I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  15 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 ,   p p .   1 1 1 7 ~ 1 1 3 1   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 3 . p p 1 1 1 7 - 1 1 3 1          1117     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Nea r - z ero  NDZ is la nding  det ec tion  for multi - so urce  DG s v ia   hy brid AN FIS an d ada ptive fu zzy  cla ss ificatio n       M a da m a neri  Ra m y a ,   T ha ng ella m ud i   Dev a ra j u   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  En g i n e e r i n g ,   M o h a n   B a b u   U n i v e r si t y ,  Ti r u p a t i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   2 3 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u n   9 ,   2 0 2 6       In c re a se d   p e n e tratio n   o f   d istri b u t e d   g e n e ra ti o n   (DG )  in c re a se s  th e   li k e li h o o d   o f  in a d v e rten t  isla n d i n g ,   in   w h ich   trad it i o n a l  a c ti v e /p a ss iv e   a p p r o a c h e s  a re   p lag u e d   with   larg e   n o n - d e tec ti o n   z o n e s  (ND Z)  a n d   p o we r - q u a li ty   t ra d e - o ffs.   Th is  a rti c le   in tr o d u c e s  a   h y b rid   is lan d i n g   d e tec to r   th a t   c o m b in e s  a n   a d a p ti v e   n e u ro - f u z z y   in fe re n c e   sy ste m   ( AN F IS )  a n d   a n   a d a p ti v e   fu z z y   c las sifier,   c o n c u rre n tl y   b e n e fit i n g   f ro m   a c t iv e   fre q u e n c y   d rift   a n d   ra te - of - c h a n g e - of - fre q u e n c y   (Ro C o F )  w h il e   c o n su m in g   m u lt i - sig n a l  fe a tu re s — RM S /T HD   o f   v o lt a g e   a n d   c u rre n t,   fre q u e n c y ,   a n d   a c ti v e /rea c ti v e   p o we r  se n se d   a t  th e   P CC.   Th is  a rc h it e c t u re   e li m in a tes   fi x e d - th re sh o l d   b rit t len e ss   a n d   re d u c e s  th e   ND Z   to   z e ro   with o u t  c o m p r o m isin g   p o we r  q u a li t y .   In n o v a ti v e   a sp e c ts  a re   i)  a   sta c k e d ,   re a l - ti m e   sa m p li n g   a p p r o a c h   (Ts  =   5   m s)  th a t  su p p li e s  p e r - sig n a l   AN F IS   m o d u les   a n d   a   m a in   d e c i sio n   AN F IS ,   ii )  su b trac ti v e   c lu s terin g   f o r   g e n e ra ti n g   f u z z y   r u les   d a ta - d riv e n ,   a n d   ii i)   l o w  i q   p e rtu r b a ti o n   t o   m a in tain   u n it y   p o we r   fa c to r  w h e n   q u e ry in g   d o u b tfu l   ND Z   e x a m p les .   M ATLAB/S imu li n k   e x p e rime n ta ti o n   o n   a   se v e n - c a se ,   se v e n - sta g e   m u lt i - so u rc e   P V - in t e rfa c e d   m icro g rid   (in c l u d i n g   p o we r - m a tch e d   ND Z)  d e m o n stra tes   fa st,  r o b u st  tri p s  a t   d isc o n n e c ti o n   wit h   re ten ti o n   o f   I EE E - 1 5 4 7   v o lt a g e /freq u e n c y   e n v e lo p e s;  th e   stru c tu re   a c h iev e s  m in imu m /i d e a l   d e tec ti o n   ti m e s  o f  0 . 0 4   s  a n d   re li a b l y   i n d ica tes   islan d in g   a t  ~ 0 . 4   s  i n   m a tch e d   a n d   m ism a tch e d   c o n d it io n s,  a c h iev i n g   n o rm a l  b re a k e r  tr ip   e x p e c tatio n s  (< 0 . 1   s) .   Co m p a ra ti v e   a n a ly sis  wi th   ROC OV /ROCOA P   su g g e sts  fa ste r  d e tec ti o n   a n d   stro n g e r  r o b u stn e ss   n e a r  ND Z,   a ss isted   b y   THD - b a se d   d isa m b i g u a ti o n   i n   c a se s  o f  n o n - in f o rm a ti v e   a c ti v e   p o we r.   T h ro u g h   th e   p ro v isio n   o f  q u ick e r,   p o we r - q u a li ty - c o n fi n in g   islan d i n g   d e c isio n s  with   n e a r - z e ro   ND Z,   th e   tec h n iq u e   ra ise s  o p e ra to r  sa fe ty   a n d   sy ste m   sta b il it y ,   su p p o rti n g   in d irec tl y   h ig h e r  re n e wa b le  h o stin g   c a p a c it y   a n d   m o re   ro b u st,   su sta in a b le  d i strib u ti o n   n e two rk s.   K ey w o r d s :   ANFI S – f u zz y   h y b r id   class if ier   I s lan d in g   d etec tio n   Near - ze r o   n o n - d etec tio n   zo n e   Po wer - q u ality - p r eser v in g   ac tiv e   p r o b in g   PV - in ter f ac ed   m icr o g r id   ( m u lt i - s o u r ce   DG)   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma d am an er i Ram y a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   M o h an   B ab u   Un iv er s ity   T ir u p ati,   I n d ia   E m ail:  m u llak u r ian u s h a@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N    T h e  in cr ea s in g   p en etr atio n   o f   d is tr ib u ted   g en e r atio n   ( DG)   u n its   s u ch   as  p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   in to   m ed iu m -   an d   lo w - v o ltag e  n etwo r k s   h as  s ig n if ican tly   im p r o v ed   e n er g y   ef f icien c y ,   r eliab ilit y ,   an d   en v ir o n m en tal  s u s tain ab ilit y   o f   m o d e r n   p o wer   s y s tem s   [ 1 ] – [ 3 ] .   As  DG  p e n etr atio n   g r o ws,  d is tr ib u tio n   n e t w o r k s   e v o l v e   t o w a r d   a c t i v e   m i c r o g r i d s   c a p a b l e   o f   o p e r a t i n g   i n   b o t h   g r i d - c o n n e c t e d   a n d   i s l a n d e d   m o d e s   [ 4 ] .   W h ile  th is   f lex ib ilit y   is   d esira b le,   it  als o   in tr o d u ce s   n ew  p r o tectio n   ch allen g es,  p ar ticu lar ly   th e  r eliab le  d etec tio n   o f   u n in ten tio n al   is lan d in g   e v en ts ,   in   wh ich   a  s ec tio n   o f   th e  g r i d   c o n tin u es  to   b e  e n er g is ed   b y   l o c al  DGs  af ter   lo s in g   co n n ec tio n   with   th e  m ain   u tili ty   [ 5 ] .   I n te r n atio n al  s tan d ar d s   s u ch   as  I E E E   1 5 4 7   an d   I E C   6 2 1 1 6   r eq u ir e  DG   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 26 :  1 1 1 7 - 1 1 3 1   1118   u n its   to   d etec t  is lan d in g   an d   c ea s e  en er g is atio n   with in   a  s p e cif ied   tim e  win d o w  wh ile  m ai n tain in g   ac ce p ta b le  p o wer   q u ality   in   n o r m al  o p er a tio n   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   C o n s eq u en tly ,   is lan d in g   d etec tio n   h as  b ec o m e  a  cr itical  s af ety   a n d   r eliab ilit y   co n ce r n   in   m u lti - s o u r ce   DG  en v ir o n m en ts .   