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 .   4 A u g u s t   20 2 6 ,   p p .   1 735 ~ 1 7 5 4   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 4 . pp 1 7 3 5 - 1 7 5 4           1735       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   A new  diag no stic  metho d bas ed on   supp o rt  v ector  m a chine f o sho rt  circui w ind ing  f a ults in  indu ction mo tors       H icha m   Z a im en¹,   T a wf ik   T hela idjia ²,   M a k hlo uf  Cho uk ,   Abdu rr a hm a n Üns a l⁴   1 La b o r a t o r y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   El e c t r o n i c   a n d   R e n e w a b l e   E n e r g y ,   U n i v e r s i t y   o f   S o u k   A h r a s,  S o u k   A h r a s,  A l g e r i a     2 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   S o u k   A h r a s,   S o u k   A h r a s,  A l g e r i a   3 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 ,   U n i v e r si t y   o f   J i j e l ,   Ji j e l ,   A l g e r i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   K ü t a h y a   D u ml u p i n a r   U n i v e r si t y ,   K ü t a h y a ,   Tu r k e y       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   5 ,   2 0 2 6   R ev is ed   Ma y   1 5 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 2 2 ,   2 0 2 6       In ter - tu r n   sh o r c ircu it (IT S Cs in   in d u c ti o n   m o to (IM wi n d in g a re   a m o n g   th e   m o st  c rit ica a n d   fre q u e n fa u lt in   i n d u strial  e n v iro n m e n ts,  a s   th e y   c a n   ra p i d l y   e v o l v e   in to   se v e re   d a m a g e ,   lea d in g   t o   u n p lan n e d   d o wn t ime   a n d   c o stly   m a in te n a n c e .   To   e n h a n c e   th e   re li a b il it y   o IM s,  t h is  p a p e r   p ro p o se a   m a c h in e   lea rn in g b a se d   d iag n o sis   m e th o d   d e d ica ted   to   ITS C   fa il u re s.  Th e   d e v e lo p e d   d iag n o sti c   to o c o m b i n e a   su p p o rt  v e c to r   m a c h in e   (S VM)  c las sifier  with   F ish e r’s   ra ti o   ( F R) - b a se d   fe a tu re   se lec ti o n .   T h e   p ro p o se d   fra m e wo rk   u se e x p e r ime n tally   a c q u ired   c u rre n t   sig n a ls  u n d e h e a lt h y   c o n d it io n a n d   fi v e   ITS fa u lt   se v e rit y   lev e ls  ( 1 % 5 % ),   e v a lu a ted   a c ro ss   fo u lo a d   c o n d it i o n ( 2 5 % ,   5 0 % ,   7 5 % ,   a n d   1 0 0 % ).   Eac h   sig n a is   se g m e n ted   in t o   2 0 0   n o n - o v e rla p p in g   se g m e n ts  ( 5 0 0   sa m p les   e a c h ),   fro m   wh ich   n in e   ti m e - d o m a in   fe a tu r e a re   e x trac ted   to   c a p t u re   fa u lt - re late d   c h a ra c teristics .   Th e se   fe a tu re a re   th e n   u se d   fo r   train i n g   a n d   tes ti n g   a   S V M   c las sifier  c a p a b le  o d isti n g u ish in g   b e twe e n   h e a lt h y   sta tes   a n d   lev e ls  o f   se v e rit y   o I TS fa u l ts.  To   o p ti m ize   th e   c las sifica ti o n   p r o c e ss ,   th e   FR   a lg o rit h m   is  e m p lo y e d   to   se le c th e   m o st  in f o rm a ti v e   fe a tu r e wh il e   d isc a rd in g   t h o se   wi th   lo w   re lev a n c e .   Ou fi n d in g u n v e i led   t h a th e   p r o p o se d   h y b rid   F R - S VM - b a se d   d iag n o sis   a c h iev e h ig h   d iag n o stic  a c c u ra c y   ra n g i n g   fro m   9 9 . 5 4 %   t o   1 0 0 % .   F u rth e rm o re ,   th e   o u tco m e p ro v e   th a t h e   in teg ra ted   tec h n ica fra m e wo rk   (t ime - d o m a in   fe a tu re +   F +   S VM)  p ro v id e z e ro   fa lse   a larm a n d   a   b a lan c e d   d iag n o stic  s y ste m   th a c o m b in e c o m p u tati o n a l   sp e e d   with   h i g h   p re c isio n .   K ey w o r d s :   C o n d itio n   m o n ito r in g   Fau lt c lass if icat io n   Fis h er s   r atio   alg o r ith m   I n ter - tu r n   s h o r t c ir c u it f au lts   Ma ch in lear n in g   Su p p o r v ec to r   m ac h in e     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 :   Hich am   Z aim en   L ab o r ato r y   o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   E lectr o n ic  an d   R en ewa b le  E n er g y ,   Un iv e r s ity   o f   So u k   Ah r as   So u k   Ah r as,  Alg er ia   E m ail:  h ich am . za im en @ u n iv - s o u k ah r as.d z       1.   I NT RO D UCT I O N      W ith   th o n g o in g   i n cr ea s in   in d u s tr ial  s y s tem   s o p h is ticatio n ,   th lik elih o o d   o f   f au lts   co r r esp o n d in g ly   r is es.  As  r esu lt,  th to p ic  o f   f a u lt  d iag n o s is   h as  b ec o m m o r im p o r t an t.  No wad ay s ,   t h s af ety   an d   r eliab ilit y   o f   elec tr ical  m ac h in es  h av e   b ec o m e   a   m ajo r   f o c u s   with in   th r esear ch   c o m m u n ity   [ 1 ] Am o n g   th elec tr ical  m ac h in e s ,   in d u ctio n   m o to r s   ( I Ms)   p lay   v ital r o le  in   m o d er n   in d u s tr ial  ap p licatio n s   d u e   to   th eir   s im p licity ,   r o b u s tn es s ,   co s t - ef f ec tiv en ess ,   an d   ab i lity   to   o p er ate  at  wid s p ee d   r an g es.  T h ey   ar b r o ad ly   u s ed   in   ap p licatio n s   r an g in g   f r o m   m an u f ac tu r in g   to   HVAC   s y s tem s   an d   tr an s p o r tatio n .   