I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   38 ,   No .   1 A p r il  20 25 ,   p p .   1 ~ 21   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 38. i 1 . p p 1 - 21          1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   A review  of conv o lutiona l neural n e tworks  f o r  clas sif y ing  power  qua lity pro blems   using   K eras   API       Ada m u Sa idu 1, 2 ,   Na s iru B.  K a da nd a ni 1 ,   B a la   B o y i Bu k a t a 1   1 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 ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   B a y e r o   U n i v e r si t y ,   K a n o ,   N i g e r i a     2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l / El e c t r o n i c s   Te c h n o l o g y ,   S c h o o l   o f   S e c o n d a r y   E d u c a t i o n   ( T e c h n i c a l ) ,   F e d e r a l   C o l l e g e   o f     Ed u c a t i o n   ( T e c h n i c a l )   B i c h i ,   K a n o   S t a t e ,   N i g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   4 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   23 ,   2 0 2 4       Th e   m a jo c a u se o e lec tri c   p o w e q u a li t y   ( P Q)  p ro b lem a re   m a in ly   d u e   to   th e   i n c re a se d   u ti li z a ti o n   o f   n o n l in e a lo a d s ,   c a p a c it o r   a n d   l o a d   sw it c h in g   e v e n ts,  tran sfo rm e e n e r g iza ti o n ,   a n d   o c c u rre n c e   o f   a ss o rted   fa u lt a th e   d istri b u ti o n   c o rrid o r.   Th e   p ro b l e m o ften   in tr o d u c e   h a rm o n ics   a n d   o th e r   wa v e fo rm   a n o m a li e li k e   v o lt a g e   sa g s,  v o lt a g e   sw e ll a n d   in t e rru p ti o n s   a lo n g   t h e   p o we s y ste m s.  ti m e ly   c las sifica ti o n   o f   su c h   p ro b lem is   im p o rtan t   i n   u n d e rsta n d i n g   th e ir   imp a c o n   c o stly   p o we sy ste m   e c o n o m y .   Th e   p a p e e x p lo re c o m p re h e n siv e   re v iew   o f   P issu e s,   o p e ra ti o n a c o n c e p t   o c o n v o l u ti o n a n e u ra n e two r k   (CNN a n d   it u ti li z a ti o n   in   s o lv in g   P p ro b lem s.  No v e l   d e e p   lea rn in g   (DL)  a p p r o a c h   u si n g   v a rian o f   De n se Ne t   CNN   tec h n i q u e   in   Ke ra API  p lat fo rm   is  d e p l o y e d   t o   e x trac t h e   fe a tu re o f,   a n d   c las sify   P Q   p r o b lem s.  Th e   p ro p o se d   tec h n i q u e   imp r o v e c la ss ifi c a ti o n   p e rfo rm a n c e   with   a n   a c c u ra c y   o f   9 9 . 9 6 % .   It   s h o ws   re m a rk a b le  imp ro v e m e n t   o v e th e   trad it i o n a l   tec h n iq u e in   th e   li tera tu re   w h ich   we re   7 3 . 5 3 %   t o   9 9 . 9 2 %   a c c u ra te  fo r   a   p e rio d   fro m   2 0 1 8   to   2 0 2 3 .   Th e   m o st   p r o m is in g   p a rt  o f   th e   m e th o d   is  t h e   imp r o v e m e n t   sh o w n   i n   th e   c las sifica ti o n   p e rfo rm a n c e   wh e n   c o m p a re d   with   th a t   o b tain e d   in   th e   li tera tu re .   Th e   tec h n i q u e   c a n   a lso   b e   a p p li e d   i n   re a ti m e   to   c a ter fo r   re a P Q p ro b lem s.   K ey w o r d s :   C o n v o lu tio n al  n eu r al    Dee p   lear n in g   Dis tr ib u tio n   co r r id o r   Ker as API   Netwo r k s   Po wer   q u ality   p r o b lem s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ad am u   Sa’ id u   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   B ay er o   Un iv e r s ity   P.  M.   B .   3 0 1 1 ,   Kan o ,   Nig e r ia    E m ail: a d am u g iwa7 7 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Po wer   q u ality   ( PQ)   o f   an   elec tr ical  p o wer   s y s tem   n etwo r k   is   af f ec ted   with   n u m b er   o f   is s u es  [ 1 ]   th at  m ay   ca u s m alf u n ctio n in g ,   d am ag o f   a p p lian ce s   an d   e v e n   f u n d   lo s s es.  Acc o r d in g   to   t h I E E E   STD  5 1 9 - 1 9 9 2   d o cu m e n t,  PQ  h as  b ee n   id en tifie d   o n   th id ea   o f   ea r th in g   elec tr o n ic  co m p o n en t s   in   way   th at  i s   ap p r o p r iate  to   th p er f o r m an c o f   th at  eq u ip m en an d   ag r e ea b le  with   th p r em is wir in g   s y s tem   an d   o th er   co n n ec ted   d ev ices  [ 2 ] .   Oth er   PQ  d ef in itio n s   h av also   b ee n   ad v an ce d ,   s ee   f o r   ex am p le  [3 ] - [ 6 ] .   T h e   co n ce p t   o f   g o o d   o r   b a d   PQ   d ep en d s   o n   th cu s to m er s   p er ce p t io n .   C o n v er s ely ,   if   th eq u i p m en o p er atio n   is   s atis f ac to r ily ,   th cu s to m er   l ab els  th p o wer   as  th at  o f   g o o d   q u ality ,   ot h er wis it  is   o f   b ad   q u ality   [ 7 ] .   B etwe en   th two   ex tr em es,  s ev er al  g r ad es  o f   PQ  m ay   ex is t,  ag ain   d ep e n d in g   o n   th c u s to m er s   p er ce p tio n T h ese  g r ad es  m ay   b as  r esu lt  o f   th escalatio n   o f   n o n lin ea r   d e v ices  with in   th e   p o wer   s y s tem ,   u n p r ec e d en ted   f au lts ,   as   well  as  p o wer   o u tag es.   As  r esu lt,  m o s elec tr o n ics  eq u ip m en t   an d   o th er   s en s itiv d ev ices  at  th cu s to m er s   lo ad s   ten d   to   eith er   s h u d o wn   o r   g et  co m p letely   d a m ag ed ,   th er eb y   ca u s in g   s er io u s   d is s atis f ac tio n   to   th cu s to m er .   T h PQ  d is tu r b an ce s   af f ec t   b o th   th cu s to m e r   as  well  as   th u tili ty   b y ,   f o r   ex am p le,   ca u s in g   tr an s m is s io n   lin lo s s es  an d   s h u ttin g   d o wn   o f   g e n er ato r s .   U n d er s tan d in g   an d   tack lin g   PQ   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   1 Ap r il   20 25 1 - 21   2   ev en ts   h as  h e n ce   b ec o m e   p a r am o u n t   in   im p r o v in g   s er v ic q u ality   at  cu s to m e r s   an d   u tili ty s   d is tr ib u tio n   c o r r id o r s .   I h as  b ee n   r ep o r te d   in   [ 8 ]   th at  n o n lin ea r   r elate d   PQ  p r o b lem s   d ir ec tly   af f ec s en s itiv d is tr ib u tio n   s y s tem   eq u ip m en lik elec tr ic   d r iv es,  p r o g r am m a b le  lo g ic  c o n tr o ller s   an d   s in g le - l o o p   c o n tr o ller s .   T h er ef o r e,   an   en v is ag ed   tim ely   id en tific a tio n   an d   class if icatio n   o f   s u ch   p r o b lem s   is   r ec o n s id er ed   in   t h is   p ap er .     I n   v iew  o f   th is ,   co n v en tio n al  way s   in   d ea lin g   with   PQ  is s u es  in v o lv f ea tu r e x tr ac tio n   m eth o d   as   well  as  clas s if icatio n   p r o ce s s   u s in g   s ig n al  s y n th esis   an aly s is .   Su ch   tech n iq u es  em p lo y ed   f o r   f ea tu r s y n th esis   in   liter atu r e   in clu d e   f o u r ier   tr a n s f o r m   ( FT) ,   s h o r t   tim f o u r ie r   tr an s f o r m   ( STFT ) ,   wav elet   t r an s f o r m   ( W T ) ,   S - tr an s f o r m   ( ST) ,   wig n er   v ille  d is tr ib u tio n   ( W VD) ,   em p ir i ca m o d e   d ec o m p o s itio n   ( E MD ) ,   in d ep e n d en t   co m p o n en an aly s is   ( I C A)   an d   v ar iatio n al  m o d d ec o m p o s itio n   ( VM D)   s ee   f o r   in s tan [ 9 ] .   