A  wid e  r an g e   o f   is lan d i n g   d e tectio n   m eth o d s   ( I DM s )   h as  b ee n   r e p o r ted   in   th e   liter atu r e ,   ty p ically   g r o u p ed   in to   p ass iv e,   ac tiv e,   co m m u n icatio n - b ased ,   an d   h y b r id   ca teg o r ies  [ 8 ] .   Pas s iv e  m eth o d s ,   s u ch   as  o v er /u n d er   v o ltag e,   o v er /u n d er   f r eq u en cy ,   r ate - of - ch a n g e - of - f r e q u en c y   ( R o C o F ) ,   r ate - of - ch an g e - of - v o ltag e   ( R OC OV) ,   an d   v o ltag e   p h ase - ju m p   tec h n iq u es,   r ely   o n   m o n ito r in g   lo ca l  elec tr ical  q u an ti ties   at  th e  p o i n t  o f   co m m o n   c o u p lin g   ( PC C )   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T h ese  ap p r o ac h es  ar e  s im p le  an d   in e x p en s iv e  b u t  s u f f er   f r o m   lar g e  n o n - d etec tio n   zo n es  ( NDZ s ) ,   esp ec ially   u n d er   p o wer - m atch e d   co n d itio n s   wh er e  lo ad   an d   DG  g en er atio n   ar e  n ea r ly   eq u al  [ 1 1 ] .   Activ e  m eth o d s   in ten tio n ally   p er t u r b   th e  DG  o u tp u t — th r o u g h   f r eq u en cy   d r if t,  r ea ctiv e  p o wer   v ar iatio n ,   o r   p h ase  d is tu r b a n c es — to   f o r ce   o b s er v ab le  c h an g es  in   PC C   v ar iab les  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Alth o u g h   ac tiv e  s ch em es  ca n   s ig n if ican tly   r ed u ce   NDZ ,   th ey   m ay   d eg r a d e  p o wer   q u ality   a n d   in ter ac t  ad v er s ely   with   o th er   co n tr o l  f u n ctio n s ,   esp ec ially   w h en   m u ltip le  DGs  ar e  p r esen t  [ 1 4 ] .   C o m m u n icatio n - b ased   an d   r em o te  m eth o d s ,   in clu d in g   tr an s f er - t r ip   s ch em e s   an d   s y n ch r o p h aso r - b ased   s o l u tio n s ,   o f f er   h ig h   r eliab ilit y   b u t r eq u ir e  d ed icate d   in f r astru ctu r e,   h ig h e r   co s t,  an d   co m p lex   i n teg r atio n   [ 1 5 ] .   T o   o v er co m e   th e   lim itatio n s   o f   p u r el y   p ass iv e  o r   ac ti v e  ap p r o ac h es,  h y b r id   I DM s   h av e   b ee n   p r o p o s ed   th at  co m b in e  m u ltip le  in d icato r s   o r   f u s e  p ass iv e  an d   ac ti v e  f ea tu r es  u s in g   in tellig en t   alg o r ith m s .   Fu zz y   lo g i c   an d   n e u r al  n etwo r k s   h av e  b ee n   u s ed   to   p r o ce s s   f ea tu r es  s u c h   as  v o ltag e,   f r eq u e n cy ,   t o tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD) ,   an d   R OC OF  to   r ed u c e  NDZ   wh ile  lim itin g   in jecte d   d is tu r b an ce s   [ 1 6 ] – [ 1 8 ] .   A d ap tiv e  n eu r o - f u zz y   in f er en ce   s y s tem s   ( ANFI S)  an d   o th er   s o f t - co m p u tin g   tech n iq u es  h av e  also   b ee n   ap p lied   t o   ca p tu r e  n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   b etwe en   m ea s u r ed   s ig n als  an d   o p er atin g   s tates  [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   Mo r e  r ec en tly ,   a d v an ce d   in tellig en t   p r o tectio n   s tr ateg ies,  in clu d in g   d ee p - lear n in g - b ased   class if i er s   an d   o p tim is ed   n etwo r k   ar c h itectu r es,  h av e  b ee n   d ev elo p e d   f o r   f ast  an d   r o b u s t  f au lt  d etec tio n   in   m esh ed   d ir ec t  cu r r en t  ( DC )   an d   h ig h - v o l tag e  d ir ec t  cu r r en t   ( HVDC )   g r id s   [ 2 1 ] – [ 2 4 ] .   T h e s e  wo r k s   d em o n s tr ate  th at  in tellig en t  p r o tectio n   ca n   o f f er   d e n o is in g ,   r o b u s tn ess   to   m ea s u r em en t   n o is e,   a n d   im p r o v e d   d is cr im in atio n   ca p a b ilit y ,   b u t   m an y   m eth o d s   ar e   tailo r ed   to   tr an s m is s io n - lev el  DC   s y s tem s ,   r ely   o n   lar g e  tr ain i n g   d atas ets,  o r   im p o s e  h ig h   c o m p u tatio n al  b u r d en s   u n s u itab le  f o r   em b ed d e d   DG  co n tr o ller s .   Desp ite  th ese  ad v an ce s ,   s ev er al  k ey   ch allen g es  r em ain   f o r   i s lan d in g   d etec tio n   in   m u lti - s o u r ce ,   PV - in ter f ac ed   m icr o g r id s .   First,  c o n v en tio n al  p ass iv e  a n d   ac tiv e   s ch em es  s till   ex h ib it  s izab le   NDZ s   u n d er   p o wer - m atch ed   o r   n ea r - m atch e d   co n d itio n s ,   wh er e  ch an g es   in   PC C   v o ltag e,   f r eq u e n cy ,   a n d   p o wer   f lo ws  ar e  s m all  an d   ea s ily   m ask e d   b y   n o r m al  o p er atin g   v ar iatio n s   [ 1 1 ] – [ 1 4 ] .   Seco n d ,   m an y   in tellig en t   an d   f u zz y - lo g ic - b ased   s ch em es  em p lo y   f ix e d   th r esh o ld s   o r   m an u ally   d esig n ed   r u le  b ases ,   wh ich   m ay   n o t  g e n er alize   well  ac r o s s   d if f er en t  l o ad in g   co n d itio n s ,   DG  m ix es,  an d   n etwo r k   co n f i g u r atio n s   [ 1 6 ] ,   [ 1 9 ] .   T h ir d ,   s o m e  ex is tin g   h y b r id   m eth o d s   r ely   h ea v ily   o n   a  s in g le  ty p e  o f   f ea tu r e  ( e. g . ,   R OC O F  o r   v o ltag e  T HD) ,   m ak in g   th e m   s en s itiv e  to   n o is e   an d   m ea s u r em e n t e r r o r s ,   p a r ticu l ar ly   in   wea k   g r i d s .   I n   a d d iti o n ,   f ew  w o r k s   ex p licitly   q u a n tify   th e  r elatio n s h ip   b etwe en   s am p lin g   in ter v al,   s tack ed   d ata   win d o w,   an d   ac h i ev ab le  d etec tio n   tim e,   o r   p r o v id e  d etailed   ANFI S  an d   clu s ter in g   p ar am eter s   n ec e s s ar y   f o r   r ep r o d u cib ilit y .   Fin ally ,   wh ile   d ee p - lear n in g - b ased   p r o tectio n   m eth o d s   s h o w  p r o m is e  [ 2 1 ] – [ 2 4 ] ,   th e y   o f te n   d em an d   s ig n if ican t   co m p u tatio n al   r eso u r ce s   an d   co m p le x   tr ain i n g   p r o ce s s es,  wh ich   m ay   n o t   b e   p r ac tical  f o r   r ea l - tim e  DG  i n v er ter s .   T h ese  g ap s   m o tiv ate  th e  d ev el o p m en t   o f   a   h y b r id ,   c o m p u tatio n ally   ef f icien t,  an d   r ep r o d u cib le   I DM   t h a t  ac h iev es  n ea r - ze r o   NDZ   with o u t  c o m p r o m is in g   p o wer   q u ality   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .       2.   P RO P O SE D  M E T H OD   I n   th is   p a p er ,   we   p r o p o s e  a  h y b r id   ANFI S  an d   a d ap tiv e  f u zz y   class if icatio n   s ch em e  f o r   n ea r - ze r o   NDZ   is lan d in g   d etec tio n   in   m u lti - s o u r ce   DG  s y s tem s   in ter f ac ed   with   a  PV  p lan t.  T h e   m eth o d   co m b in es  ac tiv e   an d   p ass iv e  s ig n atu r es  b y   f u s in g   PC C   v o ltag e  an d   cu r r e n t  R MS  v alu es,  v o ltag e  an d   cu r r en t  T HD,   ac tiv e/r ea ctiv e  p o wer   m ea s u r em en ts ,   an d   lo w - m ag n itu d e  r ea ctiv e - cu r r en t  p e r tu r b atio n s   in to   a  s tack ed   f ea tu r e  v ec to r   p r o ce s s ed   b y   a  m u lti - s tag e  ANFI S  s tr u ctu r e.   A  d etailed   d q - f r am e  m o d el  o f   th e  PV - in ter f ac ed   D G,   in clu d in g   a  g r i d - s y n ch r o n is ed   v o ltag e  s o u r ce   c o n v er ter   ( VSC ) ,   is   u s ed   to   d er iv e  ex p licit r elatio n s h ip s   b etwe en   d q   c u r r en ts   a n d   ac tiv e/r ea ctiv e  p o wer   f lo ws,  e n ab lin g   ac c u r ate  co n tr o l  o f   a  s m all  r ea ctiv e - p o wer   p r o b e  th a t  m in im ally   af f ec ts   p o wer   q u ality .   NDZ   b o u n d a r i es  ar e  q u an titativ ely   d ef in e d   in   ter m s   o f   ac tiv e  an d   r ea ctiv e   p o wer   m is m atch es  an d   f r eq u e n cy   co n s tr ain ts ,   a n d   th ese  a n aly tical  r esu lts   ar e   in teg r ated   i n to   t h e  class if ier   d esig n .   Su b t r ac tiv e  clu s ter in g   is   em p lo y ed   to   au to m atica lly   g en er ate  f u zz y   r u les  f r o m   d ata,   r ed u cin g   m a n u al  tu n in g   ef f o r t  an d   im p r o v in g   r ep r o d u ci b ilit y .   T h e  p r o p o s ed   s ch em e  is   ev al u ated   o n   s ev en   r ep r esen tativ e  o p er atin g   ca s es,   in clu d in g   b o t h   clea r   m is m atc h   an d   p o wer - m atc h ed   s ce n ar i o s ,   an d   co m p ar ed   co n ce p tu all y   with   c o n v e n tio n al  R OC OF/ R OC O V  an d   f u zz y - b ased   m eth o d s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       N ea r - z ero   N DZ isl a n d in g   d etec tio n   fo r   mu lti - s o u r ce   DGs v ia   h yb r id   A N F I S   …   ( Ma d a ma n e r i R a mya )   1119   3.   M E T H O D   T h e  p r o p o s ed   n ea r - ze r o   NDZ   is lan d in g   d etec tio n   s ch em e  is   im p lem en ted   as a   h y b r id   ANFI S with   an   ad ap tiv e  f u zz y   class if ier   o p e r atin g   o n   a  m u lti - s o u r ce   PV - in ter f ac ed   DG  s y s tem .   T h e  o v er all  ar ch itectu r e   ex p lo its   b o th   ac tiv e  an d   p ass iv e  s ig n atu r es:  an   ac tiv e  f r eq u en cy - d r if t  m ec h a n is m   co m b in ed   with   R o C o F   p r o b in g ,   an d   a   r ich   p ass iv e  f e atu r e  s et  co m p r is in g   R MS  an d   T HD  o f   v o ltag e   an d   c u r r en t ,   s y s tem   f r e q u en c y ,   an d   ac tiv e/r ea ctiv e   p o wer   m ea s u r ed   at  th e   PC C .   T h ese  s ig n als  ar e  ac q u ir e d   v ia  r elay - b ased   s en s in g   at  th e  PC C  an d   p r e - p r o ce s s ed   to   f ee d   a  h ier ar ch ical  ANFI S  s tr u ctu r e  t h at  r eso lv es  is lan d in g   an d   n o n - is lan d in g   ev e n ts ,   esp ec ially   in   th e  NDZ ,   wh ile  m ain tain in g   p o wer   q u ality   b y   m i n im is in g   p er tu r b atio n s   in   r ea l  an d   r ea ctiv e  p o we r .   T h e  h y b r id   ANFI S – f u zz y   cla s s if ier   u s es  an   em b ed d e d   ar ti f icial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   to   lear n   co m p le x   n o n lin ea r   m a p p in g s   an d   f u z zy   lo g ic  to   g en er alis e  in p u t   p atter n s   an d   im p lem en t  lin g u is tic  r u le - b ased   class if icatio n ,   th er eb y   co m b in in g   d ata - d r iv en   lear n in g   with   i n ter p r etab le  d ec is io n   lo g ic.     3 . 1 .     M o dellin g   o f   dis t ribute d g ener a t io n sy s t em   A  m u lti - s o u r ce   DG  s y s tem   is   c o n s id er ed   in   th is   r esear ch ,   co u p led   with   a  PV  s y s tem .   Fo u r   1 0 0   k W   P V   g en er atio n   u n its   ar e  m o d elled ,   s o   th at  th e  to tal   PV  g en er atio n   ca p ac ity   r ea ch es  4 0 0   k W .   T h e  eq u iv alen t  cir cu it  o f   th e   PV  s y s tem   is   s h o wn   i n   Fig u r e  1 ( a) ,   an d   th e   s y s tem   is   m o d elled   as  a  s in g le - d io d e   PV   ce ll  wh o s e   cu r r en t – v o ltag e  ch a r ac ter is tics   d ep en d   o n   i r r ad iatio n   an d   tem p er at u r e  [ 2 3 ] .   T h e  o u tp u t  c u r r e n t  o f   th e  PV  ce ll  as  a  f u n ctio n   o f   ter m i n al  v o ltag e   is   ex p r ess ed   in   ( 1 ) .     = ph −  [ e xp (   ( + )  ) − 1 ] − + ℎ   ( 1 )     W h er e  ph   is   th e  p h o to cu r r en t  ( s h o r t - cir cu it  c u r r e n t  d u e   to   s u n lig h t) ,     is   th e  d io d e   s atu r atio n   cu r r en t,     an d   ℎ   ar e  th e  s er ies  an d   s h u n t  r esis t an ce s ,   r esp ec tiv ely ,     is   th e  v o lt ag e  ac r o s s   th e  lo a d ,     is   th e  lo a d   cu r r e n t,    is   th e  elec tr o n   ch ar g e  ( 1 . 6 × 10 − 19  C ) ,    is   B o ltz m an n ’ s   co n s tan t  ( 1 . 38 × 10 − 23   J /K ) ,    is   th e  ce ll te m p er atu r e,   an d     is   th e  d io d e  id ea lity   f ac t o r .   T h e  d io d e  cu r r en t c o m p o n en t  its elf   o b ey s   th e  Sh o c k ley   e q u a tio n .   I t is r e p r esen ted   i n   ( 2 )   an d   ( 3 )   [ 2 4 ] .     =   [ e xp (  ) − 1 ]   ( 2 )     pv =   pv   pv   ( 3 )     W h er e    is   th e  d io d e   v o ltag e  a n d     is   th e  s atu r atio n   cu r r e n t o f   t h e  d io d e .   T h e  i n s tan tan eo u s   p o wer   g en e r ate d   b y   th e  PV  ar r ay   is   wr itten   as   wh er e  pv   is   th e  PV  p o wer ,     is   th e  co n v e r ter   ef f icie n cy ,   a n d   pv   an d   pv   ar e  th e  PV te r m in al  v o ltag e  an d   cu r r e n t,  r esp ec tiv ely .   T o   ex tr a ct  m ax i m u m   p o wer   f r o m   t h e  PV  s y s tem   u n d e r   u n i f o r m   ir r ad ian ce ,   a   p e r tu r b   an d   o b s er v e   ( P& O)   MPPT  tech n iq u e  is   em p lo y ed .   