Desp ite  th ese   b en ef its ,   th e   co m p o n e n ts   o f   in d u ctio n   m o to r s   ar e   s u s ce p tib le  to   n u m er o u s   ty p es  o f   f au lts ,   wh ic h   a r e   ca teg o r ized   as  m ec h an ical  an d   elec tr ical  [ 2 ] .   E lectr ical  f au lts   in clu d s h o r t - cir cu it,  b r o k en - b a r ,   an d   o p e n - p h ase  f au lts ,   wh ile  m ec h an ic al  o n es  in clu d b ea r in g ,   ec ce n tr icity ,   an d   m is alig n m e n f a u lts   [ 3 ] .   T h e   I T SC   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 .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 3 5 - 1 754   1736   f au lts   in   th s tato r   win d in g s   ar am o n g   th m o s cr itical.   T h ese  f au lts   h ap p e n   wh en   t h e   in s u latio n   b etwe en   tu r n s   in   th s am win d in g   p h ase  b r ea k s   d o wn ,   ca u s in g   lo ca lized   s h o r cir cu it.  I f   n o d et ec te d   a a n   ea r l y   s tag e,   I T SC   f au lts   c an   p r o g r es s   r a p i d l y ,   le ad in g   t o   s e v er e   m o to r   d am a g e ,   u n p l an n e d   s h u t d o wn s ,   a n d   e x p e n s i v e   r e p a ir s .   Acc o r d i n g   t o   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   am o n g   a ll  f a u lts   o f   i n d u ct i o n   m o to r s ,   I T SC   is   t h e   n u m b e r   o n e   o cc u r r e n c e.   Stu d i es i n d i ca t t h at   a p p r o x im atel y   3 0 4 0 %   o f   i n d u cti o n   m o to r   f a il u r es  ar att r i b u te d   t o   th i s   t y p o f   f a u l t.   T h d ia g n o s is   o f   an   I T SC   f a u lt  in   its   ea r ly   s tag e   is   cr u ci al  f o r   r ed u cin g   d o wn tim a n d   k ee p in g   s y s tem   r eliab ilit y .   Ov er   r ec en d ec ad es,  r esear ch er s   in   th d iag n o s is   an d   class if icatio n   to p i cs  h av d ev elo p ed   n u m er o u s   s tr ateg ies  to   d iag n o s an d   d etec f au lts   in   elec tr ical  m ac h in es,  aim in g   to   en h a n ce   th eir   s af ety   an d   s er v ice  life   wh ile  r ed u cin g   s h u td o wn   lo s s es.  B o n n ett  et  a l.   [ 6 ]   p r o v id ed   a n   in - d ep th   an a ly s is   o f   s tato r   an d   r o to r   f ailu r ca u s es,  em p h asi zin g   th im p o r tan ce   o f   ea r ly   d etec tio n   o f   I T SC   f au lts   to   av o id   ca tast r o p h ic  co n s eq u en ce s .   T h d iag n o s is   ap p r o ac h es  ar b r o a d ly   d iv i d ed   in to   s ig n al  p r o ce s s in g - b ased ,   m o d el - b ased ,   ar tific ial  in tellig en ce - b ased ,   a n d   h y b r id - b ased   tech n i q u es.   C las s ical  f au lt  d iag n o s is   m eth o d s ,   s u ch   as  th er m al  m o n ito r in g   [ 7 ] ,   [ 8 ]   v ib r atio n   an al y s is   [ 9 ] ,   [ 1 0 ]   an d   ac o u s tic  em is s io n ,   o f te n   r eq u ir ad d itio n al  s en s o r s   an d   ar e   s en s itiv to   o p er ati n g   co n d itio n s   a n d   en v ir o n m en tal  n o is e.   I n   co n tr ast,  m o to r   cu r r e n s ig n atu r a n aly s is   ( MCS A)   h as  em er g ed   as  co s t - ef f ec tiv e,   non - in v asiv tech n i q u t h at  u tili ze s   ex is tin g   cu r r en s en s o r s   f o r   r ea l - tim m o n ito r in g   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   W h ile  f ast   Fo u r ier   tr an s f o r m   ( FF T )   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ]   is   wid ely   u s ed   in   M C SA  to   ex tr ac f au lt  s ig n atu r es  f r o m   f r eq u e n cy   s p ec tr a,   its   lim itatio n s   u n d er   n o n - s tatio n ar y   o p er atin g   c o n d itio n s   h av p r o m p te d   th u s o f   tim e - f r eq u e n c y   tech n iq u es  s u ch   as  W ig n er - Ville  d is tr ib u tio n s   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]   an d   wav elet  tr a n s f o r m s   [ 1 7 ] .   T im e f r eq u en cy   tech n iq u es  ar e   ex ten s iv ely   u s ed   f o r   th e   an aly s is   o f   n o n - s tatio n ar y   s ig n als  in   f au lt  d ia g n o s is .   Ho wev er ,   th ese   m eth o d s   s h ar e   co m m o n   d r awb ac k s ,   in clu d in g   h ig h   c o m p u tatio n al  d em a n d s   f o r   r ea l - tim ap p licatio n s   an d   in ter p r etatio n   c o m p lex ity   t h at  n ee d s   s ig n if ican t e x p e r tis e.   T h ap p licatio n   o f   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   alg o r ith m s   in   th elec tr ical  m ac h in f au lt  d iag n o s is   to p ic  h as  em er g e d   as  p r o m is in g   r esear ch   d ir ec tio n   i n   r ec en y ea r s .   T h r o u g h   le v er ag in g   ad v a n ce d   tech n o lo g ies  s u ch   as  d ee p   le ar n in g   ( DL ) ,   p atter n   r ec o g n itio n   ( PR ) ,   an d   m ac h i n lear n i n g   ( ML ) ,   AI - b ased   ap p r o ac h es  ar ca p ab le  o f   p er f o r m in g   r ea l - tim f au lt  d etec t io n   an d   d eliv er i n g   ac cu r ate  p r ed ictio n s   o f   m o to r   f ailu r es.  T h is   is   ac h iev ed   th r o u g h   th e   au to m atic  lear n in g   an d   r ec o g n itio n   o f   d is cr im in ativ f ea tu r es  an d   p atter n s   f r o m   b ig   v o lu m es o f   s am p led   d ata.   T o   o v e r co m th e   lim itatio n s   an d   d r aw b ac k s   o f   class ical  f au lt  d iag n o s is   ap p r o ac h es,  r ec en r esear ch   h as  s h if ted   to war d   DL   a n d   M L - b ased   m eth o d s .   