lu ti o n   m a k it  well - s u ited   f o r   p r e d ictiv m ain ten an ce   ap p licatio n s .       T ab le  1 .   Un it1   GSUT   tech n ical  d ata   R a t e d   P o w e r   3 4 0   M V A   V o l t a g e   R a t i n g   ( 4 2 0 ± 8 × 1 . 2 5 %)/ 2 0   k V   V e c t o r   G r o u p   Y N d 1 1   R a t e d   F r e q u e n c y   5 0   H z   C o o l i n g   M o d e   O N A N / O N A F   ( 6 2 / 1 0 0 %)   M a n u f a c t u r e   TB EA   I n su l a t i o n   o i l   mass   7 0 2 3 0   k g   O i l   B a s e   N a p h t h e n i c           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   AT T AR AT   p o wer   p lan ( a)   u n it g en er ato r   s tep - u p   tr an s f o r m er   GSUT   an d   ( b )   o n l in k ey   f a u lt g as  an d   m o is tu r m o n ito r i n g   d e v i ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g - b a s ed   p r ed ictio n   o f m o is tu r a n d   o xy g en   in   a   la r g p o w er     ( Osa ma   T.  Gh a z a l )   5   4 . 2 .     DG a nd   m o is t ure  m o n it o ring   dev ice   T h m o n ito r in g   d ev ice   ca p tu r es  r ea d in g s   e v er y   3 0   m in u te s ,   g en er atin g   o v e r   4 8 , 0 0 0   o b s er v atio n s   s p an n in g   f r o m   J u ly   2 0 2 0   to   Au g u s 2 0 2 3 .   R aw  p ar am e ter s   in clu d e:   d is s o lv ed   o x y g en   ( O₂) ,   d is s o lv ed   h y d r o g en   ( H₂) ,   m o is tu r ( M) ,   an d   o il tem p e r atu r ( OT ) .   T o   en h a n ce   th f ea t u r s et,   two   d er iv e d   v ar ia b les we r ca lcu lated :   a.   S o l u b i l it y   ( S )   [ p p m ] :   T h e   m a x i m u m   w a t e r   s o l u b i l it y   i n   o i l   a t   a   g i v e n   t e m p e r a t u r e ,   c a l c u l a t e d   u s i n g   e m p i r i c al  t e m p e r a t u r e - s o l u b il i t y   r el a t i o n s   [ 1 7 ] .   b.   R elativ s atu r atio n   ( R S)  [ %]:   I n d icate s   m o is tu r e   lev el  as   f r ac tio n   o f   s atu r atio n ,   p r o v id in g   tem p e r atu r e - n o r m alize d   in s ig h t.   T h ese  f ea tu r es  o f f er   d ee p er   r ep r esen tatio n   o f   tr a n s f o r m er   in ter n al  co n d itio n s   an d   wer in teg r ated   as  p r ed icto r s   in   th e   ML   m o d el.     4 . 3 .     O bs er v a t io ns   s t a t is t ica l a na ly s is   B asic  s tatis t ical  d escr ip to r s   f o r   th m o n ito r e d   v a r iab les  ar s u m m ar ized   i n   T ab le  2 ,   in clu d in g   m in im u m ,   m e d ian ,   m a x im u m ,   an d   p e r ce n tag o f   o u tlier   v alu es.   Key   o b s er v atio n s :   a.   Mo is tu r ( M)   ex h i b ited   n a r r o o p er atio n al  r an g ( 4 . 8 8   to   1 2 . 6   p p m ) ,   with   m in im al  o u tlier s   ( 0 . 6 5 %).   b.   So lu b ilit y   ( S)  an d   o il tem p er at u r ( OT )   s h o wed   wid v a r iab i lity ,   r ef lectin g   f lu ctu atin g   en v i r o n m en tal/lo ad   co n d itio n s .   c.   R e l at i v e   s a t u r a ti o n   ( R S )   d i s p l ay e d   h i g h   s t a b i li t y   a n d   c o n s is t en c y ,   s u g g e s t i n g   e f f e ct i v e   m o is tu r e   e q u i l i b r i u m .   d.   Ox y g en   ( O₂)   r an g ed   s ig n if ica n tly   ( 5 1 4 . 6   to   1 0 2 3 . 8   p p m )   with   h ig h e r   o u tlier   p r esen ce   ( 2 4 %).   T h is   s tatis tical  f o u n d atio n   s u p p o r ts   th d ev el o p m en o f   r o b u s p r ed ictiv m o d els  an d   h ig h l ig h ts   k ey   d y n am ic   p ar am eter s .       T ab le  2 .   Un it1   GSUT   d ata  s tat is tical  s u m m ar y     M i n   M e d i a n   M a x   O u t l i e r s   [ %]   H 2   [ p p m]   0 . 1   1 . 4   1 1 . 3 2   5 . 7   O 2   [ p p m]   5 1 4 . 6 4   6 3 5 . 1 2   1 0 2 3 . 