T h e  o p e r atin g   v o ltag e  o f   th e  PV  ar r ay   is   p er io d ically   p er tu r b e d ;  if   th e   ex tr ac ted   p o wer   pv   in cr ea s es ,   th e  p er tu r b atio n   d ir ec tio n   is   m ai n tain ed ,   w h er ea s   if   pv   d ec r ea s es,  th e  d ir ec tio n   is   r ev er s ed   [ 2 6 ] .   T h r o u g h   th is   iter ativ e  p r o ce s s ,   th e  o p er atin g   p o in t  co n v er g es  to war d   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t ( MPP) ,   an d   th e  r esu ltin g   r ef er en ce   is   en f o r ce d   b y   th e  d o wn s tr ea m   VSC .     3 . 2 .     Vo l t a g e  s o urce   co nv er t e r  ( VSC)   I n   th e  p r o p o s ed   g r i d - s y n ch r o n i s ed   VSC ,   r eg u latio n   is   s tr u ctu r ed   as  two   ca s ca d ed   lo o p s   wo r k in g   in   th e   s y n ch r o n o u s   d q   f r am e  s y n c h r o n is ed   to   th e  PC C   v o ltag e  u s in g   a  PLL .   T h e  o u ter   ( s lo w)   lo o p   co n tr o ls   th e  DC - lin k   v o ltag e  b y   co m p ar in g   th e   s en s ed      to   th e   r ef e r en ce    , r e f = 600  V   an d   p r o ce s s in g   th e   er r o r   t h r o u g h   an   an ti - win d u p   PI  c o n tr o ller   wh o s e  o u tp u t  is   th e   ac tiv e  c u r r e n t  r ef er e n ce   , r e f .   Fo r   u n ity   p o wer - f ac to r   ( UPF)   o p er atio n   d u r i n g   n o r m al  c o n d itio n s ,   th e  r ea ctiv e  c u r r en t   r ef er en ce   is   s et  to   , r e f = 0 ,   b u t  it  ca n   b e   b iased   if   v o ltag e  s u p p o r t   is   n ee d ed .   T h e  in n er   ( f ast)  lo o p   e m p lo y s   d e co u p led   PI  c o n tr o ller s   p er   ax i s   with   f ee d - f o r war d   o f   th e  g r id   v o ltag e  an d   cr o s s - co u p lin g   co m p en s atio n   ter m s   ±  ,   wh ich   elim in ates   in d u ctiv e  d y n am ics  an d   en h an ce s   b an d wid th .   T h ese  co n tr o ller s   g en er ate   co m m a n d ed   c o n v e r ter   v o ltag es    an d   ,   wh ich   a r e  tr an s f o r m ed   b ac k   in to   th e  th r e e - p h ase  s tatio n ar y   f r am e ,   n o r m alis ed   b y   th e  in s tan tan eo u s   DC - lin k   v o ltag e,   an d   co n v er ted   to   th r ee   m o d u latin g   s ig n als  ,  ,   an d     v ia  PW M  o r   SVPW M.   W ith   th e  d - ax is   alig n ed   to   t h e  g r id   v o ltag e,   th e  in s tan tan e o u s   ac tiv e  an d   r ea ctiv e   p o wer s   ar e   ex p r ess ed   in   d q   c o o r d i n ates.  T h ey   a r e  g i v en   b y   ( 4 )   an d   ( 5 ).     = 3 2   ( + )   ( 4 )     = 3 2   ( + )   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 26 :  1 1 1 7 - 1 1 3 1   1120   W h er e  ,   an d   ,   ar e  th e  d q - ax is   c o m p o n e n ts   o f   v o ltag e  an d   cu r r en t,  r esp ec tiv ely .   W h en   th e  d - ax is   is   alig n ed   s u ch   th at  th e   g r id   v o lt ag e  lies   en tire ly   alo n g   th e   d - ax is   ( i.e . ,   = 0 ) ,   ( 4 )   an d   ( 5 )   s im p lify   to   ( 6 )   a n d   ( 7 )   s h o w  th at  ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o wer   a r e  d ir ec tly   co n tr o lled   b y     an d   ,   r esp ec tiv ely ,   wh ich   allo ws  th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h   to   co n tr o l   is lan d in g   b eh av io u r   b y   in jectin g   a   s m all  p er tu r b atio n   in     ( an d   h en ce   in   r ea ctiv e   p o wer )   wh ile  k e ep in g   p o wer   q u ality   with in   ac ce p tab le  lim its .     = 3 2       ( 6 )     = −   3 2       ( 7 )     3 .3 .     No n - det ec t io n z o ne   T h e  NDZ   is   a  r e g io n   in   wh ich   i s lan d in g   d etec tio n   ap p r o ac h es  ca n n o t  r elia b ly   id e n tify   is lan d i n g   with in   th e  r eq u ir ed   tim e,   p ar ticu lar ly   u n d er   p o wer - m atch e d   co n d itio n s   b etwe en   DG  an d   lo ca l  lo ad .   T o   ch ar ac ter is e   NDZ ,   th e  p o wer   m is m atch   o f   th e  DG  an d   th e  lo ad   i s   r ep r es en ted   in   an   ac tiv e – r ea ctiv e  co o r d in ate  p lan e .   T h e   ac tiv e  an d   r ea ctiv e   p o wer   m is m atch es a r e  d ef in e d   as   ( 8 )   an d   ( 9 ) .     Δ = DG − L o a d   ( 8 )     Δ = DG − L o a d   ( 9 )     W h er e  DG   an d   DG   d en o te   th e  DG  ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o wer s ,   a n d   L oa d   an d   L oa d   d en o te  t h e  ac tiv e   an d   r ea ctiv e  p o wer s   o f   th e  lo a d ,   r e s p ec tiv ely .   Su itab le  th r esh o ld   v alu es  f o r   th e  ac tiv e   an d   r ea ctiv e   p o w er   m is m atch es  u s ed   to   d ef in e   th e  NDZ   b o u n d ar y   a r e  co m p u ted   as   ( 1 0 )   an d   ( 1 1 ) .     Δ th =   DG ,   r a ted   ( 1 0 )     Δ th =   DG ,   r a ted   ( 1 1 )     W h er e    an d     ar e  m is m atch   c o e f f icien ts   th at  en c o d e  allo wa b le  p er ce n ta g e  d e v iatio n s   ar o u n d   th e  r ated   DG   ac tiv e  an d   r ea ctiv e  p o wer s .   T h ese  th r esh o ld s ,   to g eth er   with   v o ltag e  an d   f r e q u en c y   co n s tr ain ts   at  th e  PC C ,   d eter m in e  th e  NDZ   r e g io n   illu s tr ated   in   Fig u r e  1 ( b ) .   T h e  v o ltag e  an d   f r eq u e n cy   v al u es  ar e  m ea s u r e d   at   th e  PC C .   T h e  ac tiv e  p o wer   o f   th e  R L C   l o ad   ca n   b e   wr itten   as   ( 1 2 )   a n d   ( 1 3 ) .     L oa d = P C C 2   ( 1 2 )     L oa d = P C C 2 ( 2 L oa d   − 1 2 L oa d   )   ( 1 3 )     W h er e  P C C   is   th e  PC C   v o ltag e  m ag n itu d e  an d     is   th e  lo ad   r esis tan ce .   T h e  r ea ctiv e  p o wer   o f   th e  lo ad   is   ca lcu lated   as   wh er e  L oa d   is   th e  l o ad   f r e q u en c y ,   an d     an d     d en o te  th e  lo ad   in d u cta n ce   an d   ca p ac itan ce ,   r esp ec tiv ely .   T h e  m is m atch   o f   r ea ctiv e  p o wer   f o r   NDZ   esti m atio n ,   lin k ed   to   th e  allo wab le  f r eq u e n cy   d ev iatio n   Δ a ll ow ,   is   th en   ex p r ess ed   as   ( 1 4 ) .     Δ NDZ = ∣ ∂ L oa d ∂ ∣ =   Δ a ll ow   ( 1 4 )     W h er e    is   th e  n o m in al  f r eq u en cy   an d   Δ a ll ow   is   th e  ad m is s ib le  f r eq u en c y   r a n g e  ac c o r d in g   to   p r o tectio n   s tan d ar d s .   