Mo s o f   th ese  m eth o d s   ar ass o ciate d   with   d r awb ac k s   f o r   ex am p le;  FT  is   s im p le  b u u n s u itab le  f o r   ch ao tic  s y s tem s   wi th   v ar iab le  d is tu r b an ce s   lar g el y   b ec au s o f   its   r is k   in   tim e - f r e q u en cy   r ep r esen tat io n   a b ilit y .   Ho wev er ,   STFT   ca n   u s s lid in g   win d o to   s et tle  FT’ s   tim e - f r eq u en cy   lo ca lizatio n   p r o b lem   in   ch a o tic  s y s tem s .   B u t   it  i s   r estricte d   with   th d im en s io n   o f   th s lid in g   win d o to   b f u r th er   d ep lo y ed .   W T   ca n   im p r o v t h tim e - f r eq u e n cy   r eso lu tio n   i n   PQ  d is tu r b an ce   an aly s is   h o wev er   it  is   r ea ctiv to   n o is e.   ST  co m b in es  STFT   with   W T   an d   s u b d u es  s o m o f   t h W T   d r awb ac k s .   Hen ce ,   th ST  is   p r ed o m in an to   FT,   STFT   a n d   W T   ap p r o ac h es   s p ec if ically   in   th n o is e - r ich   s y s tem s .   E v en   th o u g h ,   th g e n er ic  ad ap tatio n   o f   ST  r estricte d   its   ap p licatio n   b ec au s o f   its   co m p lex ities .   R ec en tly ,   W VD  m eth o d   h as  g ain ed   m o r atten tio n   as  o n o f   th an aly tical  d ev ices   f o r   n o n s tatio n ar y   s ig n als  d u to   its   h ig h   tim e - f r e q u en cy   r eso lu tio n   an d   h ig h   p er f o r m an ce   in   th e   ex is ten ce   o f   n o is ag ain   [ 9 ] .   Ho wev er ,   th is   m eth o d   r eq u ir e s   m o r tim to   tr an s f er   1 to   2 im ag f ile  wh ich   ca u s es  d elay s   in   th tr ain i n g   p r o ce s s .   T h E MD   b ein g   a d a p tiv in   n at u r is   tim e - f r eq u en cy   a p p r o ac h   f o r   s y n th esizin g   n o n s tatio n ar y   s ig n als  wh ich   d is in teg r ate  s ig n al   in to   f in ite  n u m b er   o f   i n tr in s ic  m o d f u n ctio n s   ( I MFs)  [ 1 0 ] .   Als o ,   it  h as  s o m e   in h er en t p r o b lem s   lik m o d e   m ix in g   an d   b o u n d ar y   a f f ec ts   th at  led   to   im p r o p e r   I MF  d ec o m p o s itio n   a b ilit y .   E MD - I C tech n iq u e   was  in tr o d u ce d   to   a d d r ess   th ese   is s u es .   T h e   tech n i q u e   is   ef f icien in   r em o v in g   th e   m o d m ix i n g   e f f ec b u t   f ac es  th lack   o f   th e   am p litu d e   in f o r m atio n   d u t o   th e   in clu d ed   I C A.   On   th o th er   h an d ,   t h VM d is m an tles   a   m u ltimo d al  s ig n al  to   f in ite  n u m b er   o f   b an d - lim ited   I MFs.  W h en   co m p ar in g   E MD   b ased   ap p r o ac h es,  th VM is   m o r s tr o n g   an d   r eliab le  tech n iq u to   n o is as  well  as  s am p lin g   er r o r s   wh ic h   g en e r alize   class ical  W ien er   f ilter   in to   m u ltip les  an d   a d ap tiv b a n d s .   T h s ig n al  p r o ce s s in g   ap p r o ac h es  d is cu s s ed   s o   f ar   ar alwa y s   e m p lo y ed   to   e x tr ac f ea tu r es  f r o m   m an y   ty p es  o f   PQ p r o b lem s .   Fu r th er m o r e ,   as  s o o n   as  f ea t u r is   ex tr ac ted ,   PQ  p r o b lem s   cl ass if icatio n   p r o ce s s   s tar ts   u s in g   s p ec if ic  tech n iq u e.   Fo r   in s tan ce ,   in   C ai  et  a l.   [ 9 ] ,   PQ  d is tu r b an ce s   class if icatio n   tech n iq u es   in cl u d s u p p o r t   v ec to r   m ac h in es  ( SVM) ,   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN) ,   p r o b a b ilis tic  n eu r al  n etwo r k s   ( PN N)   an d   d ec is io n   t r ee   ( DT ) .   Am o n g s t   th e   tech n i q u es  m en tio n   ab o v e,   SVM  is   th m o s wid ely   u tili ze   m eth o d   wi th   litt le  s am p les  an d   s tr u ctu r al  r is k s   in v o lv ed   ar r e d u ce d .   So   also ,   DT   is   d ec is io n   m ak in g   tech n iq u i n   tr ee - lik p atter n   g r a p h   u s ed   to   h ig h lig h th r elatio n s h ip   o f   v ar io u s   f ea tu r es  th at  m ak es  ca teg o r izatio n   o f   PQ  p r o b lem s   ea s y   [ 1 1 ] .   Ho wev er ,   SVM  an d   DT   tech n iq u es  g av ac cu m u lativ er r o r s   in   th class if icatio n   p r o ce s s   o f   PQ  p r o b lem s .   T ac k lin g   th is   is s u e,   ANN - b ased   class if ier s   ar g en er ally   ap p lied   v ia  ef f icien lear n in g   p r o ce s s .   T h ap p r o ac h   elim in ates  th p r esen ce   o f   iter atio n s   o r   ac cu m u lativ er r o r s .   T h PNN  was  o b tain ed   f r o m   B ay esian   n etwo r k   an d   k er n el   f is h er   d is cr im in an t   alg o r ith m .   T h PNN  was  ac c ep ted   to   b e   q u ick er   an d   m o r r eliab le  th an   ANN   an d   its   s tay   aliv e   m eth o d s   co m p r is in g   o f   f ea tu r e   ex tr ac tio n   an d   class if icatio n   tec h n iq u es  h ad   b ee n   d em o n s tr ated   to   b f r u itf u [ 1 2 ] .   Yet,   it  h as  th r ee   d r awb ac k s   f ir s tly f ea tu r ex tr ac tio n   m eth o d s   ar n o t   au to m atic,   b ec au s v ar io u s   k i n d s   as  well   as  q u an titi es   o f   f ea tu r es  h av v ar y in g   ef f ec ts   o n   th class if icatio n   p er f o r m an ce s .   Hen ce ,   ac cu r a cy   o f   th class if ier   i s   o f ten   u n d er m in e d   as  k ey   f ea tu r es  co u ld   b m is s ed   o u t.  Seco n d ly ,   f ea tu r e   ex tr ac tio n   t ec h n iq u e   an d   class if icatio n   s t ag ar e   two   in d iv id u alis tic  ac tiv ities   y et  v ar ia b les  o f   class if icatio n   p er f o r m a n ce s   co u ld   b e   en h a n ce d   as  p er   P s i g n als  an aly s is .   No twith s tan d in g ,   v ar ia b les  o f   f ea tu r ex tr ac tio n   ar s ec u r e d   im m ed iately   wh en   th o p er a tio n   is   ac co m p lis h ed   an d   lim its   ac cu r ac y   o f   th e   class if icatio n   r esu lts .   Hen ce ,   th attr ib u tes  o f   PQ  p r o b lem s   ca n n o b r ec o n d itio n ed   in   th d u c o u r s e.   T h ir d ly ,   co n v en tio n al  m eth o d s   ar s h allo ( litt le  o r   s lig h d e p th )   lear n in g   m ec h a n is m   in   n atu r e .   T h e   class if icatio n   p er f o r m an ce s   ar lo wer   th an   d ee p   lear n in g   ( D L )   tech n iq u es  b ec au s th latter   h av d e ep   lay er   n etwo r k   an d   b ig   d ata  s u p p o r t [ 1 3 ] .     L ater   o n ,   v a r io u s   tech n iq u es  wer d ev elo p ed   to   au to m atica lly   d etec an d   class if ie s   P p r o b lem s ,   p ar ticu lar ly   b ased   o n   s ig n al  p r o ce s s in g   tech n iq u es  [ 1 4 ] .   No wad ay s ,   f ew  ap p r o ac h es  h av b ee n   p u in   p lace   to   co m u p   with   a u to m atic  class if icatio n   o f   PQ  p r o b lem s   u tili zin g   v o lu m in o u s   d ata  i n v o lv i n g   m ac h in lear n in g   ( ML )   tech n iq u es  d ir ec tly .   ML   is   g en er al  ter m   th at  r ef er s   to   alg o r ith m s   wh ich   lear n s   f r o m   v ast  am o u n o f   d ata.   R ec en tly ,   ML   h as  r ec ei v ed   m u ch   awa r en ess   d u to   t h ev o lu tio n   o f   m o r p r o m is in g   alg o r ith m s ,   m o r e   tr ain in g   d ata  av ailab ilit y   as  w ell  as  m o r c o m p u tatio n al  r es o u r ce s   g lo b ally   [ 1 5 ] .   I ca n   al s o   b ap p lied   f o r   a   wid ar ea   o f   ap p licatio n s   s u c h   as  cr ed it - ca r d   f r a u d   id en tifi ca tio n ,   s p ee ch   r ec o g n itio n   an d   m ed ical  d iag n o s is .   