8   24   M   [ p p m]   4 . 8 8   7 . 6 6   1 2 . 6   0 . 6 5   O [ ° C ]   2 4 . 4 8   3 0 . 2 7   4 8 . 7 4   25   S   [ p p m]   6 6 . 3 6 2   8 3 . 6 5 4   1 6 5 . 6 2   2 4 . 6   R S   [ %]   6 . 3 9 9 9   8 . 4 6 5   1 0 . 6 6 9   0       4 . 4 .     O bs er v a t io ns   co rr ela t io n a nd   m o is t ure  equil ibr ium   T o   i d e n ti f y   in te r d e p e n d e n ci es  am o n g   p a r a m et er s ,   P ea r s o n   c o r r elat io n   m at r i x   w as  g e n er ate d   T a b l 3 .   No tab le  f in d in g s :   a.   Ox y g en   ( O₂)   ex h i b ited   s tr o n g   p o s itiv co r r elatio n s   with   m o is tu r ( r = 0 . 7 7 2 ) ,   tem p e r atu r e   ( r = 0 . 9 9 9 ) ,   an d   s o lu b ilit y   ( r = 0 . 9 9 6 ) .   b.   Mo is tu r ( M)   co r r elate d   m o d e r ately   with   o il  tem p er atu r ( r = 0 . 7 4 6 )   an d   s o lu b ilit y   ( r = 0 . 7 4 4 ) ,   s u g g esti n g   a   th er m al  co u p lin g   ef f ec t.   c.   Hy d r o g e n   ( H₂)   h ad   m o d est  co r r elatio n s   with   o th e r   v ar ia b les,  r ef lectin g   its   p o s s ib le  g en er atio n   f r o m   s ep ar ate  f au lt m ec h a n is m s .   d.   R elativ s atu r atio n   ( R S)  s h o wed   wea k   n eg ativ e   co r r elatio n s   with   all  o th er   p ar a m eter s ,   p ar ticu lar ly   with   tem p er atu r a n d   s o lu b ilit y ,   co n s is ten t w ith   m o is tu r eq u ilib r iu m   b eh a v io r .   T o   f u r th er   in v esti g ate  m o is tu r b alan ce   in   t h o il p ap er   in s u latio n   s y s tem ,   v alu es  wer e   p r o jecte d   o n   Oo m m en s   eq u ilib r iu m   cu r v f o r   lo w - m o is tu r r e g io n s   Fig u r 2 .   T h is   illu s tr ates  h o m o is tu r c o n ten t   f o llo ws  p r ed ictab le  th er m al  d y n am ics  b ased   o n   eq u ilib r i u m   th eo r y   [ 2 3 ] [ 2 4 ] .   T h c u r v r ein f o r ce s   th e   in ter p r etatio n   th at  in cr ea s ed   tem p er atu r d r i v es  m o is tu r in to   th o il  p h ase,   wh ich   is   th e n   ca p tu r ed   b y   r ea l - tim m o n ito r i n g .   T h ese  f i n d in g s   also   ju s tify   th e   in clu s io n   o f   s o lu b ilit y   a n d   R as  f ea t u r e s   in   th p r ed ictiv e   m o d els.       T ab le  3 .   Un it1   GSUT   d ata  c o r r elatio n   m atr ix     H2   O2   M   OT   S   RS   H2   1   0 . 5 2 8   0 . 3 9 2   0 . 5 2 9   0 . 5 3 6   - 0 . 1 6 2   O2   0 . 5 2 8   1   0 . 7 7 2   0 . 9 9 9   0 . 9 9 6   - 0 . 2 5 7   M   0 . 3 9 2   0 . 7 7 2   1   0 . 7 4 6   0 . 7 4 4   0 . 4 0 9 3   OT   0 . 5 2 9   0 . 9 9 9   0 . 7 4 6   1   0 . 9 9 7   - 0 . 2 9 4   S   0 . 5 3 6   0 . 9 9 6   0 . 7 4 4   0 . 9 9 7   1   - 0 . 2 9 6   RS   - 0 . 1 6 2   - 0 . 2 5 7   0 . 4 0 9   - 0 . 2 9 4   - 0 . 2 9   1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   1 - 9   6       Fig u r 2 .   Mo is tu r c o n ce n t r atio n   p r o jectio n   o n   Oo m m e n s   c u r v f o r   lo m o is tu r r eg i o n   o f   m o is tu r eq u ilib r iu m   f o r   p ap er - o il - s y s tem       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   5 . 1 .     O v er a ll  m o del per f o rma nce   T ab le  4   p r esen ts   k ey   p er f o r m an ce   m etr ics R ²,   R M SE,   an d   MA E f o r   all  ev alu at ed   m ac h in lear n in g   m o d els,   in clu d in g   lin ea r   r eg r ess io n   ( L R ) ,   r eg r ess io n   tr ee s   ( R T ) ,   E n s em b les,   SVMs,  an d   GPR .   L in ea r   r eg r ess io n   ac h iev ed   ex ce p tio n al  ac cu r ac y   with   R ²  0 . 9 9 5 ,   R MSE   0 . 0 5 8 9   p p m   f o r   O₂,   an d   R MSE   0 . 0 1 5 3   p p m   f o r   m o is tu r e   ( M) .   