T h e   ( 8 ) – ( 1 4 )   p r o v id e  a  q u an titativ e  b asis   f o r   d ef in in g   NDZ   b o u n d ar ies  a n d   f o r   d esig n in g   th e   th r esh o ld s   u s ed   in   th e   p r o p o s e d   ANFI S - b ased   class if ier .     3 . 4 .     P r o po s ed  ANF I S – a da ptiv e  f uzzy   cla s s if ier  f o r  is la nd ing   det ec t io n   As  d is cu s s ed   in   p r ev io u s   s ec ti o n s ,   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   in ten d s   to   ac cu r ately   d etec t  is lan d in g   ev e n   with in   th e  NDZ .   T h e  s ch em at ic  o f   th e  h y b r id   m eth o d   is   s h o wn   in   Fig u r e  1 ( c) .   A  p o wer   m eter   m ea s u r es  th e  r ea ctiv e  p o wer   o f   th e  PV  s y s te m   PV ,   th e  lo ad   L oa d ,   an d   t h e  g r id   Gr i d   at  th e  PC C .   I n   ad d itio n ,   th e   R MS  v alu es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       N ea r - z ero   N DZ isl a n d in g   d etec tio n   fo r   mu lti - s o u r ce   DGs v ia   h yb r id   A N F I S   …   ( Ma d a ma n e r i R a mya )   1121   o f   v o ltag e  a n d   cu r r en t  ( R MS   an d   R MS )   an d   th e  T HD  v alu es  o f   v o ltag e  an d   cu r r e n t  ( T HD   an d   T HD )   ar e   co n tin u o u s ly   m o n ito r e d .   T h es e  s ig n als  f o r m   th e  p r im ar y   in p u ts   to   th e  h y b r id   ANFI S – ad ap t iv e  f u zz y   class if ier ,   wh ich   r ed u ce s   NDZ   with o u t d eg r ad in g   p o wer   q u ality .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  1 .   C o m p o n en ts   o f   th e  p r o p o s ed   PV isl an d in g   d etec tio n   s y s tem : ( a)   eq u i v alen t c ir cu i t o f   th e  PV  s y s tem ,   ( b )   n o n - d etec tio n   zo n e  ( NDZ )   o f   is lan d in g ,   an d   ( c)   s ch em atic  r ep r esen tatio n   o f   th e  p r o p o s ed     h y b r id   ap p r o ac h       T h e  g r id   s y s tem   co n tain s   two   cir cu it  b r ea k er s   ( C B s ) :  o n e  to   s ep ar ate  th e  DG  an d   p r ev e n t  ex ce s s iv e   p o wer   in jectio n   in to   th e  u p s tr e am   g r id ,   an d   th e  o th e r   to   tr ip   u n d er   f au lt c o n d itio n s .   T h e  s tan d ar d   tr ip p in g   tim e  o f   C B s   u n d er   is lan d in g   an d   f a u lt  co n d itio n s   i s   less   th an   0 . 1   s .   I n p u t  s ig n als  o b tain ed   f r o m   t h e  PC C   ar e  s u p p lied   to   th e  DG  b r ea k er   lo g ic.   ANFI S  u s es  th e  in p u t  s ig n als  an d   a  s tack   o f   eig h t  r ec e n t  s am p les  p e r   s ig n al  to   g en er ate   a  f u zz y   in f er e n ce   s y s tem   ( FIS)   v ia  s u b tr ac tiv e  clu s ter in g ,   wh ich   m ap s   in p u t – o u tp u t  r elatio n s h ip s   an d   au to m atica lly   d e r iv es  I F – T H E N  r u les.  T o   r e d u ce   c o m p u tatio n al  lo ad ,   ea ch   s ig n al  is   p r o ce s s ed   with   its   o wn   ANFI S  m o d u le;  th eir   o u tp u ts   ar e  th en   s tack ed   an d   u s ed   as  i n p u ts   to   th e  m ain   d ec is io n   ANFI S,  as  d ep icted   in   Fig u r e  2 ( a) .   T h e  e f f ec tiv en ess   o f   th e  ANFI S - b ased   d etec to r   d ep en d s   o n   th e  s am p lin g   in ter v al,   th e  n u m b e r   o f   s am p led   s ig n als,  an d   th e   n u m b er   o f   s am p les  p e r   s ig n al.   E a ch   s ig n al  is   s am p led   at  = 0 . 005  s ,  e v er y   n ew   s am p le  is   ad d ed   to   th e  d ata  s tack   at  th is   in ter v al.   Fo r   a   s tack   o f     s am p les,  th e  m in im u m   a n d   id ea l  tim e   f o r   is lan d in g   d etec tio n   a r e   ( 1 5 )   an d   ( 1 6 ) .     de t, mi n =     ( 1 5 )     L o a d = √ L oa d 2 + L oa d 2   ( 1 6 )     Fo r   = 8   an d   = 0 . 005  s ,   th is   g iv es  de t, mi n = 0 . 04  s ,   en s u r in g   f ast d etec tio n .   T h e  to tal  lo ad   p o wer   c o n s u m p tio n ,   co m b in i n g   ac tiv e  an d   r ea ctiv e  co m p o n e n ts ,   is   ex p r ess ed   as   wh er e  L oa d   is   th e  ap p ar en t  p o wer   o f   th e  lo ad .   T h e  ANFI S – f u zz y   class if ier   p r o ce s s es  all  th ese  in p u t s   to   p r o v id e  a   s in g le  o u tp u t  in d icatin g   wh et h er   is lan d in g   is   p r esen t,  wh il e  also   m itig atin g   p o wer - q u ality   d is tu r b an ce s   b y   en f o r cin g   o p tim al  th r esh o ld   v alu es  f o r   ea ch   in p u t.  T h e  o v e r all  p r o ce s s   f lo w  is   illu s tr ated   i n   Fig u r e  2 ( b ) .   T h e   d ec is io n   lo g ic  o p er ates  as  f o llo ws.  I n   n o r m al  g r id - co n n ec ted   o p er atio n ,   Gr id   s u p p lies   o r   ab s o r b s   r ea ctiv e  p o wer   s u ch   th at  th e   DG  an d   g r id   r em ain   s y n ch r o n is ed   a n d   th e   VSC   o p er ates  n ea r   u n ity   p o wer   f ac to r   ( ≈ 0 ) .   Af ter   an   u p s tr ea m   d is co n n ec tio n ,   th e  s y s tem   m o n ito r s   th e  r elativ e  m ag n itu d es  o f   Gr id ,  PV ,   an d   L oa d .   I f   Gr id   is   s m all  o r   ze r o   wh ile  PV   an d   L oa d   r em ain   s ig n if ican t,  th e  s y s tem   tr e ats  th is   as  a  p o ten tial  is lan d in g   ev en t  an d   r elies o n   th e  lear n e d   ANFI S r u les an d   s y n ch r o n is atio n   s tatu s   to   co n f ir m   is lan d i n g .   T o   en h an ce   o b s er v a b ilit y   n ea r   th e   NDZ ,   th e   co n tr o ller   in je cts  a  s m all  r ea ctiv e   cu r r e n t  p er tu r b atio n   Δ   co r r esp o n d i n g   to   a  tem p o r a r y   p o wer - f ac to r   s h if t  to   0 . 9 5 ,   ap p lied   f o r   a  s h o r t  in ter v al  ( e. g . ,   3   m s ) .   T h is   alter s   th e  PV  r ea ctiv e  p o wer   wh ile  m in im ally   af f ec tin g   p o wer   q u ality .   I f   th e  r esu ltin g   ch an g e  in   PV   d o es  n o t   p r o p a g ate  to   Gr id .   T h e   s y s tem   in f er s   th at  th e  DG  i s   i s lan d ed ; if   a  clea r   ch an g e  in   Gr id   is   o b s er v ed ,   th e  g r id   is   s till   co n n ec ted ,   an d   n o   is lan d in g   is   d ec lar ed .   