DL   p o in o u th co m m o n   ty p o f   ML   tech n iq u es  em p lo y ed   f o r   lear n in g   d is cr im in ativ e   ch ar ac ter is tics   f r o m   g iv en   d ata  in   c h r o n o lo g ical   o r d er   u s in g   ass em b led ,   la y er   wis s tr u ctu r es Am o n g s t   wh ich   ar C NN,   lo n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         A   r ev iew   o f c o n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r ks fo r   cla s s i fyin g   p o w er q u a lity p r o b lems u s in g   …  ( A d a mu   S a id u )   3   s h o r t - ter m   m e m o r y   n etwo r k s   ( L STM s ) ,   co n v o lu tio n al  a u to en co d er s   ( C AE s )   an d   L STM   au to en co d er s   [ 1 6 ] .   DL   m o d els  d em o n s tr ated   h ig h   an ticip ated   ca p ab ilit ies  in   im ag an d   s p ee ch   r ec o g n itio n ,   n atu r al  lan g u ag e   p r o ce s s in g   ( NL P),   an d   in tellig en g am if icatio n   [ 1 7 ] .   Alth o u g h ,   th e r is   ex is ten ce   o f   s ev er al  ex ce llen r e v iew  p ap er s   in   th f ield ,   th f o cu s   is   n o o n   tim ely   f ea tu r ex tr a ctio n   p r ec is io n   an d   ac cu r ate  c lass if icatio n   o f   P Q   p r o b lem s .   Acc o r d in g   to   th a f o r em e n tio n ed   is s u es  r elatin g   to   DL   ca p ab ilit y ,   th is   p ap er   is   aim ed   at   r ev iewin g   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k   ( C NN)   b ased   Den s eNe ar ch itectu r f o r   ti m ely   f ea tu r ex tr ac tin g   an d   class if y in g   PQ  p r o b lem s   as  o n o f   th co n tr ib u tio n s   in   attem p ts   to   s o lv PQ  p r o b lem s   at  th d is tr ib u tio n   co r n er .   I n   th is   p ap e r ,   th e   ap p licatio n   o f   DL   tech n iq u p a r t icu lar ly   C NN  b ased   K er as  A PI  to   au to m atica lly   class if y   PQ  p r o b le m s   will   b co m p r eh e n s iv ely   d em o n s tr ated .   E v en   th o u g h ,   th p r o p o s ed   DL   m o d el  h as  th ca p ab ilit y   o f   ac c u r ately   class if y in g   f i v d if f er en PQ  p r o b le m s   is   also   ex p ec ted   to   o u t p er f o r m   o t h er   m o d els  b r o u g h f o r war d   in   th liter atu r e.   Mo d el  v alid atio n   is   also   p e r f o r m e d   s o   as  to   a u th en ticate  t h p er f o r m a n ce   o f   d ev elo p e d   ap p r o ac h .   T h s o u n d   co n tr ib u tio n s   o f   th is   p ap er   ar e:  ( 1 )   T h co m p r e h en s iv r ev iew  o f   C NN  f o r   PQ  p r o b lem s   class if icatio n   p r o ce s s es  ( 2 )   I n   d is p ar ity   to   th e   cu r r en t   PQ  s ig n als  an aly s is ,   C NN - Ker as  m o d el  is   em p lo y ed   f o r   t h PQ  p r o b le m s   class if icat io n   ( 3 )   T h p r o p o s ed   m o d el  o f   C NN  b ased   K er as  h as  s u p er io r   p er f o r m an ce s   in   im a g ca teg o r izatio n   ( 4 )   T h e   tim co n s u m i n g   s tag es  in   f ea tu r e x tr ac tio n ,   f ea tu r e   s elec tio n   an d   d ata  s ize  m in im izatio n   in   tr ad itio n al  ML   b ased   alg o r ith m s   ar h u g ely   r e d u ce d   an d   ( 5 )   An   ad a p tiv e   m o m en esti m atio n   ( Ad am )   o p tim izatio n   alg o r ith m   was  em p lo y ed   to   g et  th b est  h y p er p a r am eter s   f o r   tu n in g   C NN - Ker as  m o d el.   R em ain in g   p ar ts   o f   th e   p ap e r   wer o r g an ize d   as  f o llo ws.  Sectio n   2   r e v iews  PQ   p r o b lem s   an d   s ec tio n   3   d escr ib es   co m p r e h en s iv e   o v e r v iew  o f   t h C NN.   I n   s ec tio n   4   ap p licatio n s   o f   C NN  in   PQ  p r o b lem s   class if icatio n   wer e   r ev iewe d .   Sectio n   5   p r esen ts   m eth o d o lo g y   o f   th e   p r o p o s ed   tec h n iq u e.   R esu lt  an d   d is cu s s io n   ar g iv en   in   s ec tio n   6 ,   an d   s ec tio n   7   h ig h lig h ts   th cu r r en c h allen g es  o f   th C NN.   Fin ally ,   s o m co n clu s io n s   wer d r aw n   in   s ec tio n   8 .       2.   P O WE Q UAL I T DE F I N E D   T h eo r etica lly ,   PQ  is   co n s id er ed   to   b m u ltifa ce ted   ele ctr o m ag n etic  p h en o m e n o n   t h at  d is tu r b s   v o ltag a n d   c u r r e n s ig n al  f r o m   id ea l   wav ef o r m   wh ich   is   r ef er r ed   as  th e   PQ  p r o b l em .   T h e   ter m   PQ  en co m p ass es  an y   f ac et   r elate d   to   p ea k ,   an g le  an d   f r e q u en cy   o f   v o ltag a n d   c u r r e n wav esh ap es  liv in g   in   a   p o wer   n etwo r k   [ 1 8 ] .   Hen ce ,   b ad   o r   p o o r   PQ  m ay   e x is d u to   tr an s ien co n d itio n s   in   th p o wer   n etwo r k   o r   with in   th c o n n e ctio n   o f   n o n lin ea r   lo a d s   [ 1 9 ] .   Utilizatio n   o f   m o r e   s en s itiv lo ad s   s u ch   as   co m p u ter s ,   in d u s tr ial  d r iv es,  telec o m m u n i ca tio n s   an d   m e d ical  eq u i p m en in   p o wer   s y s tem   n etwo r k   m a y   also   lead s   to   PQ   p r o b lem s   [ 2 0 ] .   PQ  p r o b lem s   in clu d v o ltag s ag   o r   d ip ,   v o l tag s well,   p o wer   in ter r u p tio n s ,   v o ltag f lick er ,   v o ltag s u r g es,  v o ltag s p ik e s ,   s witch in g   tr an s ien ts ,   f r eq u en cy   v ar iatio n s ,   elec tr ical  lin n o is e,   b r o w n o u ts ,   b lack o u ts ,   n o tch   as c o n tain e d   in   T ab le  1 .   Fo r   th at  r ea s o n ,   An an d   an d   Sriv astav a   [ 2 1 ]   d ef in e d   PQ   p r o b lem s   as  an y   d if f icu lty   d i s p l ay ed   in   r elatio n   to   v o ltag e,   cu r r en o r   lead in g   to   f r eq u en cy   d e v ia tio n s   wh ich   y ield s   to   f ailu r o r   m alf u n ctio n   o f   cu s to m er   ap p lian ce s .   C o n s eq u en tly ,   PQ  p r o b lem s   h av r es u lted   in   lo s tim e,   lo s p r o d u ctio n ,   p r o d u ctio n   o f   s cr ap s ,   lo s s ales  an d   co n v ey an ce   d e lay s   as  well  as  d am a g ed   p r o d u ctio n   eq u ip m en t.   T h s o u r ce s   o f   PQ  p r o b lem s   ca n   v ar y ,   r an g in g   f r o m   n atu r al  p h en o m en s u c h   a s   lig h tn in g ,   f l o o d s   an d   ea r th q u ak es  to   m an m a d in d u ce d   li k en er g izatio n   o f   c ap ac ito r   b a n k s   an d   tr an s f o r m e r s ,   s witch in g   o r   s tar t - u p   o f   l ar g in d u cti o n   m o to r   lo ad s ,   o p er atio n   o f   u n s y m m e tr ical  n o n - lin ea r   lo ad s ,   f ailu r o f   d is tr ib u tio n   s y s tem   eq u ip m en an d   wr o n g   co n n ec tio n s   in   d is tr ib u tio n   s u b s tatio n s   an d   co n s u m e r s   p r e m is es.        T ab le  1 .   Descr ip tio n   o f   s o m PQ e v en ts   class if icatio n ,   d u r atio n   an d   v o ltag m ag n itu d [ 2 2 ]   S / N   C a t e g o r y   D u r a t i o n   V o l t a g e   m a g n i t u d e   1   V o l t a g e   s a g   0 . 5 c y c l e     1 m i n s   0 . 1     0 . 9   p u   2   V o l t a g e   sw e l l   0 . 5 c y c l e     1 m i n s   0 . 1     1 . 8   p u   3   I n t e r r u p t i o n   0 . 5 c y c l e     1 m i n s   < 0 . 1   p u   4   Tr a n s i e n t s   a.   I mp u l si v e   b.   