Mo r co m p lex   m o d els  lik GPR   p r o d u ce d   s im ilar   ac cu r ac y   b u t   in cu r r ed   s ig n if ican tly   h ig h er   c o m p u tatio n al  co s t a n d   tr ain in g   tim e.   T h s im p licity   an d   co m p u tati o n al  ef f icien cy   o f   L R ,   co m b i n ed   with   its   ac cu r ac y ,   m ak it  th m o s t   p r ac tical  ch o ice   f o r   r ea l - tim e   d ep lo y m e n t.  T h h o ld - o u test   r esu lts ,   v alid ated   u s in g   K - f o l d   cr o s s - v alid atio n ,   in d icate   r o b u s t g en er aliza b ilit y .       T ab le  4 .   Ox y g en / m o is tu r p r e d ictio n   m ac h in e   lear n in g   alg o r ith m   tr ain in g   r esu lts     O x y g e n   M o i st u r e   M o d e l   R M S E   R 2   M S E   M A E   R M S E   R 2   M S E   M A E   LR   Li n e a r   0 . 0 5 8 8 8   1   0 . 0 0 3 4 6 7   0 . 0 5 0 6 8 6   0 . 0 1 5 3 0 4   1   0 . 0 0 0 2 3 4 2 2   0 . 0 1 3 1 4 2   I n t e r a c t i o n s   l i n e a r   0 . 0 5 8 8 7 7   1   0 . 0 0 3 4 6 7   0 . 0 5 0 6 8 3   2 . 4 1 8 3 e - 5   1   5 . 8 4 3 e - 10   2 . 0 6 9 e - 5   R o b u st   l i n e a r   0 . 0 5 8 8 8 1   1   0 . 0 0 3 4 6 7   0 . 0 5 0 6 8 7   0 . 0 1 5 3 0 5   1   0 . 0 0 0 2 3 4 2 6   0 . 0 1 3 1 3 8   S t e p w i se   l i n e a r   0 . 0 5 8 8 7 8   1   0 . 0 0 3 4 6 7   0 . 0 5 0 6 8 2   2 . 4 4 2 8 e - 5   1   5 . 9 6 7 2 e - 10   2 . 0 9 7 e - 5   R Ts   F i n e   t r e e   1 . 2 4 8 6   1   1 . 5 5 9   0 . 9 3 9 6 1   0 . 0 3 9 6 3 4   1   0 . 0 0 1 5 7 0 8   0 . 0 2 8 6 8 1   M e d i u t r e e   1 . 2 5 9 5   1   1 . 5 8 6 2   0 . 9 4 1 6 7   0 . 0 4 2 2 9 3   1   0 . 0 0 1 7 8 8 7   0 . 0 2 9 6 2 7   C o a r se  t r e e   1 . 3 2 8 4   1   1 . 7 6 4 7   0 . 9 6 3 1 6   0 . 0 6 2 2 3 1   1   0 . 0 0 3 8 7 2 8   0 . 0 3 9 9 8 3   Eo Ts   B o o st e d   Tr e e s   2 8 . 8 0 2   0 . 8 8   8 2 9 . 5 7   2 8 . 4 9 2   0 . 3 4 8 6   0 . 9 3   0 . 1 2 1 5 2   0 . 3 2 6 6 4   B a g g e d   Tr e e s   0 . 6 5 2 2 2   1   0 . 4 2 5 3 8   0 . 4 0 3 1 2   0 . 0 2 6 7 1 3   1   0 . 0 0 0 7 1 3 5 7   0 . 0 1 7 1 6 5   S V M   Li n e a r   S V M   3 . 9 1 9 9   1   1 5 . 3 6 6   3 . 5 4 1 6   0 . 0 5 6 0 4 3   1   0 . 0 0 3 1 4 0 9   0 . 0 4 4 6 4 6   Q u a d r a t i c   S V M   2 . 9 0 9 7   1   8 . 4 6 6 1   2 . 1 6 2 9   0 . 0 9 6 8 7 8   0 . 9 9   0 . 0 0 9 3 8 5 3   0 . 0 8 8 7 6   C u b i c   S V M   4 . 4 1 8 9   1   1 9 . 5 2 7   4 . 1 3 4 9   0 . 1 0 2 7 7   0 . 9 9   0 . 0 1 0 5 6 1   0 . 0 8 9 4 6 7   F i n e   G a u ssi a n   S V M   6 . 6 6 7 9   0 . 9 9   4 4 . 4 6 1   4 . 4 6 7 9   0 . 1 1 2 3 6   0 . 9 9   0 . 0 1 2 6 2 6   0 . 0 9 2 9 8 3   M e d i u m G a u ss i a n   S V M   3 . 3 7 9 4   1   1 1 . 4 2   2 . 6 3 7 4   0 . 0 6 6 3 1 8   1   0 . 0 0 4 3 9 8 1   0 . 0 5 5 1 9   C o a r se  G a u ss i a n   S V M   4 . 9 0 2   1   2 4 . 0 3   4 . 5 9 4 1   0 . 0 8 0 8 0 4 6 1   1   0 . 0 0 6 4 7 3 9   0 . 0 0 6 4 7 3 9   G P R   R a t i o n a l   Q u a d r a t i c   0 . 0 5 8 9 8 8   1   0 . 0 0 3 4 8 0   0 . 0 5 7 4 1   0 . 0 0 1 2 5 8 2   1   1 . 5 8 2 9 e - 6   0 . 0 0 0 9 3 8 5 6   S q u a r e d   E x p o n e n t i a l   0 . 0 5 8 9 8 2   1   0 . 0 0 3 4 7 9   0 . 0 5 0 7 4 5   0 . 0 0 1 0 8 6 4   1   1 . 1 8 0 4 e - 6   0 . 0 0 0 8 2 4 8 4   M a t e r n   5 / 2   0 . 4 1 4 4 1   1   0 . 1 7 1 7 4   0 . 0 6 3 8 2 7   0 . 0 0 6 4 5 2 6   1   4 . 1 6 3 6 e - 5   0 . 0 0 4 7 6 4   Ex p o n e n t i a l   G P R   0 . 0 5 8 9 8 8   1   0 . 0 0 3 4 8 0   0 . 0 5 7 4 1   0 . 0 0 5 2 5 1 4   1   2 . 7 5 7 7 e - 5   0 . 0 0 0 5 5 9 9 6 4       5 . 2 .     Co m pa ra t iv a na ly s is   wit h r ec ent   s t ud ies   Ou r   r es u lts   d e m o n s t r a te  m e a n i n g f u l   im p r o v em e n ts   o v e r   r ec e n t   lit e r at u r e ,   s t u d y   [ 2 5 ]   c o n d u c te d   co m p r eh e n s i v e   r e v i ew   o f   m o i s tu r e   d e tec ti o n   te ch n i q u es   a n d   n o te d   l im i tat io n s   i n   ap p l y in g   M L   t o   o p e r at io n al   tr a n s f o r m e r   d at a .   