T h ese  in clu d th a r tific ial  n eu r al   n etwo r k s   ( ANN)   [ 5 ] ,   [ 1 8 ] [ 2 1 ] ,   s u p p o r v ec to r   m ac h in e   ( SVM)   [ 2 2 ] [ 2 5 ] ,   Dec is io n   T r ee s   ( DT )   [ 2 6 ] ,   r an d o m   f o r ests   ( R F)   [ 2 3 ] [ 3 1 ] ,   k - n ea r est  n eig h b o r s   ( k - NN)   [ 2 3 ] [ 2 6 ] ,   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] ,   co n v o l u tio n al  n eu r al   n etwo r k s   ( C NN)   [ 2 5 ] ,   [ 3 4 ] ,   [ 3 5 ] Naïv B ay es  ( NB )   [ 2 2 ] ,   [ 2 6 ] ,   ANFI [ 2 6 ]   an d   d ee p   lear n in g   ar c h itectu r es  [ 2 9 ] ,   [ 3 6 ] ,   [ 3 7 ] ,   wh ich   o f f er   p r o m is in g   r esu lts   b y   a u to m atica lly   lear n in g   f ea tu r es  f r o m   r aw  s ig n als  o r   e n g in ee r e d   in d icato r s .   Fau lt   d iag n o s is   m eth o d s   b ased   o n   ML /DL   alg o r ith m s   o f ten   u s s p ec if ic  s ig n als   s u ch   as  s o u n d s ,   v ib r atio n s ,   cu r r en ts ,   an d   th er m al  im a g es  [ 3 8 ] .   J ae n - C u ellar   et  a l.   [ 1 9 ]   s u g g ested   d iag n o s is   tech n iq u f o r   th d etec tio n   o f   I T SC   b ased   o n   t h e   p r o ce s s in g   o f   m ag n etic  s tr ay - f lu x ,   v ib r ati o n ,   an d   s tato r   cu r r en s ig n als.  Stati s tical  tim e - d o m ain   f ea tu r es  ar e   r ed u ce d   t h r o u g h   th li n ea r   d is cr im in an an aly s is   ( L DA)   an d   th en   class if ied   b y   n eu r al  n etwo r k   ( NN) ,   ac h iev in g   a n   ac cu r ac y   o f   9 9 . 4 %.  Ho wev er ,   t h s tu d y   is   lim ited   to   o n ly   th r ee   I T SC   s ev er ity   lev els  ( 1 . 4 2 %,   2 . 8 5 %,  an d   4 . 2 8 %)  an d   co n s id er s   o n ly   two   lo ad   c o n d itio n s   ( 1 5 an d   2 5 o f   th n o m in al  lo ad ) ,   wh ich   m ay   r estrict  its   ap p licab ilit y   u n d er   b r o a d er   o p e r atin g   c o n d itio n s .   C h an d   et  a l.   [ 2 1 ]   d ev el o p e d   n ar r o n e u r al   n etwo r k   ( NNN) - b ased   class if icatio n   m eth o d   u s in g   p r in cip al  co m p o n en an aly s is   ( PC A)   an d   tim d o m ain   f ea tu r es.  Desp ite  ad d r ess in g   f o u r   f a u lt  s ev er ity   lev els  ( 5 . 7 7 %,  6 . 8 5 %,  8 . 4 2 %,  an d   1 0 . 9 2 %)  u n d er   t h r ee   lo a d   co n d itio n s   ( n o - lo ad ,   2 5 lo a d ,   an d   4 0 lo a d ) ,   th e   ac cu r ac y   is   r elativ ely   lim ited ,   r ea ch i n g   9 8 . 2 3 %.  I n   [ 2 5 ] th AI - b ased   to o ls   ar u s ed   f o r   I T SC   f au lt  lev el  class if icat io n   u s in g   SVM  an d   C NN  m o d els.  R esu lt s   s h o w   th at  b o th   m o d els  ca n   r ea lize  an   ac cu r ac y   o f   9 9 %.  Ho wev e r ,   th s tu d y   is   lim ited   to   o n ly   t h r ee   I T SC   s ev er ity   lev els  ( 5 %,  1 0 %,  an d   1 5 %)  an d   co n s id er s   o n ly   two   lo ad   c o n d itio n s   ( n o - lo ad   a n d   n o m in al  to r q u o f   0 . 0 5   Nm ) .   I n   [ 2 6 ]   th au th o r s   p r o p o s ed   m eth o d   b ased   o n   ANFI S a n d   ANN  m o d els to   d iag n o s I T SC   in   p u m p in g   s y s tem s .   W h ile  th ese   m o d els  ac h iev s atis f ac to r y   ac cu r ac y   lev els,  9 9 . 6 f o r   ANN  an d   9 4 . 6 f o r   ANFI S,  th ey   lack   test in g   o n   r ea in s tallatio n s   to   d em o n s tr ate  r o b u s tn ess   u n d er   o p er atio n al  v ar iab ilit ies.  I n   ad d itio n ,   th is   r esear ch   d id   n o s tu d y   th m o d el’ s   ab ilit y   to   p r ed ict   v er y   in cip ien f au lts .   An   I T SC   f au lt  d iag n o s is   tech n iq u f o r   p er m a n en m ag n et  s y n ch r o n o u s   m o to r   ( PMSM)   was  d ev elo p ed   in   [ 2 7 ] .   T h is   tech n iq u e   em p lo y s   s p ar s r ep r esen tati o n   f o r   ex t r ac tin g   f e atu r es  f r o m   v ib r atio n   an d   cu r r en s ig n a ls .   T h f ea tu r es  ar e   th en   u tili ze d   as  in p u ts   to   an   SVM  f o r   f au lt  d iag n o s tics .   Alth o u g h   th is   tech n iq u ex h ib its   h ig h   ac cu r ac y ,   it   o v er lo o k s   m o to r   lo ad   v a r ia tio n s   an d   th d etec tio n   o f   d if f er en s h o r t - cir c u it  f au lt  s ev er ities   ( b in ar y   class if icatio n h ea lth y   an d   f a u lty ) .   Das  et  a l.   [ 2 8 ]   ap p lied   c o n tin u o u s   wav elet  tr a n s f o r m   ( C W T )   f o r   f ea t u r ex tr ac tio n   an d   SVM  f o r   cl ass if icatio n .   Alth o u g h   th is   s tu d y   ad d r ess es  n in m in o r   I T SC   f au lt  class e s ,   it   o v er lo o k s   m o to r   lo ad   c o n d itio n s ,   an d   th e   ac h iev ed   ac cu r ac y   is   clo s to   9 0 %.  I n   [ 3 0 ] ,   R m eth o d   is   u s ed   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   n ew d ia g n o s tic  meth o d   b a s ed   o n   s u p p o r t v ec to r   ma ch in e   fo r     ( Hich a Za imen )   1737   d iag n o s th e   s h o r te d   in ter - tu r n   f ailu r es  i n   I PMSMs.  