O sci l l a t o r y     5 0 n se c     1 mse c   5 µ s e c     5 0 mse c       < 0 . 8   p u   5   O v e r v o l t a g e   > 1 m i n   1 . 1     1 . 2   p u   6   U n d e r v o l t a g e   > 1 m i n   0 . 8     0 . 9   p u   7   V o l t a g e   i m b a l a n c e   S t e a d y   st a t e   0 . 5     2%   8   H a r mo n i c   S t e a d y   st a t e     9   N o t c h   S t e a d y   st a t e     10   N o i se   S t e a d y   st a t e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   1 Ap r il   20 25 1 - 21   4   Fro m   th e   f o r eg o in g   d is cu s s i o n ,   t h PQ   p r o b lem s   h av e   b ec o m m u ch   m o r c o m p lic ated   with   p r o life r atio n   o f   s o lid - s tate  co n tr o ller s   [ 2 3 ] ,   u s ag o f   wh ic h   co u l d   n o b e   o v er l o o k e d   b ec au s o f   th ei r   co s t   ad v an tag es,  r e d u ctio n   in   s ize,   en er g y   p r eser v atio n ,   ea s y   co n tr o l,  lo wea r   a n d   tear   a n d   o th er   m ain ten a n c e   ad v an tag es  th ey   o f f er   to   t h m o d er n   elec tr ic  s y s tem   [ 2 4 ] .   T a b le  2   p r esen ts   s o m e   co m m o n ly   u s ed   m ath em atica ex p r ess io n s   f o r   p ar am etr ic  v ar iatio n s   d escr ib i n g   s o m PQ  p r o b lem s .   Ho wev er ,   th s o lid - s tate  co n tr o d e v ic es,  th cu s to m er s   lo ad ,   as  well  as   th g en er atio n   s y s tem   h av all  b ee n   id en t if ied   as  s o u r ce s   o f   PQ  p r o b lem s   [ 2 5 ] .   Fo r   th is   r e aso n ,   PQ   h a d   b ec o m e   an   im p o r tan f ield   o f   r esear ch   i n   ele ctr ical  en g in ee r in g .   E x ce p tio n ally ,   in   r ad ial  d is tr ib u tio n   n etwo r k   ( R DN)   c h ar ac ter ized   b y   elev ated   p o wer   lo s s es  lead in g   to   h ig h   R /X  r atio   r esu ltin g   i n   ap p r o x im ately   1 0   to   1 3 l o s s es  o f   th p r o d u ce d   p o wer   s er io u s ly   af f ec t   th s y s tem   n etwo r k   [ 2 6 ] .   T h is   m e n ac h as  p o s ed   s er io u s   c h allen g es  t o   b o t h   u tili ties   an d   e q u ip m e n m an u f ac t u r e r s   in   m ee tin g   th cu s to m er s   eq u ip m en PQ  r eq u ir em en ts   as  s tip u lated   b y   th I E E E   STD  5 1 9   o f   1 9 9 2 .   C o n v er s ely ,   s ev er al  ap p r o ac h es h av e v o lv ed   f o r   t h r ed u ctio n   o f   PQ p r o b lem s   s ee   [ 2 7 ]   as a n   e x am p le.       T ab le  2 .   E x p r ess io n s   an d   p ar a m eter   v ar iatio n s   o f   v ar io u s   PQ p r o b lem s   [ 2 8 ]   P Q   p r o b l e m   M a t h e ma t i c a l   e x p r e ssi o n   P a r a me t e r   v a r i a t i o n   P u r e   s i n e w a v e   ( ) =  (  )   = 1 ; = 2    V o l t a g e   s a g   ( ) = ( 1   ( (   1 ) (   2 ) ) ) si n   (  )   0 . 1 0 . 9 ;   2 1 9   V o l t a g e   sw e l l   ( ) = ( 1 +   ( (   1 ) (   2 ) ) ) si n   (  )             0 . 1 0 . 9 ;   2 1 9   I n t e r r u p t i o n     ( ) = ( 1   ( (   1 ) (   2 ) ) ) si n   (  )   0 . 9 1 ;   2 1 9   Tr a n s i e n t     ( ) = ( si n (  ) + ( 1 ) si n (  ( 1 ) ) )   2 2   50 100   500   15     H a r mo n i c s   ( ) = ( 1 si n (  ) + 2 si n ( 2  ) + 3 si n ( 3  ) + 5 si n ( 5  ) + 7 si n ( 7  ) )     1 = 1 . 0   2   7 = 0 . 0 0 . 3   F l i c k e r     ( ) = ( 1 + si n (  ) ) si n   (  )   0 . 01 0 . 25   2  8    N o i se     ( ) = si n (  ) + (   ( si n (  ) )   = 0 . 1       R ec en tly ,   m an y   g r i d s   s tak eh o ld er s   p er f o r m   s p o n ta n eo u s   P m o n ito r in g   t o   g et  r elev a n d ata  o f   th e   p o wer   b ein g   s u p p lied   an d   e q u ip m en p er f o r m an ce .   T h e   tim tak en   f o r   l o n g   ter m   PQ  m ea s u r em en ts   r esu lted   in   h u g d ata  to   b h an d lin g .   Actu al  p er f o r m a n ce   o f   PQ  m o n ito r in g   d ev ice  r elies   o n   its   ca p ab ilit y   to   an aly ze   an d   p r esen ts   v o lu m in o u s   r aw  d ata  o b tain ed   f r o m   m o n ito r in g   ex er cise.  B u t n o twith s tan d in g ,   it  co n s u m es   m o r tim an d   m ay   n o y ield s   p er f ec r esu lt.  Or th o d o x   s cien tif ic  to o ls   ar s til r eq u ir ed   to   s p ee d   u p   b ig   d ata   in ter p r etatio n   a n aly s is   with   ex ce llen r esu lt  [ 2 9 ] .   T h e   PQ  b i g   d ata  is   n o th in g   b u h u g e   am o u n o f   d ata   s eq u el  to   co n tin u o u s   PQ  m o n ito r in g   [ 3 0 ] .   Hen ce ,   b ig   d ata  is   v o lu m in o u s   o r   lar g am o u n o f   d ata  with   s p ec if ic   co m p lex ities   d escr ib ed   b y   4 V’ s   ( i.e .   Vo lu m e,   Velo city ,   Var iety   an d   Ver ac ity )   d ep icted   in   T ab le  3 .       T ab le  3 .   Descr ip tio n   o f   4 Vs f o r   PQ b ig   d ata  [ 2 9 ]   S / N   P a r a me t e r   D e scri p t i o n   1   V o l u me   Th i s   i s   a m o u n t ,   s i z e   a n d   s c a l e   o f   d a t a   t h a t   c o u l d   n o t   b e   m a n a g e d   w i t h o u t   d e d i c a t e d   a n a l y t i c   t o o l s .   2   V e l o c i t y   Th e   sp e e d   a t   w h i c h   d a t a   i g e n e r a t e d   a n d   h o w   f a st   t h e   d a t a   s h o u l d   b e   p r o c e ssed   i t e r m e d   v e l o c i t y .   3   V a r i e t y   Th i s   i s   h e t e r o g e n e i t y   o f   d a t a   b e i n g   u t i l i z e d .   B i g   d a t a   a l w a y s   c o mes   f r o v a r i o u s s o u r c e s,   w h i c h   c a n   b e   d i f f e r e n t   i n   t y p e s,  f o r ma t ,   s e m a n t i c   a n d   v o l u m e .   4   V e r a c i t y   Q u a l i t y   o f   c o l l e c t e d   d a t a   i s refer s   t o   a s v e r a c i t y .   I t   i s   c o n c e r n e d   w i t h   b i a ses,   n o i s e   a n d   a b n o r m a l i t y   i n   t h e   d a t a .   A c c u r a c y   o f   a n y   a n a l y t i c   p r o c e ss  a p p l i e d   t o   t h e   d a t a   d e p e n d g r e a t l y   o n   t h e   v e r a c i t y   o f   t h e   s o u r c e   d a t a .       3.   CO NVO L U T I O NA L   NE UR AL   NE T WO RK   W ith in   th s p h er o f   DL   r esear ch ,   C NN   tech n iq u is   th m o s u tili ze d   s tr aig h tf o r war d   alg o r ith m   [ 3 1 ] .   C h ief   s ig n if ican ch ar ac ter is tic  o f   C NN  co m p ar ed   to   its   an tece d en is   th at  it   au to m atica lly   r ec o g n izes  p er tin en attr i b u tes  in   th e   ab s e n ce   o f   h u m an   s u p e r v is io n   [ 3 2 ] .   T h e   C NNs  h ad   b ee n   am p ly   em p lo y ed   in   wid e   ar ea   o f   d if f er en f ield s ,   in c lu d in g   co m p u ter   v is io n ,   s p e ec h   p r o ce s s in g ,   f ac r ec o g n itio n ,   an d   im ag class if icatio n .   T ab le  4   d escr ib ed   ev o lu tio n   o f   C NN  ar ch itectu r es a n d   th eir   ch ar ac ter is tics   o v er   tim e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         A   r ev iew   o f c o n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r ks fo r   cla s s i fyin g   p o w er q u a lity p r o b lems u s in g   …  ( A d a mu   S a id u )   5   T ab le  4 .   