B y   c o n tr ast ,   o u r   w o r k   l e v e r a g es   r ea l - t im e,   lo n g - te r m   m o n it o r i n g   d ata   a n d   a d v a n c e d   f ea tu r en g i n e er in g   ( R S,   s o lu b i lit y ) ,   s u r p ass i n g   p r ev io u s   a p p r o a c h es   i n   r ea l is m   a n d   ac c u r ac y .   T h is   c o n t r i b u ti o n   p o s iti o n s   o u r   s t u d y   as  p i o n e e r i n g   a p p li ca ti o n   o f   M L   wit h   lo n g - t e r m ,   f i el d - b as e d   t r an s f o r m er   d at a.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g - b a s ed   p r ed ictio n   o f m o is tu r a n d   o xy g en   in   a   la r g p o w er     ( Osa ma   T.  Gh a z a l )   7   5 . 3 .     T im e - s er ies pa t t er ns   a nd   ph y s ica l in s ig hts   Fig u r es  3   an d   4   p r esen th te m p o r al  p r o f iles   o f   m o is tu r ( M)   an d   o x y g e n   ( O₂) m o is tu r g en er ally   in cr ea s es  in   co o ler   m o n th s ,   c o n s is ten with   tem p er atu r e - d r iv en   s o lu b ilit y   ch a n g es  an d   t h o b s er v e d   r elativ s atu r atio n   ( R S)  b e h av io r ,   wh i le  o x y g en   s h o ws  p er io d ic  f l u ctu atio n s   lik ely   attr ib u tab le  t o   s y s tem   b r ea t h in g   an d   am b ie n t in g r ess /co n tam in atio n .   T h s tr o n g   n eg ativ c o r r elat io n   b etwe en   R an d   OT   in   T ab le  3   s u p p o r ts   th t h er m o d y n a m ic  p r in cip le:  h ig h er   o il  te m p er at u r es  in cr ea s s o lu b ilit y ,   th e r e b y   r e d u cin g   r elativ e   s atu r atio n .   T h ese  f in d i n g s   alig n   with   ea r ly   th eo r etica p r ed ictio n s   ab o u m o is tu r eq u il ib r iu m   in   tr an s f o r m er   o il p ap er   s y s tem s .   Ou r   ML   m o d els ef f ec tiv ely   ca p tu r th e s d y n am ics,  en h a n cin g   i n ter p r etab ilit y .           ( a)   ( c)     Fig u r 3 .   Per f o r m an c o f   t h l in ea r   r eg r ess io n   m o d el  f o r   m o is tu r p r ed ictio n   ( a)   m o is tu r l in ea r   r eg r ess io n   r esp o n s p lo t a n d   ( b )   m o is tu r e   lin ea r   r eg r ess io n   p r ed icted   v s   ac tu al  p lo t lin ea r   r e g r ess io n   r e s p o n s p lo t           ( a)   ( c)     Fig u r 4 .   Per f o r m an c o f   t h l in ea r   r eg r ess io n   m o d el  f o r   d is s o lv ed   o x y g en   O 2   p r ed ictio n   ( a)   d is s o lv ed   o x y g e n   (O 2 lin ea r   r eg r ess io n   r esp o n s p lo t,  ( b )   d is s o lv ed   o x y g en ,   ( o 2 )   lin ea r   r eg r ess io n   p r ed icted   v s   ac tu al  p lo t lin ea r   r e g r ess io n   r esp o n s e   p lo t       6.   CO NCLU SI O N   I n   c o n clu s io n ,   th e   p r o p o s ed   ML   f r am ewo r k led   b y   tr a n s p ar en t,  h ig h - f id elity   lin ea r   r eg r ess io n   b aselin e d eliv er s   r eliab le,   r e al - tim p r e d ictio n   o f   tr an s f o r m er   m o is tu r an d   o x y g en   th a tr an s lates  d ir ec tly   in to   o p er atio n s s ch ed u lin g   d eh u m id if icatio n   o r   o il  f iltra tio n   wh en   th r esh o l d s   ar ap p r o ac h e d ,   in itiatin g   s ea lin g   in ter v en tio n s   wh en   o x y g en   tr e n d s   r is e,   an d   o p tim izin g   m ain ten an ce   in te r v als  to   r ed u ce   a v o id a b le  co s ts .   