Desp ite  ac h iev in g   s atis f ac to r y   clas s if icatio n   ac cu r ac y   an d   in co r p o r atin g   v ar y in g   m o to r   lo a d   co n d itio n s ,   th is   ap p r o ac h   is   co n s tr ain ed   b y   its   lim ited   f au lt   r ep r esen tatio n ,   as  it  co n s id er s   o n ly   th r ee   I T SC   s ev er ity   lev els.  I n   ad d itio n ,   th n eg lect  o f   lo w - s ev er ity   f au lt   co n d itio n s   p r ev en ts   th e   m o d el  f r o m   ca p tu r in g   i n cip ien f a u lts   at  an   ea r ly   s tag e.   I n   [ 3 2 ] ,   m u lti - alg o r ith m   AI - b ased   ap p r o ac h   is   p r o p o s ed   f o r   th d etec tio n   o f   I T SC   f au lts .   T h is   ap p r o ac h   r elies  o n   MA T L AB - b ased   s im u latio n s   with o u ex p er im en tal  v alid atio n ,   lim itin g   its   p r ac tical  ap p licab ilit y .   2 C NN - b ased   d ee p   lear n in g   to o is   d ev elo p e d   in   [ 3 4 ]   to   d ia g n o s th I T SC   f au lts   an d   f in d   th eir   s ev er ity .   T h r esu lts   s h o th at   th is   d iag n o s tic  to o is   ca p ab le  o f   d etec tin g   th f au lt  u n d er   d if f er en lo a d in g   c o n d itio n s   with   an   ac cu r ac y   o f   9 7 . 7 5 f o r   all  d ef in ed   f a u lt  lev els.  I n   [ 3 9 ] ,   ML   alg o r ith m s   ar u s ed   f o r   I T SC   f au lt  d etec tio n   in   PMSMs.   Ho wev er ,   t h r esear c h   r elies  o n   a   s im u latio n   d ataset,   co n s id er s   o n ly   h ea lth y   a n d   5 f a u lt  co n d itio n s ,   a n d   u s es  lim ited   f ea tu r s et  ( R MS  an d   n eg ativ s eq u en ce   c u r r en t) ,   wh ic h   m ay   r estrict  th r o b u s tn ess   an d   g en er aliza tio n   o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h .   As  h ig h lig h ted   ea r lier ,   n u m e r o u s   s tu d ies  h av e   ap p lied   AI - b ased   tech n iq u es  f o r   d iag n o s in g   f au lts   in   elec tr ical  m ac h in es.  W h ile  s o m o f   th ese  ap p r o ac h es  r ely   o n   m an u al  f ea tu r ex tr ac tio n ,   o th er s   ad o p d ee p   lear n in g b ased   au to m ated   f e atu r lear n in g .   Ho we v er ,   r elativ ely   f ew  s tu d ies  h a v co n s id er ed   I T SC   f au lt   d iag n o s is   u n d er   v ar y in g   lo a d   co n d itio n s ,   w h ich   r e p r esen a   cr u cial  f ac to r   in   r ea lis tic  o p er atin g   en v i r o n m e n ts .   Fu r th er m o r e ,   m u ch   o f   th p r io r   r esear ch   h as  ad d r ess ed   a   lim ited   n u m b er   o f   f au lt  s ev er ity   lev els,  wh ich   co n s tr ain s   th eir   ab ilit y   to   r eli ab ly   d is cr im in ate   am o n g   d if f er en lev els  o f   I T SC .   Ad d itio n ally ,   th e   b o d y   o f   r esear ch   d ed icate d   to   th d iag n o s is   o f   s h o r t - cir cu it  f au lts   is   r elativ ely   lim ited   wh en   co m p ar ed   to   th s tu d ies   ad d r ess in g   b ea r in g ,   o p en   cir cu it,  b r o k en   b a r ,   an d   m u ltip l f au lts .   Mo r eo v e r ,   it  s h o u l d   b n o ted   th at  th e   p r o p o s ed   m eth o d   f o cu s es  o n   lo w - s ev er ity   I T SC   f au lts   ( 1 % 5 %)  in   co n tr ast  to   m o s p r io r   wo r k s   th at  m ain ly   co n s id er   m o d er ate -   o r   s er io u s - s ev er ity   I T SC   f au lts   ( e. g . ,   g r ea ter   th an   1 0 %),   wh ich   ar r elativ ely   ea s y   t o   id en tify   d u t o   th eir   p r o n o u n ce d   s ig n atu r es.  T o   b r id g s o m o f   th ese  g ap s ,   th is   p ap er   p r o p o s es  m ac h in e   lear n in g - b ased   d iag n o s tic  m eth o d   th at  co m b i n es  s u p p o r v ec to r   m ac h in with   Fis h er s   r atio - b ased   f ea tu r e   s elec tio n   f o r   I T SC   f au lt  d etec tio n   an d   s ev er it y   class if icatio n .   Hen ce ,   th s cien tific   c o n tr i b u tio n   o f   th is   p ap e r   r esid es  in   th f o ll o win g   p o in t s :   T h ML - b ased   d iag n o s tic  m eth o d   a d d r ess ed   f i v m in o r - s ev er ity   I T SC   f au lts   ( 1 % 5 %)  u n d er   f o u r   lo ad - lev e l c o n d itio n s   o f   in d u ctio n   m o to r s .     s et  o f   f ea t u r es  is   co m p u te d   u s in g   th tim e - d o m ain   f ea tu r ex tr ac tio n   f r o m   th s tat o r   cu r r en ts   an d   ap p ly in g   Fis h er s   r atio   ( FR )   m eth o d   to   f in d   th e   m o s t d is cr im in ativ f ea tu r es f o r   SVM  class if icatio n   task s .     T h d ev el o p ed   m eth o d   is   p e r f o r m e d   o f f lin e,   wh e r ein   th e   cu r r en t   s ig n als  f r o m   th I M   u n d e r   test   ar e   co llected   ex p er im en tally .   Ou t co m es  d em o n s tr ate  th at  th p r o p o s ed   h y b r id   FR - SVM - b ased   m eth o d   is   ab le  to   d etec t th lo w - s ev er ity   I T SC   f au lts   with   h ig h   ac cu r ac y   ( r an g in g   f r o m   9 9 . 5 4 % to   1 0 0 %) .     T h s u b s eq u en s ec tio n s   o f   th is   p ap er   ar ar r an g ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   p r esen ts   th ex p er im en tal   s etu p .   Sectio n   3   is   d iv id ed   in to   two   p ar ts th f ir s in tr o d u ce s   th f ea tu r ex tr ac tio n   m eth o d   b ased   o n   tim e - d o m ain   in d icato r s ,   an d   th s e co n d   f o cu s es  o n   th e   p r o p o s ed   d iag n o s is   m eth o d   b ased   o n   SVM  an d   FR .   