E v o lu tio n   o f   C NN  ar ch itectu r es o v er   tim [ 3 3 ]   S / N   C N N   T y p e   Y e a r   C h a r a c t e r i s t i c s   D a t a s e t   1   Le N e t   1 9 9 8   I t   w a s t h e   f i r s t   p o p u l a r   C N N   a r c h i t e c t u r e ,   i t   h a s s e v e n   l a y e r s,  i t   u s e R e LU   a c t i v a t i o n   f u n c t i o n   M N I S T   2   A l e x N e t   2 0 1 2   I t   i s d e e p e r   a n d   w i d e r   c o m p a r e d   t o   Le N e t ,   I t   u ses  R ELU ,   d r o p o u t   a n d   o v e r l a p   p o o l i n g   G P U s NV I D I A   G TX   5 8 0   I mag e N e t   3   V G G   ( V i su a l   g e o me t r y   g r o u p )   2 0 1 4   I t   u ses  sm a l l - si z e d   f i l t e r s   a n d   h a h o m o g e n e o u s   t o p o l o g y   I mag e N e t   4   G o o g L e N e t   2 0 1 5   I t   i t h e   f i r st   C N N   a r c h i t e c t u r e   t o   i n t r o d u c e   b l o c k   c o n c e p t   a n d   d i f f e r e n t   f i l t e r   si z e .   I t   u s e s s p l i t   t r a n sf o r m   t o   m e r g e   i d e a   I mag e N e t   5   I n c e p t i o n V - 3   2 0 1 5   I t   i s a b l e   t o   t a k e   c a r e   o f   b o t t l e n e c k   i ss u e   a n d   u s e d   sma l l   f i l t e r i n s t e a d   o f   l a r g e   f i l t e r s.  I t   h a b e t t e r   f e a t u r e   r e p r e se n t a t i o n .   I mag e N e t   6   I n c e p t i o n   V - 4   2 0 1 6   I t   u ses  a sy m met r i c   f i l t e r s w i t h   s p l i t   t r a n sf o r m a n d   i n t e g r a t i o n   c o n c e p t   I mag e N e t   7   R e sN e t   2 0 1 6   I t   i s ro b u s t   a g a i n st   o v e r f i t t i n g   d u e   t o   s y mm e t r y   ma p p i n g - b a s e d   sk i p   c o n n e c t i o n s wi t h   r e si d u a l   l e a r n i n g   I mag e N e t ,   C I F A R - 10   8   X c e p t i o n   2 0 1 7   I t   h a d e p t h - b a se d   c o n v o l u t i o n   f o l l o w e d   b y   p o i n t - b a se d   c o n v o l u t i o n   I mag e N e t   9   R e si d u a l   A t t e n t i o n   N e u r a l   N e t w o r k   2 0 1 7   I t   i s t h e   f i r st   C N N   a r c h i t e c t u r e   t o   i n t r o d u c e   a t t e n t i o n   m e c h a n i s m e . g .   Tr a n sf o r mer - b a se d   C N N S   a n d   n o n - l o c a l   n e u r a l   n e t w o r k   C I F A R - 10,   C I F A R - 1 0 0 ,   I mag e N e t   10   R e sN e x t   2 0 1 7   I t   i n st i t u t e d   p r i c i p a l i t y ,   h o m o g e n e o u t o p o l o g y   a n d   g r o u p e d   c o n v o l u t i o n   C I F A R - 10,   C I F A R - 1 0 0 ,   I mag e N e t   11   S q u e e z e   a n d   Ex c i t a t i o n   N e t w o r k   ( S EN e t )   2 0 1 7   I t   mo d e l e d   i n t e r d e p e n d e n c i e b e t w e e n   f e a t u r e   m a p s.  I n c o r p o r a t e c h a n n e l - w i se   a t t e n t i o n   t o   a d a p t i v e l y   r e c a l i b r a t e   f e a t u r e   ma p s.   It   e n h a n c e s fe a t u r e   r e p r e s e n t a t i o n     I mag e N e t   12   D e n seN e t   2 0 1 7   I t   h a b l o c k o f   l a y e r s,   l a y e r s c o n n e c t e d   t o   e a c h   o t h e r   a n d   C r o ss l a y e r   i n f o r mat i o n   f l o w   C I F A R - 1 0 ,   C I F A R - 1 0 0 ,   I mag e N e t   13   M o b i l e N e t V 1   2 0 1 8   I t   h a i n v e r t e d   r e s i d u a l   s t r u c t u r e .   D e si g n e d   f o r   m o b i l e   a n d   e m b e d d e d   d e v i c e s,   d e p t h   w i s e   s e p a r a b l e   c o n v o l u t i o n   t o   r e d u c e   c o m p u t a t i o n   I mag e N e t   14   H R N e t V 2   2 0 2 0   H i g h - r e so l u t i o n   r e p r e s e n t a t i o n   I mag e N e t   15   D i c e N E T   2 0 2 1   I n i t i a t e d   s i z e - b a s e d   C N N , i n c o r p o r a t i n g   h e i g h t ,   w i d t h ,   a n d   d e p t h         T h er ef o r e,   C NNs   h ad   ev o lv ed   r esu ltin g   to   v a r io u s   ar ch i tectu r es  tailo r ed   f o r   d if f er e n task s   in   co m p u ter   v is io n .   So m o f   t h e   n o tab le   C NN  v ar ian ts   an d   th eir   d if f e r en ce s   ar e   id en tifie d   i n   th is   wo r k   r e f er   t o   T ab les  4   an d   5   f o r   m o r in f o r m atio n .   T h ese  v a r ian ts   d if f er   in   ter m s   o f   ar c h itectu r e,   d ep t h ,   s k ip   co n n ec tio n s   an d   s p ec ialized   f ea tu r es.   Pre s en tly ,   r esear ch er s   co n tin u to   ex p l o r e   n ew  C NN  ar c h itectu r es  to   im p r o v e   p er f o r m an ce   an d   ad d r ess   s p ec if ic  ch allen g es in   co m p u ter   v i s io n   task s   [ 3 4 ] .   T h ar ch itectu r al  v ar ian ts   o f   C NN  s u c h   as  Alex Net,   VGG,   Go o g L eNe an d   R esNet  f o r   ex am p l e,   ar m o s tly   e m p l o y e d   i n   t h e   c l a s s i f ic a t i o n   o f   PQ   p r o b l e m s   s i g n a l s .   N o n e t h e l ess ,   t h e   s t r u c t u r e s   w e r e   f ac i n g   h u r d l e   i n   c o n v e r g e n c e ,   o v e r f i tt i n g   i s s u e   a n d   v a n i s h i n g   g r a d i e n t   p r o b l e m s .   A ls o ,   t h e i r   a c c u r a c i es   a n d   a d e q u a t e   p e r f o r m a n c e s   c r i t e r i a   s t i ll   r e q u i r e s   i m p r o v e m e n t   a n d   s o m e   l it t l m o d i f i c a ti o n s   i n   t h e   m o d e l .   T h e   v e r y   g o o d   v a r i a n t   t o   a d d r e s s   a ll   t h es e   p r o b l em s   is   D e n s e N et .   I t   i s   r e c o m m e n d e d   f o r   t h i s   w o r k   b e c a u s e   o f   i ts   s i m p l i ci t y   a n d   e as i n   a p p l i c a ti o n .   D e n s eN e t   is   c o m m o n   a r c h i t e c t u r o f   C NN   f o r   i m a g e   r e c o g n it i o n   t h a t   h as   a c q u i r e d   c u r r e n t   s t r u ctu r e   w i t h   l o p a r a m e t e r s   h a v i n g   d i f f e r e n t   n e tw o r k s   s u c h   as   De n s eN e t     1 2 1 ,   D e n s e N e t     160   a n d   D e n s e N et     2 0 1 .   A m o n g   t h e   t h r e e   n e tw o r k s ,   D e n s e N e   121  is   s p e c i f i ca l l y   r e c o m m e n d e d   f o r   t h i s   r e s e a r c h   b e c a u s e   i t   c a n   r e d u c e   t h e   i s s u e   o f   v a n i s h i n g   g r a d i e n t ,   a d v o c a t e s   f e a t u r e   r e u s e   a n d   l e s s e n s   p a r am e t e r   i n v o l v e m e n t ,   w h i c h   a r m a j o r   f a c t o r s   f o r   t r a i n i n g   DL   m o d e l s .   M o r e s o ,   D e n s e Ne t     1 2 1   h a d   p r o v e n   t o   b e   e f f i c i e n t   i n   p i n p o i n t i n g   P p r o b l e m s   o n   t h e   b a s i s   o f   s i g n a l   a n a l y s is .   I t   h a s   t o t a l   o f   1 2 1   l a y e r s   f o r   c o n v o lu t i o n a l ,   t r a n s i t i o n ,   cl a s s i f ic a t i o n   a n d   d e n s e   b l o c k   l a y e r s   a n d   i s   v e r y   p o p u l a r   D L   a r c h i t e c t u r e   i n   i m a g e   cl a s s i f ic a t i o n .   T h e   D e n s eN e t   C N N   a r c h i t e c t u r e   u s e s   R e L U   a ct i v a t i o n   f u n c t i o n   a n d   d r o p o u t   t o   d e m o n s t r a t e   e f f e c t iv e n e s s   i n   c la s s i f i ca t i o n   p e r f o r m a n c e .   T h e   v a r i a n t s   o f   C N N s   w e r e   c o n s p i r e d   w it h   n e u r o n s   i n   h u m a n   a n d   a n i m a l   b r a i n s ,   v e r y   m u c h   a l i k e   t o   AN N   [ 3 5 ] .   I n   h u m a n   b r a i n ,   c o m p l e x   s e r i es   o f   c e l ls   f o r m s   t h e   v i s u a l   c o r t e x   a n d   t h is   s e q u e n c e   is   s i m u la t e d   b y   t h e   C N N .   