I n   p ar allel,   th e  R MS  an d   T HD  v alu es  o f   v o ltag e  an d   cu r r en t ,  p ar ticu lar ly   T HD ,   ar e  u s ed   to   d is tin g u is h   is lan d in g   p h en o m en a  f r o m   o th er   g r id   d is tu r b an ce s .   T h e  cu r r en t  T HD  is   esti m ated   as   ( 1 7 ) .     T HD = h, r ms 1 , r ms × 100 %   ( 1 7 )     W h er e  h, r ms   is   th e  R MS  v alu e  o f   all   cu r r e n t  h ar m o n ic  c o m p o n en ts   ( ex clu d i n g   t h e  f u n d am e n tal)   a n d   1 , r ms   is   th e  R MS  v alu e  o f   th e  f u n d am e n t al  cu r r en t.  I f   T HD   ex ce ed s   its   allo wab le  lim it  ( e. g . ,   5 %),   th e  h y b r id   ANFI S   r ein f o r ce s   th e  is lan d in g   d ec is i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 26 :  1 1 1 7 - 1 1 3 1   1122   ( a)         ( b )       Fig u r e  2 .   Pro p o s ed   a p p r o ac h :  ( a)   d ata  s tack   an d   ( b )   h y b r id   A NFI S f lo wch ar t       3 . 4 . 1 .   Ada ptiv e  neuro - f uzzy   i nfe re nce  s y s t em   ( ANF I S) – a da ptiv e  f uzzy   cla s s if ier   T h e  ANFI S  co m b in es  n eu r al  n etwo r k s   an d   f u zz y   lo g ic  f o r   m o d ellin g   n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   in   DG  s y s tem s .   T h e  ad ap tiv e  FIS  ca n   lear n   an d   ad ju s t  m em b er s h i p - f u n cti o n   p ar am eter s   an d   r u l e  co n s eq u en ts   f r o m   tr ain in g   d ata   u s in g   g r ad ie n t - d e s ce n t  o p tim is atio n   ( e. g . ,   b ac k p r o p ag atio n ) ,   t h er eb y   m in im is in g   th e   er r o r   b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu al  o u tp u ts .   ANFI S  is   p ar ticu lar ly   well - s u ited   f o r   r ea l - tim e  an al y s is   b ec au s e  it  ca n   o p er ate   d ir ec tly   o n   m ea s u r e d   in p u t  d at a,   to ler ate  p a r am eter   v ar iab ilit y ,   an d   ap p r o x im ate   n o n lin ea r   d ec is io n   b o u n d a r ies.   T h e  wo r k in g   p r in cip le  o f   th e  p r o p o s ed   ANFI S – ad ap tiv e  f u zz y   class if ier   is   a s   f o llo ws:   i)   f u zz if icatio n   m ap s   cr is p   in p u ts   ( PV , Gr id , L oa d , R MS , R MS , T HD , T HD )   to   f u zz y   s ets;   i i)   a  r u le  b ase  o f   f u zz y   I F – T HE N  s tatem en ts   r elate s   in p u t  lin g u is tic  ter m s   to   o u tp u t   ter m s   ( “I s lan d i n g ”,   “Distu r b an ce ”) ;  iii)   f u zz y   in f er en ce   co m p u tes  th e  f ir in g   s tr en g th   o f   ea ch   r u le  b ased   o n   th e  f u zz if ied   in p u ts ;  iv )   r u le  ag g r eg atio n   co m b in es   th e  ac tiv ated   r u le  o u t p u ts   in to   an   o v er all  f u zz y   r esp o n s e;  an d   v )   d ef u zz if icatio n   co n v er ts   th is   f u zz y   r esp o n s e   in to   a  c r is p   o u t p u t  in d icatin g   t h e  is lan d in g   d ec is io n .   I n   th e  p r o p o s ed   m eth o d ,   m em b er s h ip - f u n ctio n   s h a p es  an d   r u le  co n s eq u en ts   ar e  tu n ed   au t o m atica lly   v ia  ANFI S  tr ain in g ,   an d ,   a f ter   a  tr ial - a n d - e r r o r   co m p ar is o n ,   Gau s s ian   m em b er s h ip   f u n ctio n s   ar e  ad o p ted .   T h e  m em b er s h ip   f u n ct io n s   f o r   th e  th r ee   p r in cip al  r e ac tiv e - p o wer   in p u ts   1 = PV , 2 = Gr id , 3 = L oa d   ar e  s h o wn   in   Fig u r e  3 .   T h e  cl ass if ier   o u tp u ts   two   d ec is io n   v ar iab les  1   an d   2 ,   r ep r esen tin g   th e  d eg r ee s   o f   b elief   in   “ is lan d in g ”  an d   “ d is tu r b an ce ”,   r esp ec tiv ely ;  th e  f in a l  b in ar y   d ec is io n   is   o b tain ed   b y   co m p a r in g   1   an d   2   an d   e n f o r ci n g   s y n c h r o n is atio n   co n s tr ain ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       N ea r - z ero   N DZ isl a n d in g   d etec tio n   fo r   mu lti - s o u r ce   DGs v ia   h yb r id   A N F I S   …   ( Ma d a ma n e r i R a mya )   1123         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  3 .   Me m b er s h ip   f u n ctio n s   f o r   th e  ANFI S :   ( a)   m e m b er s h ip   f u n ctio n   f o r   th e  PV sy s tem ,   ( b )   m em b er s h i p   f u n ctio n   f o r   t h e  g r i d   s y s tem ,   a n d   ( c)   m em b er s h i p   f u n ctio n   f o r   th e  lo ad       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  p e r f o r m an ce   o f   th e  h y b r id   ANFI S - b ased   is lan d in g   d et ec tio n   ap p r o ac h   with   a n   a d ap tiv e  f u zz y   class if ier   was  ev alu ated   in   MA T L AB /Si m u lin k   u s in g   a  d et ailed   m o d el  o f   th e  m u lti - s o u r c e  PV - in ter f ac ed   DG  s y s tem .   T h e  ANFI S   p ar am eter s   an d   co n tr o ller   g ain s   wer e   tu n ed   to   o b tain   r o b u s t  b eh a v io u r   ac r o s s   a  wid e   o p er atin g   r an g e .   C o m p lian ce   with   I E E E - 1 5 4 7   was  en f o r ce d   b y   co n s tr ain in g   th e  PC C   v o ltag e  to   0 . 9 – 1 . 1   p . u . ,   th e  f r e q u en c y   to   5 9 . 5 – 6 0 . 1 5   H z,   an d   th e   m ax im u m   is lan d in g   d etec tio n   tim e  t o   less   th an   1   s ,   as  s u m m a r is ed   in   T ab le  1 .   T h ese  s tan d ar d   lim its   p r o v id e   th e  b en ch m a r k   a g ain s t  wh ich   th e  d etec tio n   s p ee d   an d   p o wer - q u alit y   im p ac t o f   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   ar e  ass ess ed .   T o   co v er   b o t h   m is m atch ed   an d   p o wer - m at ch ed   co n d itio n s ,   th e   s im u latio n   s etu p   was  ex a m in e d   u n d er   s ev en   ca s es:  C ase  1   ( p o wer   m is m atch   b etwe en   t h e  DG  an d   th e   lo ad ) ,   C ase  2   ( NDZ   p o wer - m atch ed   co n d itio n ) ,   an d   C ases   3 – 7   ( ac t iv e - p o wer   lev els r an g in g   f r o m   2 0   k W   to   6 0 0   k W ,   with   th e  DG  r atin g   u n ch an g ed ) .       T ab le  1 .   Stan d a r d   I E E E   1 5 4 7   p ar am eter s   f o r   an ti - is lan d in g   t ec h n iq u e   P a r a me t e r s   S t a n d a r d   v a l u e s   V o l t a g e   r a n g e   9 0 %  <   V   <   1 1 0 %   F r e q u e n c y   r a n g e   5 9 . 5   <   f   <   6 0 . 