T h r esu lts   an d   th eir   an aly s es a r p r o v id ed   in   s ec tio n   5 .   T h c o n c lu s io n   an d   f u tu r t o p ic  ar g iv en   in   s ec tio n   6 .       2.   T H E   E XP E R I M E N T A L   L A B O RATOR SE T UP   2 . 1   E x perim ent a l set up   des cr ipt io n   T h ex p er im e n tal  s etu p   p latf o r m   s ch em atic   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   I c o n s is ts   o f   s tar - co n n ec ted   3   k W   s q u ir r el  ca g in d u ctio n   m o to r ,   p o wer ed   d ir ec tly   f r o m   t h r ee - p h ase  s u p p ly   an d   co u p le d   to   v ar ia b le  lo ad .   T h m o to r   d r iv es  5   k VA  s elf - ex cited   s y n c h r o n o u s   g en er at o r ,   wh ich   s u p p lies   th r ee - p h a s r esis tiv lo ad   o f   1 0   ×  0 . 5   k W .   Data   ac q u is itio n   is   p er f o r m e d   u s in g   Flu k e   i2 0 0   cu r r e n clam p s   co n n ec ted   to   Natio n al   I n s tr u m en ts   d ata  ac q u is itio n   s y s tem ,   NI   c - DAQ  9 1 7 4 ,   with   NI   9 2 2 5   m o d u les.  Flu k cu r r en p r o b es  with   b an d wid th   o f   4 0   k Hz  wer u s ed   to   r ec o r d   th c u r r en s ig n als.  T h cu r r e n p r o b es  wer d ir ec tly   tr an s f er r ed   t o   th co m p u ter   v ia  th Natio n al  I n s tr u m en t N I   9 2 2 5   m o d u le  [ 4 0 ] .           Fig u r 1 .   Sch em atic  o f   ex p er i m en tal  s etu p   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 .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 3 5 - 1 754   1738   Fau lt  d iag n o s is   was  p er f o r m e d   with   th th r ee - p h ase  cu r r en t s ,   wh ich   wer ac q u ir ed   an d   r ec o r d ed   at   2 5 0 0 0   s am p les  p er   s ec o n d .   T h in ter - tu r n   s h o r t - ci r cu it  ( S C )   is   cr ea ted   b y   r ewin d in g   t h s tato r   win d i n g   as  s h o wn   in   Fig u r 2 ( a) .   T h th r ee   AB C   p h ases   o f   th s ta to r   wer r ewo u n d   in   o r d er   to   b a b le  to   o p er ate  u n d e r   f au lt  co n d itio n s .   T h e   r ewo u n d   s tato r   is   also   s h o wn   i n   Fig u r 2 ( b ) .   I n   a d d itio n ,   th s ev er ity   o f   th e   SC   f au lts   ( μ cc )   is   in d icate d   as  p er ce n t ag e.   T h p e r ce n tag o f   SC   f ailu r is   co n s id er ed   to   b th e   r atio   b etwe en   th e   n u m b er   o f   s h o r t - cir cu ited   tu r n s   ( n cc )   an d   t h to tal  n u m b er   o f   tu r n s   in   ea ch   win d in g   ( n s ):      =  . 100       ( 1 )     T h s ev er ity   o f   th e   I T SC   was  d ef in ed   as  %1 ,   %2 ,   %3 ,   %4 ,   an d   5 %.  E ac h   p h ase  o f   th e   m o to r   h as  to tal  o f   1 0 0   tu r n s .   T h e   m o to r   with   h ea lth y   a n d   s h o r ted - t u r n   s tato r   win d in g   was  test ed   with   lo ad s   o f   2 5 %,   5 0 %,  7 5 %,  an d   1 0 0 o f   th e   f u ll  lo ad .   T h I T SC s   wer e   in tr o d u ce d   in   p h ase  A,   wh ile  th o th er   p h ases   r em ain ed   in   a   h ea lth y   co n d itio n .           ( a)   ( b )     Fig u r e   2 .   Stato r   win d in g   s h o r t - cir cu its   f au lts   ( a)   I T SC   f au lt l ev els an d   ( b )   d ef ec tiv e   s tato r   win d in g s       2 . 2 .   E f f ec t   o f   I T SC f a ults o n sta t o t hree - ph a s curr ent s   Fig u r 3   s h o ws  th ex p er im e n tally   r ec o r d e d   th r ee - p h ase  s tato r   cu r r en ts   f o r   th h ea lth y   ca s an d   d if f er en t   I T SC   f au lt   s ev er ities   th at  o cc u r r ed   in   p h ase  A .   Fro m   Fig u r es  3 ( a) - 3 ( f ) ,   it  is   ev id en th at   th e   im b alan ce   o f   wav ef o r m s   is   m o r m a r k ed   with   th e   m o r s ev er I T SC   f au lt.  Fu r th er m o r e,   th e   am p litu d e   o f   p h ase - cu r r e n in cr ea s es  with   th in c r ea s in   I T SC   f au lt  s e v er ity .   T h er is   s ig n if ican t   im p ac o n   th p h ase - cu r r en t,  with   m in o r   e f f ec ts   o n   o th e r   p h ases .           Fig u r e   3 .   Me asu r e d   s tato r   cu r r en t w av ef o r m s   ( ca s o f   2 5 % o f   f u ll lo ad   an d   2 5 0 0   s am p les)  ( a)   Hea lth y   s tate ,   ( b )   1 % SC ,   ( c)   2 % SC ,   ( d )   3 % SC ,   ( e)   4 % SC ,   an d   ( f )   5 % SC   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   n ew d ia g n o s tic  meth o d   b a s ed   o n   s u p p o r t v ec to r   ma ch in e   fo r     ( Hich a Za imen )   1739   3.   F E AT U RE S E X T RAC T I O N   Featu r ex tr ac tio n   in   th ML   to p ic  is   th p r o ce s s   o f   s witch in g   r aw  d ata  in to   s et  o f   f ea tu r es  o r   in p u ts   th at  ML   alg o r ith m s   m ay   u s e.   T h is   s tep   is   v ital  to   im p r o v b o th   t h ef f icien c y   an d   th p r ed ictiv ac cu r ac y   o f   m ac h i n lear n in g   m o d els.  Featu r ex tr ac tio n   will  r ed u ce   th m ass iv tim s er ies  d ata  p o in ts   in to   m an ag ea b le  s y n o p tic  d ata   s tr u ctu r wh ile  co n s er v in g   m o s o f   th ch a r ac ter is tics   o f   th tim s er ies   [ 2 2 ] .   Fo r   co n d itio n   m o n ito r i n g   an d   class if icatio n   o f   th I T SC   f au lts ,   s et  o f   tim e - d o m ain   f ea tu r es  ( T DFs )   ar u s ed   in   th p r o p o s ed   ML   alg o r ith m .   