A linear approach to determining an SVM-based fault locator’s optimal parameters
Enfoque lineal para determinar los parámetros óptimos de un localizador de fallas basado en MSV
Keywords:
euclidean distance norm, linear programming, fault location, support vector machine (en)norma de la distancia euclidiana, programación lineal, localización de fallas, máquinas de soporte vectorial (es)
The setting up process for support vector machines (SVM) is discussed in this paper. Such settings are normally obtained from exhaustive testing of SVM, settled on by using several configuration parameter values and evaluating performance by using techniques such as cross validation. The linear approach presented in this paper is based on redefining the classical SVM second-order objective function. Better setting parameters were obtained by using low computational cost methodology for resolving new linear optimisation. The proposed approach was applied to a typical classification problem regarding fault location in power distribution systems; the results so obtained were compared to those obtained using classical methodology. An 80% improvement was achieved in mean error when estimating fault location and 56% reduction in the computing time needed for obtaining the best results when using classical approaches.
En este artículo se discuten los procesos de ajuste de las máquinas de soporte vectorial (SVM), los cuales normalmente se ob-tienen partir de un proceso de prueba exhaustivo de varios valores de los parámetros de configuración. Posteriormente, su de-sempeño se evalúa utilizando técnicas tales como la validación cruzada. El enfoque aquí presentado se fundamenta en la redefi-nición de la función objetivo de segundo orden de una máquina de soporte vectorial clásica utilizando una aproximación lineal. Como principales resultados obtenidos al resolver el nuevo problema de optimización lineal, se obtienen mejores parámetros de configuración utilizando una metodología de bajo costo computacional. La aproximación propuesta se aplica a un problema de clasificación típico de la localización de fallas en sistemas de distribución de energía eléctrica, donde los resultados son compa-rados con aquellos obtenidos usando la metodología clásica. Se presenta un mejoramiento en los resultados logrados en el error promedio de estimación de la localización de la zona en falla del 80%, y una reducción del tiempo comaEn este artículo se discuten los procesos de ajuste de las máquinas de soporte vectorial (SVM), los cuales normalmente se obtienen partir de un proceso de prueba exhaustivo de varios valores de los parámetros de configuración. Posteriormente, su desempeño se evalúa utilizando técnicas tales como la validación cruzada. El enfoque aquí presentado se fundamenta en la redefinición de la función objetivo de segundo orden de una máquina de soporte vectorial clásica utilizando una aproximación lineal. Como principales resultados obtenidos al resolver el nuevo problema de optimización lineal, se obtienen mejores parámetros de configuración utilizando una metodología de bajo costo computacional. La aproximación propuesta se aplica a un problema de clasificación típico de la localización de fallas en sistemas de distribución de energía eléctrica, donde los resultados son comparados con aquellos obtenidos usando la metodología clásica. Se presenta un mejoramiento en los resultados logrados en el error promedio de estimación de la localización de la zona en falla del 80%, y una reducción del tiempo computacional del 56% del requerido para alcanzar los mejores resultados con las alternativas clásicas.putacional del 56% del requerido para alcanzar los mejores resultados con las alternativas clásicas.
References
Bazaraa M., Sherali H., Jarvis J., Linear Programming and Network Flows., Second Edition, John Wiley and Sons. 1990.
Bazaraa M., Shetty C., Nonlinear Programming: Theory and Algorithms., Second Edition, John Wiley and Sons., 1993.
Burges, C., A tutorial on support vector machines for pattern recognition., Data Mining and Knowledge Discovery, 1998, pp. 121-167.
Chih, H., Chung, C., Jen, L., Practical guide to support vector classification., Reporte técnico, Department of Computer Science, National Taiwan, Tech. Rep., 2003.
Dagenhart, J., The 40- Ground-Fault Phenomenon., IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, No. 1, 2000, pp. 30-32.
IEEE Distribution System Analysis Subcommittee., Radial Test Feeders., IEEE Standards Board. 1993. (http://www.ewh.ieee.org/soc/pes/dsacom/testfeeders.html)
Kecman, V., Learning and Soft Computing: Support Vector machines., Neural Networks, and Fuzzy Logic Models, MIT Press., 2001.
Mescal, A., Al-shaher, A., Manar, S., Fault location in multi-ring distribution network using artificial neural network., Electric Power Systems Research, 2003, pp. 87-92
Mora, J, Carrillo, G., Pérez, L., Fault location in power distribution systems using ANFIS nets and current patterns., 2006 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition, Caracas, August, 2006.
Mora, J, Melendez, J., Carrillo, G. Fault Location in Power Distribution Systems Based on Signal Descriptors., 2006 IEEE 12th International Conference on Harmonics and Quality of Power, Porto, October, 2006.
Mora, J., Bedoya, J., Melendez, J., Extensive Events Database Development using ATP and Matlab to Fault Location in Power Distribution Systems., Transmission & Distribution Conference and Exposition: Latin America, TDC '06. IEEE/PES, 2006.
Mora, J., Localización de Fallas en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica usando Métodos Basados en el Modelo y Métodos Basados en el Conocimiento., Tesis Doctoral. University of Girona, España. 2006.
Mora, J., Carrillo, G., Barrera, B. Fault Location in Power Distribution Systems Using a Learning Algorithm for
Multivariable Data Analysis., IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 22, No. 3, July, 2007.
Mora, J., Carrillo, G., Meléndez, J., Comparison of impedance based fault location methods for power distribution systems., Electric Power Systems Research. Doi: 10.1016/j.epsr.2007. 05.010, availabe online 20 July 2007.
Purushothama, G., Narendranath, A., Parthasarathy, K., ANN applications in fault locators., International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2001, pp. 491-506.
Thukaram, D., Khincha, H., Vijaynarasimha, H., Artificial Neural Network and Support Vector Machine Approach for Locating Faults in Radial. Distribution Systems., IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 20, No. 2, April, 2005, pp. 710 721.
Vapnik. V., The nature of Statistical Learning Theory., Second Edition, Springer Verlag, 2000.
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