W h ile  f in d in g s   ar e   b ase d   o n   a   s in g le  GSUT   an d   wo u l d   b e n ef it  f r o m   v alid atio n   ac r o s s   d iv er s u n its   an d   co o lin g   s ch em es,  th e   ap p r o ac h   is   r ea d ily   ex ten s ib le  th r o u g h   ad d itio n al  f ea tu r es  ( e. g . ,   f u r an ,   p ar tial  d is ch ar g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   1 - 9   8   in d icato r s )   an d   m o r ex p r ess iv tem p o r al  m o d els  ( e. g . ,   t r a n s f o r m er - s ty le  a r ch itectu r es)  f o r   lo n g er - h o r iz o n   f o r ec asti n g   a n d   an o m al y   d e tectio n .   Ov er all,   th is   wo r k   ad v an ce s   b e y o n d   lab o r ato r y - ce n tr ic  s tu d ies  b y   ex p lo itin g   life tim f ield   d ata,   d em o n s tr atin g   p r ac tical  v iab ili ty   f o r   c o n d itio n - b ased   m ai n ten an ce ,   an d   lay in g   a   clea r   p ath   to war d   s ca lab le,   in t ellig en t tr an s f o r m er   ass et  m an ag em en t.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   wo u ld   lik e   to   th an k   AT T AR AT   Po wer   C o m p an y   ( APC O)   an d   AT T AR AT   Op er atio n   an d   Ma in ten an ce   C o m p an y   ( OM C O)   m an ag em en t f o r   th eir   en co u r ag e m en t a n d   s u p p o r t in   ac co m p lis h in g   th is   s tu d y   an d   t h eir   ap p r o v al  o f   s u b m itti n g   th is   p ap er   f o r   p u b licatio n .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   R .   A r sad   e t   a l . ,   W a t e r   c o n t e n t   i n   t r a n sf o r mer  i n s u l a t i o n   sy s t e m :   a   r e v i e w   o n   t h e   d e t e c t i o n   a n d   q u a n t i f i c a t i o n   met h o d s ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   4 ,   p .   1 9 2 0 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 6 0 4 1 9 2 0 .   [ 2 ]   R .   L i a o ,   Y .   L i n ,   P .   G u o ,   H .   Li u ,   a n d   H .   X i a ,   T h e r ma l   a g i n g   e f f e c t s o n   t h e   mo i s t u r e   e q u i l i b r i u c u r v e s o f   m i n e r a l   a n d   mi x e d   o il - p a p e r   i n s u l a t i o n   s y st e ms,”   I E EE  T r a n sa c t i o n o n   D i e l e c t ri c a n d   El e c t ri c a l   I n su l a t i o n ,   v o l .   2 2 ,   n o .   2 ,   p p .   8 4 2 8 5 0 ,   A p r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TD EI . 2 0 1 5 . 7 0 7 6 7 8 3 .   [ 3 ]   W .   S i k o r sk i ,   K .   W a l c z a k ,   a n d   P .   P r z y b y l e k ,   M o i st u r e   m i g r a t i o n   i n   a n   o i l - p a p e r   i n s u l a t i o n   sy s t e i n   r e l a t i o n   t o   o n l i n e   p a r t i a l   d i s c h a r g e   m o n i t o r i n g   o f   p o w e r   t r a n sf o r mers ,   E n e r g i e s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 2 ,   p .   1 0 8 2 ,   D e c .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 9 1 2 1 0 8 2 .   [ 4 ]   A .   V a t sa ,   A .   S .   H a t i ,   V .   B o l s h e v ,   A .   V i n o g r a d o v ,   V .   P a n c h e n k o ,   a n d   P .   C h a k r a b a r t i ,   D e e p   l e a r n i n g - b a s e d   t r a n sf o r mer  m o i s t u r e   d i a g n o st i c u s i n g   l o n g   s h o r t - t e r m   me mo r y   n e t w o r k s ,   En e rg i e s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p .   2 3 8 2 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 6 0 5 2 3 8 2 .   [ 5 ]   C .   W e i g e n   a n d   L.   Q i a n g ,   O n - l i n e   mo n i t o r i n g   mo d e l   b a s e d   o n   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   m o i s t u r e   c o n t e n t   i n   t r a n sf o r mer  o i l   ( i n   C h i n e se),   H i g h   V o l t a g e   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   3 3 ,   n o .   5 ,   p p .   7 3 7 8 ,   2 0 0 7 .   [ 6 ]   V .   V .   V a sy l e v sk y ,   O .   O .   K a p l i e n k o ,   a n d   S .   