T h ese  f ea tu r es  allo ca p tu r in g   th s h a p e,   s p r ea d ,   an d   d is tr ib u tio n   o f   th s ig n al’ s   v alu es.  T h tim e - b ased   f ea tu r es  ex tr ac ted   a r th r o o m ea n   s q u ar ( R MS ) ,   m ea n ,   v ar ian ce   ( V a r ) ,   p ea k - to - p ea k ,   k u r to s is ,   s k ewn ess ,   s tan d ar d   d ev iatio n   ( Std ) ,   m ax im u m ,   a n d   m i n im u m .   Fo r   d is cr ete  s ig n al  ( ) , [ 1 , ] ,   th f o llo win g   9   f ea tu r es   ar u s ed   in   th SVM - b ased   m ac h in e   lear n in g   m o d el:      ( ) = 1 ( ) 2 = 1     ( 2 )      ( ) = 1 ( ) = 1   ( 3 )      ( ) = 1 ( ( ) ̄ ) = 1 2   ( 4 )       ( ) = 1 ( ( ) ̄ ) = 1 3 [ 1 ( ( ) ̄ ) = 1 2 ]   3 / 2     ( 5 )       ( ) = 1 ( ( ) ̄ ) = 1 4   4     ( 6 )      2  ( ) =  [ ( ) ] [ ( ) ]     ( 7 )      ( ) = 1 [ ( ) ̄ ]   2 = 1     ( 8 )      ( ) =  [ ( ) ] ,     ( ) = [ ( ) ]     ( 9 )     T h T DFs   ar s ep ar ately   ap p lied   to   th s tato r   p h ase  cu r r en ts .   E ac h   ac q u ir e d   cu r r en s ig n al   i x   ( x = a , b , c )   co m p o s ed   o f     s am p les is   s eg m en ted   in to   eq u al  p a r ts   ( N   s eg m en ts )   o f   len g t h   l ,   as ( 1 0 )   s h o ws:     = [ 1 :  1 , + 1 : 2          2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 + 2 . :              ]     ( 1 0 )     Fig u r 4   s h o ws th p r o ce s s   o f   r aw  s ig n al  s eg m en tatio n   f o r   f ea tu r ex tr ac tio n .   E ac h   s ig n al  was seg m en ted   in to   500 - s am p le  win d o ws.           Fig u r e   4 .   Featu r e   ex tr ac tio n   f r o m   th r ee - p h ase  r aw  s ig n al  s eg m en tatio n     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 .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 3 5 - 1 754   1740   4.   DIAG NO SI S M E T H O D   4 . 1   M et ho d ste ps   T h d iag r am   o f   th p r o p o s ed   f au lt  d iag n o s tic  m eth o d   f o r   I T SC   f au lts   is   d ep icted   in   Fig u r 5 .   All  s tep s   ar illu s tr ated   as f o llo ws:   Step   1 Data   p r o ce s s in g T h e   h ea lth y   s tate  an d   I T SC   f au lt  m o d es  ar d ef in e d .   T h f a u lt  m o n ito r in g   o f   th r ee   p h ases   cu r r en ts   u n d er   h ea lth y   co n d itio n s   an d   d if f er en t I T SC   lev els  is   ac q u ir ed   an d   s am p le d .   Step   2 T h f ea tu r e   v ec to r   is   e x tr ac ted   f r o m   th e   m o n ito r ed   c u r r en t   s ig n als  b ased   o n   T DFs .   T h ese  f ea tu r es  a r e   th en   n o r m alize d .   Step   3 T h Fis h er s   r atio   a lg o r ith m   is   u s ed   to   s elec t   th 1 0   b etter   an d   m o r in f lu en tial  f e atu r es.  T h is   p r o ce s s   allo ws  d ec r ea s in g   th ca lcu latio n   co s ts   an d   im p r o v i n g   t h ef f icien cy   o f   th m ac h i n lear n in g   class if ier .   Step   4 : T h s u p p o r t v ec t o r   m a ch in alg o r ith m   is   u s ed   as a   cl ass if ier   to   ac h iev th I T SC   f a u lt c lass if icatio n .           Fig u r e   5 .   Diag r a m   o f   th p r o p o s ed   f au lt d iag n o s is   m eth o d   u s in g   th FR SVM  alg o r ith m       T o   m itig ate  th e   is s u o f   th s ig n if ican v a r iatio n   in   th e   s ca le  o f   s am p le   f ea tu r e   v alu es,   we  n ee d   t o   n o r m alize   th ese  f ea tu r es.  T h e   n o r m aliza tio n   p r o ce s s   m ak es   f ea tu r es  co m p a r ab le,   h el p s   alg o r ith m s   co n v er g e   f aster ,   an d   o f ten   im p r o v es  M L   m o d el  ac cu r ac y .   I n   th is   r esear ch ,   th f ea tu r es  ar n o r m al ized   u s in g   th m in - m ax   s ca lin g   m eth o d ,   wh ich   is   d ef in ed   as       =         ( 1 1 )     W h er e:      is   th f ea tu r n u m b e r i ( = 1 : 27 ) ,       is   th n o r m alize d   f ea tu r e,   an d   th v alu r a n g is   b etwe en   0   an d   1 .      an d      ar th m in im u m   an d   m ax im u m   v al u es in   th s am p les,  r esp ec tiv ely .     T h lab els ass o ciate d   with   s tat o r   s h o r t c ir c u it f au lt c lass es a r lis ted   in   T ab le  1       T ab le   1 .   L a b els o f   s tato r   s h o r cir cu it f au lt c lass es   S t a t e   D e scri p t i o n   La b e l   C l a s s   H e a l t h y   N o   f a u l t   i n   st a t o r   w i n d i n g   H e a l t h y   1   I TSC  1   %   0 1   t u r n   sh o r t e d   i n   p h a se   a   S C   1   %   2   I TSC  2   %   0 2   t u r n   sh o r t e d   i n   p h a se   a   S C   2   %   3   I TSC  3   %   0 3   t u r n   sh o r t e d   i n   p h a se   a   S C   3   %   4   I TSC  4   %   0 4   t u r n   sh o r t e d   i n   p h a se   a   S C   4   %   5   I TSC  5   %   0 5   t u r n   sh o r t e d   i n   p h a se   a   S C   5   %   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         A   n ew d ia g n o s tic  meth o d   b a s ed   o n   s u p p o r t v ec to r   ma ch in e   fo r     ( Hich a Za imen )   1741   4 . 2 .   