1 5   Th e   ma x i mu m   t i me  f o r   d e t e c t i n g   i sl a n d i n g   < 1   se c       4 .1 .     Ca s e  1 :   P o wer   m is m a t c h bet wee n DG   a nd   lo a d ( no rm a l c a s e)   I n   C ase  1 ,   th e   lo ad   co n s u m es 1 0 0   k W   an d   4 0   k VAr .   At  = 0 . 4   s ,   th e  cir cu it  b r ea k er   d is co n n ec ts   th e   g r id ,   a n d   th e  p r o p o s ed   d etec to r   is   ev al u ated   u n d e r   th is   cle ar   p o we r - m is m atch   c o n d itio n .   T h e   ev o l u tio n   o f   r ea ctiv e  p o wer   f o r   t h e  g r i d ,   P V  g en er ato r ,   an d   lo ad   is   s h o wn   in   Fig u r e  4 ( a) .   B ef o r e  d is co n n ec tio n ,   th e  g r id   s u p p lies   th e  r ea ctiv e  d em an d   an d   h en ce   Gr i d   is   p o s itiv e,   wh ile  t h e  co n v er te r   o p er ates  with   ≈ 0 ,   s o   PV   is   n eg lig ib le.   Af ter   th e  b r ea k er   o p en s   at  0 . 4   s ,   Gr i d   r ap id ly   d r o p s   to war d s   ze r o ,   in d icatin g   th at   th e  g r id   is   n o   lo n g er   s u p p o r tin g   th e  l o ad ,   w h er ea s   th e  lo ad ' s   r ea ctiv e  p o wer   L oa d   b ec o m es  u n b alan ce d ,   an d   th e  PV  u n i t   b eg in s   to   s u p p ly   it,  ca u s in g   PV   t o   in cr ea s e.   T h e  h y b r id   ANFI S  r ec o g n is es  th is   p atter n — lo s s   o f   g r id   r ea ctiv e   p o wer   b u t  s u s tain ed   PV  an d   lo ad   r ea ctiv e  p o wer s   with   ac tiv e  s y n ch r o n is atio n   s till   p r esen t — as  an   u n am b ig u o u s   is lan d in g   s ig n atu r e  a n d   in s tan t ly   f lag s   is lan d in g   at  ap p r o x im a tely   0 . 4   s .   T h is   b e h av io u r   s atis f ies  th e  I E E E - 1 5 4 7   d etec tio n - tim e  r e q u ir em e n t  wi th   a  s u b s tan tial  m a r g in   an d   co n f ir m s   th at,   u n d er   clea r   m is m atch   co n d itio n s ,   th e   p r o p o s ed   m eth o d   ca n   r ely   p u r ely   o n   r ea ctiv e - p o wer   tr ajec to r ies with o u t r eq u ir i n g   ad d itio n al  p r o b in g .     4 .2 .     Ca s e  2 :   P o wer   m a t ch  bet wee n DG   a nd   lo a d ( NDZ ca s e)   C ase  2   i s   d esig n ed   to   em u late  a  class ica l  NDZ :  th e  lo ad   is   a d ju s ted   to   4 0 0   k W   at  u n ity   p o wer   f ac to r   ( 0   k VAr ) ,   ef f ec tiv ely   m atch in g   th e  DG  r atin g .   Un d er   s u ch   a  p o wer - m atc h ed   co n d itio n ,   c o n v en tio n al  p ass iv e  m eth o d s   s tr u g g le  b ec au s e  b o th   v o ltag e   an d   f r eq u e n cy   r em ain   with in   ac ce p tab le   lim its ,   an d   t h e  n et   p o wer   f lo ws  ap p ea r   u n c h an g e d .   T h e  s im u lated   r ea ctiv e - p o wer   b e h av io u r   f o r   DG,   lo ad ,   an d   g r id   in   th is   NDZ   s ce n ar io   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  4 ( b ) .   Af t er   th e  g r id   is   d is co n n ec ted   at  0 . 4   s ,   PV   an d   L o a d   r em ain   n ea r ly   b alan ce d   an d   Gr id   s tay s   s m all,   s o   th e  in s tan tan eo u s   p atter n   alo n e  is   n o t su f f icien t to   d is cr im in ate  is lan d in g .   T o   r eso lv e   th is   am b ig u ity ,   t h e  co n t r o ller   in jects  a   v er y   s m all  r ea ctiv e - cu r r e n t  p e r tu r b atio n   b y   tem p o r ar ily   s h if tin g   t h e  p o wer   f ac to r   to   ab o u t  0 . 9 5   a n d   m o n i to r in g   th e  r esp o n s e.   I f   th e  p er t u r b atio n   lead s   to   a   co r r esp o n d in g   ch a n g e  in   Gr id ,   th e  s y s tem   in f er s   th at  th e  g r id   is   s till   co n n ec ted ;  if   Gr id   r em ain s   u n ch an g e d   wh ile  PV   an d   L oa d   ch an g e,   th e n   is lan d in g   is   d ec lar ed .   Simu latio n   r esu lts   co n f ir m   th at  th is   lo w - m ag n itu d e ,   s h o r t - d u r ati o n   p r o b e  i n   C ase  2   allo ws  th e  h y b r id   ANFI S  to   d etec t  th e  is lan d ed   co n d itio n   q u ick ly   an d   r eliab ly ,   wh ile  k ee p in g   t h e  PC C   v o ltag e,   f r eq u en cy ,   an d   h ar m o n ic  d i s to r tio n   with in   th e  lim its   o f   T a b le  1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 26 :  1 1 1 7 - 1 1 3 1   1124   ( a)         ( b )       Fig u r e   4 .   Simu latio n   r esu lts   o f   th e  DG – lo ad   p o wer   r elatio n s h ip : ( a)   p o wer   m is m atch   in   C ase  1   an d   ( b )   p o wer   m atch   in   C ase  2       4 . 3 .     Ca s e  3 :   L o a d a ct i v e  po wer   2 0   k W  ( po wer   m a t ched  wit h DG )   I n   C ase  3 ,   th e   ac tiv e   p o wer   o f   th e  lo ad   is   r e d u ce d   to   2 0   k W   with   th e  DG   s till   ca p ab le  o f   s u p p ly in g   th e   s am e  p o wer ,   r e p r esen tin g   an o t h er   s u b tle  NDZ - lik e  c o n d itio n .   T h e  s y s tem   r esp o n s es  ar e  d ep i cted   in   Fig u r e   5 ( a) ,   wh ich   p r esen ts   th e  r ea ctiv e - p o wer   b eh av io u r ,   an d   in   Fig u r e  5 ( b ) ,   wh ich   s h o ws  th e  co r r esp o n d in g   v o ltag e  an d   cu r r en t  wav e f o r m s .   Her e ,   th e  g r id   s u p p lies   th e  s m all  r ea ctiv e  d em an d   b ef o r e   d is co n n ec ti o n ,   b u t  a f ter   0 . 4   s ,   th e  b r ea k er   o p en s ,   a n d   th e  DG   co n tin u es  to   f ee d   th e   lo ad .   B ec a u s e  th e  a b s o lu te  le v els  o f   r ea c tiv e  p o wer   ar e   lo w,   th e  ch an g es  in   Gr id   an d   PV   ar e  m o d est,  an d   ac tiv e  p o wer   r em ai n s   n ea r ly   co n s tan t,  m ak in g   p u r e  p o wer - m is m atch   cr iter ia  u n r eliab le.   Mo r e  im p o r tan tly ,   th e r e  is   alm o s t n o   ch an g e  i n   ,   s o   a  c o n v e n tio n al  s ch em e   th a t   m o n ito r s   o n l y   an d     wo u ld   f ail  to   d etec t th e  is lan d .   T h e  h y b r id   m eth o d   o v e r co m e s   th is   lim itatio n   b y   also   an aly s in g   th e  h ar m o n ic  c o n ten t  o f   t h e  cu r r e n t.   Fig u r e  6 ( a)   s h o ws   th at  s o o n   a f ter   d is co n n ec tio n ,   th e  c u r r en t   wav ef o r m   b ec o m es  n o ticea b l y   d is to r ted ,   an d   th e   cu r r en t   T HD  T HD   ex ce ed s   th e   5 %   s tan d ar d   lim it.   