I .   S h y l o , ,   A p p l i c a t i o n   o f   n e u r a l   n e t w o r k t o   p r e d i c t   t h e   m o i s t u r e   c o n t e n t   i n   o i l - f i l l e d   p o w e r   t r a n sf o r mers   i n s u l a t i o n ,   B u l l e t i n   o f   N T U   K h PI .   S e r i e s:   Pro b l e m s   o f   El e c t r i c a l   Ma c h i n e s   a n d   A p p a ra t u Pe r f e c t i o n .   T h e   T h e o ry  a n d   Pr a c t i c e ,   v o l .   0 ,   n o .   2 ,   p p .   8 1 2 ,   D e c .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 2 0 9 9 8 / 2 0 7 9 - 3 9 4 4 . 2 0 1 9 . 2 . 0 2 .   [ 7 ]   M .   W a n g ,   A .   J.  V a n d e r ma a r ,   a n d   K .   D .   S r i v a st a v a ,   R e v i e w   o f   c o n d i t i o n   a ssessm e n t   o f   p o w e r   t r a n sf o r mers   i n   ser v i c e ,   I EEE   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n   M a g a zi n e ,   v o l .   1 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 2 5 ,   N o v .   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M EI . 2 0 0 2 . 1 1 6 1 4 5 5 .   [ 8 ]   N .   B a k a r ,   A .   A b u - S i a d a ,   a n d   S .   I sl a m,  A   r e v i e w   o f   d i sso l v e d   g a a n a l y si me a su r e me n t   a n d   i n t e r p r e t a t i o n   t e c h n i q u e s ,   I E EE   El e c t r i c a l   I n s u l a t i o n   M a g a zi n e ,   v o l .   3 0 ,   n o .   3 ,   p p .   3 9 4 9 ,   M a y   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M EI . 2 0 1 4 . 6 8 0 4 7 4 0 .   [ 9 ]   S .   S i sw a n t o ,   A .   I n d a r t o ,   R .   R a h m a t u l l a h ,   a n d   C .   H u d a y a ,   Th e   e f f e c t o f   d r y i n g   t i m e   d u r i n g   m a n u f a c t u r i n g   p r o c e ss   o n   p a r t i a l   d i s c h a r g e   o f   8 3 . 3   m v a   2 7 5 / 1 6 0   k v   p o w e r   t r a n sf o r mer,   MA T E C   W e b   o f   C o n f e re n c e s ,   v o l .   2 1 8 ,   p .   4 0 0 8 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 5 1 / ma t e c c o n f / 2 0 1 8 2 1 8 0 4 0 0 8 .   [ 1 0 ]   J.  A u b i n   e t   a l . ,   M o i s t u r e   e q u i l i b r i u m   a n d   mo i st u r e   mi g r a t i o n   w i t h i n   t r a n sf o r mer  i n s u l a t i o n   sy s t e ms ,   El e c t ra ,   n o .   2 3 8 ,   2 0 0 8 .   [ 1 1 ]   S .   A b d i ,   L.   S a f i d d i n e ,   A .   B o u b a k e u r ,   a n d   A .   H a d d a d ,   Th e   e f f e c t   o f   w a t e r   c o n t e n t   o n   t h e   e l e c t r i c a l   p r o p e r t i e s   o f   t r a n sf o r mer   o i l ,   i n   L e c t u r e   N o t e i n   El e c t r i c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   5 9 9   LN EE ,   S p r i n g e r   I n t e r n a t i o n a l   P u b l i s h i n g ,   2 0 2 0 ,   p p .   5 1 8 5 2 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 3 1 6 8 0 - 8 _ 5 2 .   [ 1 2 ]   I .   S .   C 5 7 . 1 0 6 TM - 2 0 0 2 ,   I EEE  g u i d e   f o r   a c c e p t a n c e   a n d   ma i n t e n a n c e   o f   i n su l a t i n g   o i l   i n   e q u i p m e n t ,   C o m m u n i c a t i o n S o c i e t y   v o l .   2 0 0 2 ,   n o .   A p r i l ,   p p .   1 3 4 ,   2 0 0 3 .   [ 1 3 ]   S .   S .   D e ss o u k y ,   A .   E.   K a l a s,  R .   A .   A .   El - A a l ,   a n d   A .   M .   M .   H a ssa n ,   S t u d y   a n d   e x a m i n a t i o n   o f   t r a n sf o r mer  o i l   w h i l e   e x p o se d   t o   a i r   d u r i n g   o p e r a t i o n ,   i n   2 0 1 7   1 9 t h   I n t e rn a t i o n a l   Mi d d l e - Ea s t   P o w e S y st e m C o n f e r e n c e ,   ME P C O N   2 0 1 7   -   P ro c e e d i n g s ,   D e c .   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 8 - F e b r u a r y ,   p p .   