DL ,   i n   it s   r e m a r k a b l e   s u c c e s s ,   p r e s e n t l y   i s   o n e   o f   t h e   w e l l - k n o w n   r e s e a r c h   a r e a s   i n   t h e   f i e l d   o f   ML   [ 3 6 ] .   O u t s t a n d i n g   d i f f e r e n c e s   b e t w e e n   ML   a n d   D L   a p p r o a c h e s   w e r e   d e p i c t e d   i n   F i g u r e s   1   a n d   2   r e s p e c t i v e l y .           Fig u r 1 .   ML   tec h n iq u e   [ 3 7 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   1 Ap r il   20 25 1 - 21   6       Fig u r 2 .   DL   tec h n iq u e   [ 3 7 ]       So m o f   th e   m ajo r   b e n ef it s   o f   C NN  ar e   eq u al  d escr i p tio n s ,   s ca tter ed   i n ter co n n ec tio n s   an d   p ar am eter s   s h ar in g .   Fu lly   c o n n ec ted   ( FC )   lay er ,   s h ar ed   wei g h an d   lo ca in te r co n n ec tio n   o f   C NN  s tr u ctu r was   ap p lied   to   m ak co m p lete  u s ag o f   2 in p u d ata  s tr u ctu r es  s u ch   as  im ag s ig n als.  Nev er th eless ,   C NN   ca n   m an ag PQ  b ig   d ata  v e r y   f ast  an d   p r o d u ce   g o o d   r esu lts .   T h is   o p er atio n   ex tr e m ely   u tili ze s   s m all  n u m b er s   o f   p a r am eter   wh ich   s p ee d s   u p   th tr ain i n g   p r o ce s s es  an d   ac ce ler ates  m o d el  p e r f o r m an c [ 3 8 ] .   c o m m o n   C NN  ty p wh ich   is   clo s to   th m u lti - lay er   p er ce p tr o n   ( ML P)  co n s is ts   o f   co n v o lu tio n   lay er s ,   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   s u b - s am p lin g   o r   p o o lin g   lay er s   an d   FC   lay er s   as ill u s tr ated   in   Fig u r 3 .           Fig u r 3 .   C NN   ar ch itectu r e       3 . 1 .     O pera t io n o f   CNN   T h b asic  o p er atio n   o f   C NN  is   p r esen ted   b ased   o n   th e   wo r k in g   p r in ci p le  o f   ea ch   lay er   in   its   co m p o s itio n   as f o llo ws:   Co nv o lutio na la y er :   T h m o s s ig n if ican lay er   in   C NN  t r ain in g   p r o ce s s   is   th co n v o l u tio n al  lay er   w h ich   co n tain s   co llectio n   o f   f ilter s   ca lled   k er n els   [ 3 9 ] .   I n p u s ig n al  to   th C NN  is   ex p r ess ed   as  N - d im en s io n al  m atr ix ,   co n v o l v ed   with   th f il ter s   to   p r o d u ce   th o u tp u t   f ea tu r m ap .   Usu ally ,   a   g r id   o f   d is cr ete  n u m b er s   o r   v alu es  r ep r esen ts   th k er n el  k n o wn   as  th k er n el  weig h t.  As s ig n ed   ar b itra r ily   v al u es  ac as   th weig h ts   o f   th k er n el  at  th in itial st ag o f   t h C NN  tr ain in g   ex er cise.  Als o ,   th er wer m a n y   way s   em p l o y ed   to   in itialize  th weig h ts   [ 4 0 ] .   C o n s eq u e n tly ,   th k er n el  weig h ts   ar ad ju s t ed   at  ev er y   tr ain in g   tim to   ex tr ac s ig n if ican f ea tu r es.  T h is   f il ter   is   al s o   k n o wn   as  f ea tu r d etec to r .   I n   ( 1 )   d escr ib es  co n v o lu tio n   o p e r atio n   in   s im p lifie d   f o r m .   Fig u r 4   d escr ib es  an   ex am p le  o f   co n v o lu tio n   o p e r atio n   o f   5   b y   5   g r ay     s ca le  im ag with   3   b y   3   r an d o m   in itialized   weig h k e r n el  th at  s lid es  with   t h in p u im ag h o r izo n tally   an d   v e r tically   to   p r o d u ce   t h e   f ea tu r m ap .     =   (  +   )   ( 1 )     w h er   is   o u tp u f ea tu r e   m a p ,     in p u f ea tu r m ap ,      is   s e o f   2 f ilter s   an d     is   tr ain ab le  b ias  p ar am eter .   Ho wev er ,   in   o r d er   n o m is s   o r   lo s es  s o m v ital  in f o r m atio n   at  th ex tr em ed g o f   th i n p u im ag e,   p ad d in g   tech n iq u is   ap p lied .   T h is   is   h ig h ly   im p o r tan in   d eter m in in g   b o r d e r   s ize  d ata  in   r elatio n   to   in p u t   s ig n al  wh ich   wh en   em p lo y ed ,   d im en s io n   o f   th in p u im ag will   in cr ea s an d   co n s eq u en tly ,   th d im en s io n   o f   th o u tp u t f ea tu r m ap   will a ls o   in cr ea s as d escr ib ed   in   Fig u r 5 .       C la s s if ic a t io n   N e t w o r k C o n v o l u t i o n   l a y er P o o l i n g   l a y er R e L U F u l l y   c o n n e c te d   l a y e r F e a tu r e   E x tr a c ti o n   N e tw o r k I n p u t   I m a ge Cl a s s i f i c a ti o n   N e tw o r k Sa g Sw e ll I n t e r H a r m T r a n s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         A   r ev iew   o f c o n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r ks fo r   cla s s i fyin g   p o w er q u a lity p r o b lems u s in g   …  ( A d a mu   S a id u )   7       Fig u r 4 .   C o n v o lu tio n   o p e r atio n   o f   in p u t im a g with   f ilter           Fig u r 5 .   C o n v o lu tio n   o p e r atio n   u s in g   p ad d i n g   tech n iq u e       Act iv a t io f un ct io n:  Ma p p i n g   in p u d ata   to   o u tp u t   is   th p r in cip al   o p e r atio n   o f   all  k in d s   o f   ac tiv atio n   f u n ctio n   in   n eu r al  n etwo r k .   T h at’ s   to   s ay   ac tiv atio n   f u n c tio n   m ak es  d ec is io n   as  to   eith er   o r   n o to   f ir n eu r o n   in   r e f er en ce   to   s p ec if ic  in p u s ig n al  b y   p r o d u ci n g   th co r r ec o u tp u t.   T h A ctiv atio n   f u n ctio n   in tr o d u ce s   n o n lin ea r ity   to   th e   o u tp u m atr ix   [ 4 1 ] .   I also   h as  th ab ilit y   to   d is tin g u is h   d is tin ctly   d o m in an t   f ea tu r wh ich   allo ws  er r o r   b a ck - p r o p ag atio n   to   b a p p lied   to   tr ain   th n etwo r k .   Sig m o i d ,   T an h   an d   R eL to g eth er   with   its   v ar ian ts   lik leak y   R eL U,   n o is y   R eL an d   p ar am etr ic  lin e ar   u n it  ar co m m o n ly   u s e d   ac tiv atio n   f u n ctio n s   i n   C NN  a n d   o th er   d ee p   n e u r al  n etwo r k s .   T h e   m o s c o m m o n ly   ap p lied   ac tiv atio n   f u n ctio n   is   R eL b ec au s it  ch a n g es  al th v al u es  o f   in p u ts   in to   p o s i tiv n u m b er s   an d   h as  lo wer   c o m p u tatio n al   lo ad s   wh en   co m p ar ed   with   o th er   ac t iv atio n   f u n ctio n s .       ( ) = ma x ( 0 , )   ( 2 )     P o o lin g   la y er :   T h is   lay er   in d icate s   m o v em en o f   two     d i m en s io n al  f ilter   with   ea ch   c h an n el  o f   f ea tu r m ap   th er eb y   s u m m ar izin g   th e   f ea t u r es  ly in g   with in   th r an g e   o p er ated   b y   th f ilter   [ 4 2 ] .   Ma j o r   o p er atio n   o f   th is   lay er   is   th s u b s am p lin g   o f   f e atu r m ap s   [ 4 3 ] .   I also   d o wn s izes  o r   s h r in k s   lar g s ize   f ea tu r m ap   to   c r ea te  s m aller   m ap s   wh ile  m ain tain in g   m ajo r   p a r o f   s u p er io r   in f o r m atio n   ( o r   f ea tu r es)  in   ea c h   an d   ev er y   s tep s   o f   th p o o lin g   o p er atio n   [ 4 4 ] .   M an y   p o o lin g   tec h n iq u es  ar e   av ailab le  f o r   u tili za tio n   i n   th p o o lin g   lay e r s .   T h e   m o s co m m o n ly   u s ed   m eth o d s   ar tr ee   p o o lin g ,   g ated   p o o l in g ,   av er a g p o o lin g ,   m i n   p o o lin g ,   m ax   p o o lin g ,   g lo b al  av e r ag p o o lin g   ( GAP ) ,   an d   g lo b al  m ax   p o o lin g .   