T h e   ANFI S – f u zz y   class if ier ,   wh ich   h as  b ee n   tr ain ed   o n   co m b in ed   R MS  an d   T HD  f ea t u r es,  in ter p r ets  th is   s u s tain ed   in cr ea s e  in   T HD ( to g eth er   with   s m a ll  ch an g es  in   R MS  v o ltag e  an d   cu r r en t)   as   an   is lan d in g   s ig n at u r e  d is tin ct  f r o m   o r d in a r y   d is tu r b an ce s .   As  a  r esu lt,  ev en   th o u g h   tr ad itio n al  p o wer   in d i ce s   r em ain   in c o n clu s iv e,   th e  p r o p o s ed   d etec to r   co r r ec tly   id en tifie s   is lan d in g   in   C ase  3   w ith in   a  f r ac tio n   o f   a  s ec o n d   af te r   th e  g r id   is   d is co n n ec ted .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       N ea r - z ero   N DZ isl a n d in g   d etec tio n   fo r   mu lti - s o u r ce   DGs v ia   h yb r id   A N F I S   …   ( Ma d a ma n e r i R a mya )   1125   ( a)         ( b )       Fig u r e  5 .   Simu latio n   r esu lts   u n d er   C ase  3 : ( a)   DG – lo a d   p o wer   m atch   an d   ( b )   s y s tem   v o lta g e  an d   c u r r e n t  r esp o n s es       4 . 4 .     Ca s e  4 :   L o a d a ct i v e  po wer   4 0 0   k W  ( po wer   ma t che d wit h DG )   C ase  4   ag ain   co n s id er s   a  4 0 0   k W   lo ad   with   ze r o   r ea ctiv e   p o wer ,   b u t  th e   em p h asis   h er e   is   o n   t h e  d y n am ic  r esp o n s e  an d   d etec ti o n   tim in g .   T h e  s im u latio n   o u t co m es  f o r   th e  p o wer   m atch   b e twee n   lo ad   an d   DG   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   6 ( b ) ,   w h i le   F i g u r e   7 ( a )   p r es e n ts   t h e  a s s o c i a t e d   v o lt a g e   a n d   c u r r e n t   w a v e f o r m s   f o r   C a s e  4 .   W h en   th e  cir cu it  b r ea k er   o p en s   at  0 . 4   s ,   a  s m all  m is m atch   b et wee n   DG  an d   g r id   p o wer   ap p e ar s ,   an d   Gr id   d r o p s   to   ze r o   wh ile  PV an d   L oa d   ad ju s t  to   m ain tain   p o wer   b alan ce   with in   th e  is lan d .   T h e  h y b r id   ANFI S  tak es   ad v an tag e  o f   th is   s m all,   b u t  d e tecta b le,   m is m atch   alo n g   with   tr an s ien t  d ev iatio n s   in   R MS  q u an titi es.  Alth o u g h   th e  u n d e r ly in g   s y s tem   ex h ib it s   a  s h o r t  d elay   ass o ciate d   with   th e  r eb al a n cin g   o f   p o wer   f l o ws,  th e  p r o p o s ed   d etec to r   s till   id en tifie s   th e   is lan d   at   ap p r o x im ately   0 . 4   s ,   ess en tially   tr ac k in g   th e   b r ea k er   a ctio n   an d   a v o id in g   th e  p o wer - q u ality   is s u es th at  wo u ld   ar is e  f r o m   a  lo n g er   d etec tio n   d elay .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 26 :  1 1 1 7 - 1 1 3 1   1126   ( a)         ( b )       Fig u r e  6 .   Simu latio n   r esu lts   u n d er   C ases   3   an d   4 :  ( a)   is lan d i n g   co n d itio n   id e n tifie d   in   C ase  3   an d   ( b )   DG – lo ad   p o wer   m atch   in   C ase  4       4 . 5 .     Ca s e  5 :   L o a d a ct i v e  po wer   1 5 0   k W  ( po wer   ma t che d wit h DG )   I n   C ase  5 ,   th e  lo ad   co n s u m es  1 5 0   k W   wh ile  th e  DG  r atin g   r em ain s   u n ch a n g ed .   T h e  lo ad   is   d is co n n ec ted   at   0 . 4   s ,   an d   th e   s im u latio n   r esu lts   ar e   p lo tted   in   Fig u r e  7 ( b )   ( p o wer   m atch   b et wee n   lo ad   an d   DG)   an d   Fig u r e  8 ( a)   ( v o ltag e  a n d   c u r r en t  r esp o n s e  with   is lan d   d e tectio n ) .   T h e  p o wer   tr ac es  in   Fig u r e  7 ( b )   in d icate   th at,   d esp ite  th e  d is co n n ec tio n ,   th e  g r id   c o n tin u es  to   ap p ea r   s y n ch r o n is ed ,   an d   th er e  ar e  n o   s ig n if ican t  ch an g es  in   Gr id   r  .  C o n s eq u en tly ,   a  p u r ely   p o wer - b ased   d etec to r   wo u ld   n o t  r ec o g n is e  th e  is lan d in g   co n d itio n .   Ho wev er ,   th e  c u r r en t  wa v ef o r m s   in   Fig u r e  8 ( a )   ex h ib it  n o tic ea b le  f lu ctu atio n s   af ter   0 . 4   s ,   a n d   th e  h y b r i d   ANFI S  u s es  th ese  f lu ctu atio n s   ca p tu r e d   v ia  cu r r en t  R MS  an d   T H D  f ea tu r es  to   class if y   th e  ev en t  c o r r ec tly .   Acc o r d in g   to   th e  s im u latio n   d ata,   th e  is la n d in g   co n d itio n   in   C ase   5   is   d etec ted   b etwe en   0 . 4   an d   0 . 5   s ,   with   o n ly   a  s m al l   d elay   r elativ e  to   t h e  b r ea k er   o p er atio n ,   a n d   s till   well  with in   th e  <  1   s   r eq u ir em en t.     4 . 6 .     Ca s e  6 :   L o a d a ct i v e  po wer   3 0 5   k W  ( po wer   ma t che d wit h DG )   C ase  6   f u r th er   in cr ea s es  th e  a ctiv e  lo ad   t o   3 0 5   k W   wh ile  k ee p in g   th e   DG  r atin g   co n s tan t,  th er eb y   cr ea tin g   a  n ea r - m atch ed   h i g h - p o wer   co n d itio n .   T h e  p o wer - f l o w  b eh av io u r   f o r   th is   ca s e  is   s h o wn   in   Fig u r e  8 ( b ) ,   an d   th e  co r r esp o n d i n g   v o ltag e   an d   cu r r e n t  r esp o n s es  ar e  g iv en   in   Fig u r e  9 ( a ) .   Af ter   th e  lo a d   is   d is co n n ec ted   at  0 . 4   s ,   th e   g r id ' s   r ea ctiv e  p o wer   Gr id   f alls   to   ze r o ,   co n f ir m in g   th at   t h e  g r id   is   n o   lo n g e r   s h ar i n g   r ea ctiv e  s u p p o r t,  wh ile  th e  lo ad   co n tin u es  to   b e  s u p p lied   b y   th e  PV  u n it.  T h e  tex tu al  an aly s is   in   th e  m an u s cr ip t  n o tes  th at  th is   s ce n ar io   lead s   to   a  m o d est  tim e  d elay   b ef o r e  tr ad itio n al  in d ic es  w o u ld   r eliab ly   in d icate   is la n d in g .   No n eth eless ,   Fig u r e  9 ( a)   d em o n s tr ates  th at  th e  h y b r id   ANFI S  ap p r o ac h   r ec o g n is es  th e  r esu ltin g   s ig n al  f lu ctu atio n s   an d   d etec ts   th e  is lan d in g   co n d itio n   v er y   q u ic k ly ,   ef f ec tiv ely   at  0 . 4   s ,   th u s   co m p en s atin g   f o r   t h e  in h er e n t  d elay   i n   p o wer - f lo w  r eb alan cin g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.