4 4 5 4 5 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M EPCO N . 2 0 1 7 . 8 3 0 1 2 1 8 .   [ 1 4 ]   Y .   D u ,   M o i st u r e   e q u i l i b r i u i n   t r a n sf o r mer  p a p e r - o i l   s y s t e ms ,   I E EE  E l e c t ri c a l   I n su l a t i o n   M a g a z i n e ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 2 0 ,   Jan .   1 9 9 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 5 7 . 7 4 4 5 8 5 .   [ 1 5 ]   C I G R E ,   M o i st u r e   e q u i l i b r i u m a n d   m o i s t u r e   mi g r a t i o n   w i t h i n   t r a n sf o r mer  i n su l a t i o n   s y st e ms,”   C I G R E,   n o .   3 4 9 ,   2 0 0 8 .   [ 1 6 ]   S .   T e n b o h l e n   a n d   M .   K o c h ,   A g i n g   p e r f o r ma n c e   a n d   m o i st u r e   so l u b i l i t y   o f   v e g e t a b l e   o i l s   f o r   p o w e r   t r a n sf o r mers ,   I EE E   T ra n s a c t i o n o n   P o w e r De l i v e r y ,   v o l .   2 5 ,   n o .   2 ,   p p .   8 2 5 8 3 0 ,   A p r .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPW R D . 2 0 0 9 . 2 0 3 4 7 4 7 .   [ 1 7 ]   L.   R .   L e w a n d ,   U n d e r st a n d i n g   w a t e r   i n   t r a n sf o r m e r   sy st e ms:  Th e   r e l a t i o n sh i p   b e t w e e n   r e l a t i v e   sat u r a t i o n   a n d   p a r t s   p e r   mi l l i o n   ( p p m) ,   N ETA  W o rl d   J o u r n a l ,   v o l .   1 ,   n o .   4 ,   2 0 0 2 .   [ 1 8 ]   J.  B r o w n l e e ,   Ma c h i n e   l e a r n i n g   m a s t e ry  w i t h   Py t h o n .   M e l b o u r n e ,   A u st r a l i a :   M a c h i n e   Le a r n i n g   M a s t e r y ,   2 0 1 6 .   [ 1 9 ]   T.   C h a i   a n d   R .   R .   D r a x l e r ,   R o o t   me a n   s q u a r e   e r r o r   ( R M S E)   o r   me a n   a b s o l u t e   e r r o r   ( M A E) ?   - A r g u m e n t s a g a i n st   a v o i d i n g   R M S E   i n   t h e   l i t e r a t u r e ,   G e o sc i e n t i f i c   M o d e l   D e v e l o p m e n t ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 4 7 1 2 5 0 ,   J u n .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 5 1 9 4 / g m d - 7 - 1 2 4 7 - 2 0 1 4 .   [ 2 0 ]   G .   Ja mes,   D .   W i t t e n ,   T .   H a st i e ,   a n d   R .   Ti b s h i r a n i ,   A n   i n t r o d u c t i o n   t o   st a t i st i c a l   l e a r n i n g :   w i t h   a p p l i c a t i o n s   i n   R ,   v o l .   1 0 3 .   N e w   Y o r k :   S p r i n g e r ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 1 - 4 6 1 4 - 7 1 3 8 - 7.   [ 2 1 ]   R .   K o h a v i ,   A   st u d y   o f   c r o ss - v a l i d a t i o n   a n d   b o o t st r a p   f o r   a c c u r a c y   e s t i m a t i o n   a n d   m o d e l   se l e c t i o n ,   i n   Pr o c e e d i n g o f   t h e   1 4 t h   I n t e r n a t i o n a l   J o i n t   C o n f e r e n c e   o n   A rt i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   ( I J C AI ) ,   1 9 9 5 ,   p p .   1 1 3 7 1 1 4 3 .   [ 2 2 ]   M a t h W o r k s ,   R e g r e s si o n   l e a r n e r   a p p ,   M a t h W o r k s ,   2 0 2 3 .   h t t p s: / / w w w . m a t h w o r k s.c o m / h e l p / s t a t s/ r e g r e s si o n - l e a r n e r - a p p . h t ml   [ 2 3 ]   O .   R o i z m a n ,   V .   D a v y d o v ,   a n d   B .   W a r d ,   W a t e r - in - p a p e r   a c t i v i t y :   A   n e w   a p p r o a c h   f o r   m o i s t u r e   ma n a g e m e n t   i n   t r a n sf o r mers ,   En e r g i e s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   3 ,   p .   1 0 5 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 6 0 3 1 0 5 2 .   [ 2 4 ]   B .   G a r c í a ,   J.   C .   B u r g o s ,   Á .   M .   A l o n s o ,   a n d   J.  