T h f am iliar ized   an d   r ep ea ted l y   ap p lied   p o o lin g   tech n iq u es  ar m ax   a n d   a v er a g p o o lin g   ag ain   in   [ 4 4 ] .   Fo r   th PQ  p r o b lem s   wav ef o r m s   av er ag p o o lin g   is   ap p lied   b ec au s it  is   m o r s en s itiv to   n o is s ig n al  [ 4 5 ] .   Ma x   p o o lin g   ap p r o ac h   h as  b etter   p er f o r m an ce   ca p ab ilit y   th an   av er ag p o o li n g   m eth o d .   Hen ce ,   it  i s   u tili ze d   in   th is   wo r k .   Fig u r 6   ill u s tr ates  th ese  t wo   p o o lin g   o p er atio n s .             Fig u r 6 .   Ma x   an d   a v er ag e   p o o lin g   o p er atio n       Ma n y   at  tim es,  th o v er all  p er f o r m an ce   o f   C NN  is   r ed u ce d   d u to   p o o lin g   o p e r atio n .   T h is   in d icate s   th m ajo r   s h o r tf all  o f   th is   lay er   as  it  h elp s   to   e s tim ate  av aila b il ity   o f   ce r tain   f ea tu r in   th in p u d ata  an d   also   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   1 Ap r il   20 25 1 - 21   8   p ay s   m o r e   atten tio n   e n tire ly   o n   f in d i n g   c o r r ec p o s itio n   o f   t h at  f ea tu r e.   Hen ce ,   C NN  m o d el  m is s es  o u v er y   im p o r tan i n f o r m atio n   wh ic h   lead s   to   th a p p licatio n   o f   p ad d in g   tech n iq u to   r etain   th in f o r m atio n .   T h e   wh o le  s er ies o f   co n v o l u tio n   o p er atio n ,   n o n lin ea r ity   f u n ctio n   an d   p o o lin g   ex er cise is r ep ea t ed   n u m b e r   o f   tim es  to   o b tain   th e   f latten   v ec to r   b ef o r m o v in g   to   th f in al  la y er   wh ich   is   FC   lay er   f o r   class if icatio n .   F ull y   co nn ec t ed  la y er :   Usu al ly   FC   lay er   is   p o s itio n ed   at  t h en d   o f   C NN  ar ch itectu r e.   W ith in   th lay e r ,   ea c h   n eu r o n   h as a   lin k ag to   all  n eu r o n s   o f   th s u b s eq u en t la y er   ( h en ce   n am FC   lay er ) .   I is   d escr ib ed   as th C N class if ier   wh ich   m im ic  th b a s ic  m eth o d   o f   m u ltip le - lay er   p er ce p tr o n   n eu r al  n etwo r k   in   f ee d - f o r war d   ANN.   I n p u to   FC   lay er   co m es  f r o m   th last   p o o lin g   tech n i q u o r   co n v o l u tio n al  lay er .   T h in p u to   th FC   lay er   is   in   v ec to r   f o r m   wh ich   is   g en e r ated   f r o m   th f ea tu r m ap   af te r   f latten in g .   T h o u tp u o f   th e   FC   lay er   g iv es  th f in al  C NN  o u tp u as  il lu s tr ate d   in   Fig u r e   3 .   L o s s   f u n ctio n s   ar em p lo y ed   in   th o u tp u la y er   to   esti m ate  th e   p r ed icted   er r o r   p r o d u ce d   ac r o s s   tr ain in g   s am p les in   th C NN  m o d el.   I n   ( 3 )   clea r ly   d escr ib e s   th is   lay er .     = ( + )   ( 3 )     w h er   an d   Z   ar e   in p u an d   o u tp u r esp ec tiv ely ,     d escr ib e s   m atr ix   with   co n n ec tio n s   wei g h ts   an d     d en o tes  b ias ter m   v ec to r .     3 . 2 .     L o s s   f un ct io n   So   f ar ,   th p r ev io u s   s ec tio n s   h av d escr ib ed   d is tin g u is h ed   la y er   ty p es  in   C NN  ar ch itectu r e.   Mo r eso ,   class if icatio n   is   s u cc ess f u wh ich   r ep r esen ts   th f i n al  l ay er   o f   th e   C NN  ar ch itectu r e.   T h e   lo s s   o r   co s f u n ctio n s   ar ap p lied   in   th o u tp u lay er   to   ap p r o x im ate  th e   p r ed icted   er r o r   p r o d u ce d   d u r in g   tr ain in g   in   t h e   C NN  m o d el.   T h p r o d u c ed   er r o r   r e v ea ls   v ar iatio n   b etwe en   ac tu al  o u tp u ts   an d   p r ed ict ed   o n e.   Ma n y   lo s s   f u n ctio n s   s u ch   as  cr o s s     en tr o p y   o r   So f tMa x   f u n ctio n ,   E u c lid ea n   lo s s   f u n ctio n   an d   h in g e   lo s s   f u n ctio n   wer em p lo y ed   in   d if f er en t   C NN  ap p licatio n s   as  ex p lain e d   in   [ 4 5 ] So f tMa x   ac tiv atio n   f u n cti o n   is   th c o m m o n ly   u tili ze d   f u n ctio n   f o r   m ea s u r i n g   C NN  p er f o r m a n ce .   I is   also   k n o wn   as  lo g   lo s s   f u n ct io n   an d   h as  o u tp u t   p r o b a b ilit y   o f   p     {0 ,   1 }.   T h is   o u tp u lay er   em p lo y s   th So f tMa x   ac tiv atio n   to   g en er ate  th e   o u tp u with in   th p r o b a b il ity   d is tr ib u tio n .     3 . 3 .     CNN  re g ula riza t io n t ec hn iq ue   I n   th e   C NN  m o d el   an aly s is ,   o v er - f itti n g   s ig n if ies  th e   k e y   is s u in v o lv ed   in   d ev elo p in g   g o o d   g en er aliza tio n .   m o d el  is   co n s id er ed   b o v er - f itted ,   u n d er - f itted   o r   ju s t - f itted   as   illu s tr ated   in   Fig u r 7 .   I is   ju s -   f itted   if   it  o p er ates  g o o d   o n   tr ain in g   an d   test in g   d ata.   Dif f er en in tu itiv asp ec ts   s u ch   as  d r o p - o u t,  d r o p - weig h ts ,   d ata  au g m en tatio n   an d   b atch   n o r m aliza tio n   wer o c ca s io n ally   ap p lied   to   h elp   r eg u lar izatio n   in   o r d er   to   av o id   o v er - fi ttin g .           Fig u r 7 .   Descr ip tio n   o f   o v er     f itti n g ,   u n d er     f itti n g   a n d   ju s -   f itted   is s u es       Ap p licatio n   o f   b atch   n o r m ali za tio n   m eth o d   g u ar an tees  g o o d   p er f o r m an ce   o f   th o u tp u t   ac tiv atio n   f u n ctio n   d u to   th e   u n it   Gau s s ian   d is tr ib u tio n   b e h av io u r s .   Als o ,   s u b tr ac tin g   m ea n   f r o m   g i v en   in p u t   an d   d iv id in g   b y   s tan d ar d   d ev iatio n   n o r m alize s   th o u tp u at  e ac h   s tep   wh ich   m o s tly   p r ev e n ts   th p r o b lem   o f   v an is h in g   g r ad ien t f r o m   r is in g .     3 . 4 .     CNN  o pti m iza t io t ec h niq ue s   Op tim izatio n   tech n iq u es a r C NN  lear n in g   p r o ce s s es.  T wo   m ajo r   th in g s   th at  in v o lv ed   i n   t h lear n in g   p r o ce s s   ar th lear n i n g   alg o r i th m   s elec tio n   ( o p tim izer )   an d   th ap p licatio n   o f   m an y   en h an ce m en tech n iq u es  ( s u ch   as  Ad aDe lta,   Ad a g r ad ,   an d   m o m en t u m ) .   T h la tter   alo n g   with   t h lear n i n g   al g o r ith m   im p r o v es  th e   o u tp u o f   th tr ain i n g   r esu lt.  T h n etwo r k   p ar a m eter s   s h all  alwa y s   b u p d ated   th r o u g h   e v er y   ep o c h s   s o   as  to   less en s   th er r o r   [ 4 6 ] ,   [ 4 7 ] .   I n   o r d er   to   r e d u ce   th im p ac t   o f   th lear n in g   er r o r ,   th al g o r ith m   r ep ea te d ly   u p d ates  th n etwo r k   p ar am e ter s   at  ea ch   an d   ev er y   iter a tio n   [ 4 8 ] .   Mo r eo v e r ,   in   o r d er   to   u p g r a d th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         A   r ev iew   o f c o n vo lu tio n a l n e u r a l n etw o r ks fo r   cla s s i fyin g   p o w er q u a lity p r o b lems u s in g   …  ( A d a mu   S a id u )   9   p ar am eter s   r ig h tly ,   th e r is   n ee d   to   esti m ate  th g r ad ien t   f u n ctio n   ( s lo p e)   b y   u tili zin g   f i r s t - o r d er   d er iv ativ e   with   r esp ec to   t h n etwo r k   ch ar a cter is tics .   