Su pp o rt   v ec t o ma chine   princip le    I n   f au lt  class if icatio n   r ec o g n it io n ,   th class if ier s   r o le  is   to   d eter m in th ty p o f   f a u lt  to   wh ich   th test   s am p le  b elo n g s   b ased   o n   well - lab eled   tr ai n in g   d ata  wi th   d if f e r en f au lt  ty p es   [ 3 0 ] T h s u p p o r t   v ec to r   m ac h in is   s u cc ess f u s u p e r v is ed   m ac h in e - lear n in g   alg o r ith m   th at  co n v er ts   th o r i g in al  d ata  with   lo w   d im en s io n   in to   a   h ig h - d im en s i o n al  f ea tu r e   s p ac e.   SVM  aim s   to   f in d   an   o p tim al   h y p er p la n th at  ef f ec tiv ely   s ep ar ates  d if f er en class es  o f   d ata  wh ile   m ax im izin g   th e   m ar g in ,   wh ic h   is   d ef in e d   as  th d is tan ce   b etwe en   th h y p er p la n an d   th clo s est  d ata  p o in ts   f r o m   ea c h   class   in   Fig u r 6 .           Fig u r 6 .   C lass if icatio n   u s in g   SVM  ( 2   class es),   h y p er p lan i n   2 s p ac e       Giv en   d ataset  with   n   ex am p les ( x j y j ) ,   wh er ea ch   x j   is   an   o b s er v atio n   an d   y j   its   as s o ciat ed   d ec is io n   b elo n g s   to   [ - 1 ,   1 ] .   B y   u s in g   n o n lin ea r   m a p p in g   Ф ( x) ,   th o r ig in al  d ata  is   m ap p ed   in to   n ew  f ea tu r s p ac in   wh ich   th d ata  ar s p ar s an d   p o s s ib ly   m o r s ep ar ab le,   a n d   th m ax im u m   m ar g in   s ep ar atin g   h y p e r p lan ω .Ф( x) +b 0   will  b b u ilt.  Her e   b 0   is   an   o f f s et  ter m   [ 4 1 ] .   I n   o r d er   to   f i n d   th o p tim al  h y p er p lan e,   we  n ee d   to   m in im ize  th f o llo win g   f u n ctio n al  F cn   [ 4 2 ] .     , 0 , {  ( ) = 0 . 5 . 2 + = 1 }     ( 1 2 )     Su b ject  to :     ( . + 0 ) 1 ,   0 , = 1 , 2 , . . . .     ( 1 3 )     wh er w   is   th weig h v ec to r   o f   th h y p er p lan an d   C   0   is   r eg u lar izatio n   p ar am et er   th at  co n tr o ls   th tr ad e - o f f   b etwe en   th m ar g in   m ax im izatio n   an d   th class if icatio n   er r o r .   ξ ar th s lack   v ar iab les  th at  allo w   ce r tain   d ata  p o i n ts   to   v io late  t h m ar g in   co n s tr ain ts .     B y   in tr o d u cin g   L ag r an g m u lt ip lier s   α j ,   th d u al  o p tim izatio n   p r o b lem   b ec o m es      {  2 ( ) = 0 . 5 = 1 = 1 = 1 ( , ) }   ( 1 4 )     Su b ject  to :     = 1 = 0 ,   0      ( 1 5 )     I n   th is   r esear ch ,   th p o p u lar   r ad ial  b asis   Ker n el  f u n ctio n   ( R B F)  i s   ad o p ted   an d   its   m a th em atica f o r m u la  is   g iv e n   b y :       ( 1 , 2 ) =  [ 1 2 2 ] ,      > 0     ( 1 6 )     T h d ec is io n   f u n ctio n   is   g i v en   as     ( ) =  [  ( 2 ) + 0  ]     ( 1 7 )     Her e,   SV   d en o tes th s et  o f   s u p p o r v ec to r s .   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 .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 3 5 - 1 754   1742   4 . 3 .   F is her’ s   ra t io   f ea t ure  s e lect io n m et ho   I n   th is   r esear ch ,   Fis h er s   r atio   ( FR ) ,   d en o ted   as  Fr ,   i s   u s ed   as  s tatis t ical  cr iter io n   to   ev alu ate  th d is cr im in ativ p o wer   o f   ea c h   ex tr ac ted   f ea tu r e.   B y   r a n k in g   th f ea tu r es  ac co r d i n g   to   th eir   Fr   v alu es,  th m o s in f o r m ativ o n es  ar s elec ted   an d   th en   u s ed   as  in p u ts   to   th SVM  alg o r ith m .   T h is   m eth o d   g u ar an tees  th at  th e   SVM  is   tr ain ed   with   f ea tu r es  th at  m ax im ize  class   s ep ar ab ilit y ,   th er eb y   e n h an ci n g   class if icatio n   ac cu r ac y   wh ile  r ed u cin g   co m p u tatio n al   co m p lex ity .   T h e   in teg r atio n   o f   FR   with   SVM  o f f er s   a n   ef f ec tiv an d   r o b u s t   o u tlin f o r   d is tin g u is h in g   b et wee n   h ea lth y   a n d   f a u lty   o p e r a tin g   co n d itio n s   in   th s tu d ied   s y s tem .   T h FR   ca lcu lates  th r atio   o f   s q u ar ed   in te r - class   d iv er g en c to   in tr a - class   s p r ea d   o f   f e atu r    by   ( 18 )   [ 2 2 ] :      (  ) | = 1 : 27 = [ ( 1 ) ( 2 ) ] 2 [ ( 1 ) ] 2 + [ ( 2 ) ] 2     ( 1 8 )     wh er e (  ) an d   (  ) ar th in s tan ce   m ea n   an d   v a r ian ce   o f   f ea tu r e      r esp ec tiv ely ,   an d   cla s s 1 , 2   r ep r esen t th two   class es,  an d   i   is   th th   f ea tu r e.   h ig h   Fr   v alu r e f lects  s t r o n g   d is cr im in ativ ca p ab ilit y   o f   f ea tu r e.   As  in d icate d   in   ( 1 8 ) ,   FR   ass es s es  th s ig n if ican ce   o f   f e atu r es  s ep ar ately ,   wh ich   n o o n ly   s im p lifie s   th co m p u tatio n al  p r o ce s s   b u also   en ab les  d ir ec co m p ar is o n   o f   th r elativ im p o r tan ce   b et wee n   an y   two   f ea tu r es.  Fig u r 7   h ig h lig h ts   th e   d escr ip tio n   o f   th Fis h er s   r ati o   alg o r ith m   f o r   f ea tu r s elec ti o n .           Fig u r 7 .   Flo wch ar t   o f   th e   Fis h er s   r atio   alg o r ith m       4 . 4 .   E v a lua t i o n m et rics    T o   ass ess   th ef f ec tiv en ess   o f   th d ev elo p e d   d iag n o s tic  to o l,  its   p er f o r m an ce   was  q u an tifie d   u s in g   a   s et  o f   ev alu atio n   m etr ics.   