S a n z ,   A   m o i s t u r e - in - o i l   m o d e l   f o r   p o w e r   t r a n sf o r mer  mo n i t o r i n g   -   P a r t   I :   Th e o r e t i c a l   f o u n d a t i o n ,   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   Po w e r   D e l i v e ry ,   v o l .   2 0 ,   n o .   2   I I ,   p p .   1 4 1 7 1 4 2 2 ,   A p r .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPW R D . 2 0 0 4 . 8 3 2 3 6 6 .   [ 2 5 ]   Y .   D u ,   A .   V .   M a mi s h e v ,   B .   C .   Le si e u t r e ,   M .   Za h n ,   a n d   S .   H .   K a n g ,   M o i st u r e   so l u b i l i t y   f o r   d i f f e r e n t l y   c o n d i t i o n e d   t r a n sf o r me r   o i l s,”   I EEE   T ra n s a c t i o n s   o n   D i e l e c t ri c s a n d   E l e c t r i c a l   I n s u l a t i o n ,   v o l .   8 ,   n o .   5 ,   p p .   8 0 5 8 1 1 ,   2 0 0 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 9 4 . 9 5 9 7 0 6 .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g - b a s ed   p r ed ictio n   o f m o is tu r a n d   o xy g en   in   a   la r g p o w er     ( Osa ma   T.  Gh a z a l )   9   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       O sa m a   T .   G h a z a         is  a   se n i o r   OT  c y b e rse c u rit y   a n d   DCS  e n g i n e e with   o v e 1 4   y e a rs  o e x p e rien c e   in   th e   p o w e g e n e ra ti o n   se c to r.   He   h o l d a n   M . S c .   in   m e c h a tro n ics   e n g in e e rin g   a n d   a   B. S c .   i n   e lec tri c a p o we e n g in e e rin g   fro m   Al - Ba lq a ’a   Ap p li e d   Un i v e rsity ,   Jo rd a n .   Cu rre n tl y   se rv in g   a t   Attara Op e ra ti o n   a n d   M a i n ten a n c e   Co m p a n y ,   h e   lea d s   c y b e rse c u rit y   a n d   c o n tro s y ste m   e ffo rts  fo a   2 × 2 7 0   M o il   sh a le  th e rm a p o we p lan t .   His   e x p e rti se   i n c lu d e s   OT  c y b e rse c u rit y ,   DCS,   P LCs,   S CAD A,   a n d   m a c h i n e   lea rn i n g   fo r   p re d ictiv e   m a in ten a n c e   a n d   p ro c e ss   o p ti m iza ti o n .   Os a m a   is a   G ICS P - c e rti fied   p ro fe s sio n a l,   h a s   c o m p lete d   a d v a n c e d   ICS   c y b e rse c u rit y   train i n g   fr o m   DH S - CIS A   a n d   S AN S ,   a n d   h a a u t h o re d   se v e ra p u b li c a ti o n i n   c o m p u ter  sc ien c e   a n d   m a c h in e   lea rn in g .   H e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   o sa m a . g h a z a l@a o m . c o m . jo .         Mo h a m m e d   S .   As sa f           is  a   se n io e lec tri c a m a in ten a n c e   e n g i n e e a Attara t   Op e ra ti o n   a n d   M a i n ten a n c e   Co m p a n y   (OMCO),   wi th   o v e 1 3   y e a rs  o f   e x p e rien c e   in   p o we r   p lan ts.   He   h o l d a   B . S c .   in   e lec tri c a p o we e n g i n e e rin g   fr o m   Al - B a lq a ’a   Ap p l ied   U n iv e rsit y   i n   Jo rd a n .   His   e x p e rti se   c o v e rs  k e y   p o we p lan t   e q u ip m e n t,   i n c lu d i n g   g e n e ra t o rs,  tra n sfo rm e rs,   p ro tec ti o n   s y ste m s,  M sw it c h g e a rs,  a n d   e m e rg e n c y   p o we su p p li e s.  M o h a m m e d   is  a   c e rti fie d   m a in ten a n c e   a n d   re l iab il it y   p ro f e ss io n a (CM RP )   a n d   a   c e rti fied   e m e rg e n c y   p o we sy ste m s   sp e c ialist  (CEP S S ).   He   is  t h e   a u th o o two   b o o k o n   tran sfo r m e tes ti n g ,   i n c lu d in g   p o we r   tran sfo rm e rs  e lec tri c a tes ti n g   h a n d b o o k m a ste rin g   se v e n   e lec tri c a tes ts .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il m o h a m m a d . a ss a f@a o m . c o m . jo .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.