T h ese  in clu d ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   th F1 - s co r e,   wh ich   ar e   m ath em atica lly   f o r m u lated   as:   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         A   n ew d ia g n o s tic  meth o d   b a s ed   o n   s u p p o r t v ec to r   ma ch in e   fo r     ( Hich a Za imen )   1743   {               ( % ) =  +   +  +  +  × 100  ( % ) =   +  × 100  ( % ) =   +  × 100 1  ( % ) = 2 .  ×    +  × 100   ( 1 9 )     w h er e,   Fn f alse n e g ativ e ,   Tn tr u n eg ativ e Fp f alse p o s itiv e ,   an d   Tp tr u p o s itiv e .       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   T h is   s ec tio n   s ee k s   to   h ig h lig h th e   ca p a b ilit y   o f   th e   in t r o d u ce d   ML   alg o r ith m   f o r   I T SC   f au lt  d iag n o s is   an d   class if icatio n .   T h co m p u ter   p r o g r am s   wer e   ca r r ied   o u in   MA T L AB   u s in g   th e   SVM  to o lb o x   lib r ar y .   T h d atab ase  is   co m p o s ed   o f   twen ty - s ev en   ( 9 × 3 )   f ea tu r es  ( 0 9   T DFs   ap p lied   to   e ac h   p h ase  cu r r e n t) s ix   ( 0 6 )   class es,  wh ich   ar e   h ea lth y   s tato r   win d in g   an d   f i v I T SC   f au lts   o f   s ev er ity   ( 1 % ,   2 %,  3 %,  4 %,   an d   5 %);  an d   f o u r   lo ad   lev els ( 2 5 %,  5 0 %,  7 5 %,  an d   1 0 0 % o f   f u ll lo ad ) .   T h d is tr ib u tio n   o f   th e x p er i m en tal  d ataset  u s ed   f o r   tr ai n in g   a n d   v alid atin g   th e   p r o p o s e d   FR - SVM  f r am ewo r k   is   s u m m ar ize d   in   T ab le  2 .   T o   en s u r e   r o b u s an d   b alan ce d   class if icatio n ,   th e   d ataset  was   p ar titi o n ed   ac r o s s   v ar io u s   s ce n ar io s ,   in clu d i n g   s in g le  l o ad   l ev els  an d   m u ltip le  d ata  f u s io n   co m b in atio n s .   E ac h   o f   th s ix   class es  was  r ep r esen ted   b y   2 0 0   s eg m en ts   p e r   lo a d   lev el.   Fo r   t h s in g le - lo a d   ca s es,  to tal  o f   1 , 2 0 0   s eg m en ts   wer u tili ze d ,   co r r es p o n d in g   to   6 0 0 , 0 0 0   r aw  cu r r e n s am p les.  I n   th m o s co m p l ex   s ce n ar io ,   wh e r all  lo ad   co n d itio n s   wer co m b in ed ,   th d ataset  ex p an d e d   to   4 , 8 0 0   to tal  s eg m en ts   ( 2 . 4   1 0 6   r aw  s am p les).     As  s h o wn   in   Fig u r 8 ,   s tr atif ied   1 0 - f o ld   c r o s s - v alid atio n   s c h em was  ad o p te d   to   e n s u r r o b u s an d   u n b iased   p e r f o r m an ce   e v alu a tio n .   I n   ea ch   iter atio n ,   9 0 %   o f   th e   d ataset  was  u s ed   f o r   tr ain in g   an d   th r em ain in g   1 0 f o r   test in g .   T h is   p r o ce d u r e   was  r ep ea ted   ac r o s s   all  f o l d s ,   an d   th f in al  p er f o r m an ce   was  r ep o r ted   as  th e   av er a g o v er   th 1 0   r u n s ,   th e r eb y   r ed u cin g   v ar ian ce   an d   m itig atin g   o v er f itt in g .   T h s ettin g s   o f   th SVM  class if ier   ar s h o wn   in   T ab le  3 .       T ab le  2 .   Su m m a r y   o f   d ata  s am p le  s ce n ar io s   D a t a s e t   s c e n a r i o s   ( Lo a d   =   o f   f u l l   l o a d )   N o .   o f   c l a ss e s   N o .   o f   se g m e n t p e r   c l a ss (N )   N o .   o f   t o t a l   seg m e n t s   To t a l   r a w   sa mp l e s   p e r   o n e   p h a se   c u r r e n t   S i n g l e   l o a d   2 5 %   6   2 0 0   1 2 0 0   6 0 0 , 0 0 0   5 0 %   6   2 0 0   1 2 0 0   6 0 0 , 0 0 0   1 0 0 %   6   2 0 0   1 2 0 0   6 0 0 , 0 0 0   D o u b l e - l o a d   f u si o n   2 5 + 7 5 %   6   2 0 0   2 4 0 0   1 2 0 0 , 0 0 0   5 0 + 1 0 0 %   6   2 0 0   2 4 0 0   1 2 0 0 , 0 0 0   2 5 + 1 0 0 %   6   2 0 0   2 4 0 0   1 2 0 0 , 0 0 0   Tr i p l e - l o a d   f u si o n   2 5 +   5 0 +   7 5 %   6   2 0 0   3 6 0 0   1 8 0 0 , 0 0 0   2 5 +   5 0 +   1 0 0 %   6   2 0 0   3 6 0 0   1 8 0 0 , 0 0 0   5 0 +   7 5 +   1 0 0 %   6   2 0 0   3 6 0 0   1 8 0 0 , 0 0 0   A l l   l o a d   f u s i o n   2 5 +   5 0 +   7 5 %   +   1 0 0 %   6   2 0 0   4 8 0 0   2 4 0 0 , 0 0 0           Fig u r 8 .   Sch em atic  d iag r am   o f   th 1 0 - f o ld   cr o s s - v alid atio n   s ch em e   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 .   4 Au g u s t   20 2 6 :   1 7 3 5 - 1 754   1744   T ab le  3 .    Settin g s   o f   th class if ier   S e t t i n g s   S p e c i f i c a t i o n   K e r n e l   r a d i a l   b a si s   f u n c t i o n   k e r n e l   ( R B F )   K e r n e l   c o e f f i c i e n t   γ = 0 . 1   R e g u l a r i z a t i o n   p a r a m e t e r   C =   1 0 0       5 . 1 .   SVM   cla s s if ica t io n o utput s   wit ho ut  F is her’ s   ra t io   a lg o rit hm   T h in itial  d iag n o s tic  p h ase  ev alu ates  th SVM  class if ier s   p er f o r m an ce   u s in g   th f u ll  2 7 - elem en t   f ea tu r v ec to r ,   wh ic h   co n s is ts   o f   9   T DI s   ex tr ac ted   f r o m   ea c h   o f   th s tato r   cu r r en ts .   Fig u r es  9   an d   1 0   p r o v id e   3 v is u aliza tio n s   o f   th ese  f ea t u r es ( test in g   d ata  s et)   f o r   b o t h   s in g le - lo ad   an d   m u lti - lo ad   s ce n ar io s .           Fig u r 9 .   3 v is u aliza tio n   o f   th 2 7   f ea tu r es f o r   lo ad   o f   2 5 %           Fig u r 10 .   3 v is u aliza tio n   o f   th 2 7   f ea t u r es f o r   all  m o to r   lo ad s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.