Ag ain ,   p a r am eter s   ar u p g r ad e d   in   th o th er   d ir ec tio n   o f   th e   g r ad ien to   less en   th lear n i n g   er r o r .   Var io u s   g r ad ien b ased   lear n in g   alg o r ith m s   s u c h   as  b atch   g r a d ien d escen ( B GD) ,   s to ch asti g r a d ien d escen ( SGD) ,   m in   b atch   g r ad ien d escen ( MBGD) ,   m o m en tu m   a n d   ad ap tiv m o m en t   esti m atio n   ( Ad am )   ar e   av ailab le   an d   co m m o n ly   em p lo y ed   as h ig h lig h te d   in   [ 4 9 ] .   Ad a m   is   a   lear n in g   ap p r o ac h   d esig n e d   p a r ticu lar ly   f o r   tr ain in g   d ee p   n eu r al  n etwo r k s .       3 . 5 .     CNN  m o del  a rc hite ct ur e   I n   o r d er   to   o b tain   g o o d   r esu lt,  s elec tio n   o f   C NN  ar ch ite ctu r is   an o th er   v er y   cr itical   is s u f o r   en h an cin g   p e r f o r m an ce   o f   v ar io u s   C NN  d esig n s .   Ma n y   ad ju s tm en ts   h av b ee n   p u t   in   p lace   f o r   C NN  ar ch itectu r es  r ec e n tly .   Sp ec if i ca lly ,   th e   n ew  m o d if icatio n s   i n   C NN  ar ch itectu r es   wer ac h iev ed   b ased   o n   th u tili za tio n   o f   n etwo r k   d ep th .   T ab le  5   p r esen ts   b r ief   o v er v i ew  o f   m o s p o p u lar   C NN  ar ch itectu r es,  s tar tin g   f r o m   Alex Net  m o d el  in   2 0 1 2   an d   e n d in g   at   th h ig h   r e s o lu tio n   ( HR )   m o d el   in   2 0 2 0 .   C o n s id er in g   th e   ar ch itectu r al  f ea tu r es  ( s u ch   as   i n p u s ize,   d ep th ,   a n d   r o b u s t n ess )   is   th m ain   asp ec in   as s is tin g   en g in ee r s   o r   r esear ch er s   to   ch o o s th m o s t   ap p r o p r iate  ar ch itectu r f o r   th eir   p r o p o s ap p licatio n .       T ab le  5 .   Ov e r v iew  o f   m o s t p o p u lar   C NN  ar ch itectu r es  [ 1 7 ]   M o d e l   D e p t h   D a t a s e t   Er r o r   r a t e   I n p u t   si z e   Y e a r   A l e x N e t   8   I mag e N e t   1 6 . 4   2 2 7   x   2 2 7   x   3   2 0 1 2   VGG   1 6 ,   1 9   I mag e N e t   7 . 3   2 2 4   x   2 2 4   x   3   2 0 1 4   G o o g L e N e t   22   I mag e N e t   6 . 7   2 2 4   x   2 2 4   x   3   2 0 1 5   R e sN e t   1 5 2   I mag e N e t   3 . 5 7   2 2 4   x   2 2 4   x   3   2 0 1 6   D e n seN e t   1 2 1 ,   1 6 0 ,   2 0 1   C I F A R 1 0 ,   C I F A R 1 0 0 ,   I mag e N e t   3 . 4 6 ,   1 7 . 1 8 ,   5 . 5 4   2 2 4   X   2 2 4   X   3   2 0 1 7   M o b i l e N e t v 2   53   I mag e N e t   -   2 2 4   x   2 2 4   x   3   2 0 1 8   H R N e t V 2   -   I mag e N e t   5 . 4   2 2 4   x   2 2 4   x   3   2 0 2 0       4.   AP P L I CA T I O O F   CNN  I CL AS SI F Y I NG   P Q   P RO B L E M S   T h is   s ec tio n   p o r tr ay s   liter atu r s u r v ey   o n   th class if icatio n   o f   PQ  p r o b lem s   u s in g   DL   a p p r o ac h es.  I n   s tu d y   o f   DL   ap p r o ac h   f o r   d etec tio n   an d   ca te g o r izatio n   o f   PQDs   with   win d o wed   s ig n als  d escr ib ed   u s in g   v o ltag s ig n als  o n ly   is   co n d u c ted   in   [ 1 ] .   T h a p p r o ac h   u s es  o v er lap p e d   win d o wed   s ig n als with   d if f er en SNR   wh ich   p er f o r m s   s atis f ac to r ily   with   v alu a b o v e   9 7 ac c u r ac y ,   ev e n   th o u g h   th o p er ati o n   o f   th class if ier   r ed u ce s   as  th n o is in ter f er en ce   in   th in p u im p r o v es.  T h u s o f   W ig n er     Ville  d is tr ib u tio n   v ia  d ee p   co n v o l u tio n al  n e u r al  n etwo r k s   ( W VD    C NN)   f o r   id en tific atio n   o f   PQDs   is   p r o p o s ed   b y   [ 9 ]   wh er e b y   th e   W VD  wa s   em p lo y ed   to   tr an s p o r 1 v o ltag d is tu r b a n ce   s ig n als  in to   2 v o ltag im ag f iles   an d   C NN  b ased   m o d el  was  d ev elo p e d   an d   p r o ce s s ed   u s in g   im ag d a ta  to   o b tain   o p tim ized   p ar am eter s   f o r   PQDs   class if icatio n .   Nin ty p es  o f   s y n th etic  s ig n als  an d   th r ee   r ea l   wo r ld   m ea s u r em en ts   wer e m p lo y ed   to   test   th e   m o d el  wh ic h   g i v es  b est  class if icatio n   ac cu r ac y   o f   9 9 . 6 7 %.  T h r esu lt  o b tai n ed   en s u r es  t h ef f ec tiv e n ess   o f   th p r o p o s ed   m o d el.   R esear c h   o n   n o v el   tech n iq u f o r   m u ltip les  PQ   d is tu r b an ce s   class if icatio n   em p lo y in g   m u lti    task   C NN   ( MT   -   C N N)   ap p r o ac h   was  d ev elo p ed   t o   ac tu alize   m u lti    lab el  class if icatio n   o f   m u ltip le  PQDs   [ 1 1 ] .   T h m eth o d   ex tr a cts  m o r s ig n if ican f ea tu r es  an d   y ield s   b etter   r ec o g n itio n   r a te  o f   9 4 . 6 3 an d   it  h as  v er y   s tr o n g   ca p ab ilit y   to   r esis o v er f itti n g   is s u e.   T h tech n iq u c o u ld   lar g el y   im p r o v ac cu r ac y   r ate  f o r   r ep r esen tin g   m u ltip le  PQDs   u n d er   d i f f er en t sig n al  t o   n o is r atio   co n d itio n s .     An o th er   r esear ch   o n   PQDs   m o n ito r in g   a n d   class if icatio n   em p lo y in g   im p r o v ed   p r in cip al  co m p o n en an aly s is   ( PC A)   an d   C NN  f o r   win d   g r id   d is tr ib u tio n   s y s tem s   was  p r esen ted   wh er eb y   th s tatis tica f ea tu r es  wer ex tr ac ted   v ia  im p r o v ed   P C ( I PC A)   wh er ea s   f ea tu r es  lik m ea n ,   s tan d ar d   d e v i atio n ,   en e r g y   wer ex tr ac ted   u s in g   1   C NN.   T h m eth o d   class if ies  PQD s   w ith   m ax im u m   class if icatio n   a cc u r ac y   o f   9 9 . 9 2 %   wh ich   was  test ed   with   n o is an d   n o is eless   en v ir o n m e n [ 1 2 ] .   Als o ,   a   s tu d y   o f   PQ   d is tu r b an ce   class if icatio n   in co r p o r atin g   co m p r ess ed   s en s in g   an d   d ee p   co n v o l u tio n a n eu r al  n etwo r k   ( C   DC NN)   was  s u g g ested   wh er eb y   d ata  is   co m p r ess ed   to   r ed u ce   t h r eq u ir em en f o r   ac q u is itio n   d ev ice  m em o r y   wh ich   in cr ea s th e   tr an s m is s io n   r ate  [ 1 5 ] .   T h d ee p   C NN   was  u s ed   f o r   f ea tu r ex tr ac tio n   an d   class if icatio n   with o u an y   d elay   an d   d ata  p r   p r o ce s s in g   o p e r atio n .   T h m o d el  in d icate d   g o o d   class if icatio n   p er f o r m a n c in   n o is d ata  wit h   ac cu r ac y   o f   9 9 . 5 0 % a n d   lo s s   o f   0 . 0 2 .     An o th er   w o r k   in   th e   s am y e ar   b y   [ 1 7 ]   p r o p o s ed   id en tific atio n   o f   PQ   d is tu r b a n ce s   ( PQ Ds)  u s in g   p h ase  s p ac r ec o g n itio n   with   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( PS R     C NN) .   T h PS R   tr a n s f o r m   1 v o ltag e   s ig n al  in to   2 v o ltag im a g e   f ile  an d   th C NN  d o es  th class if icatio n   au to m atica lly   wit h   h ig h   ac c u r ac y   o f   9 9 . 8 0 %.  T h p er f o r m an c s h o wed   th at  th m o d el  is   ab le  t o   p r o d u ce   m o r im p r o v es  r esu lts   with o u h u m an   in v o lv em e n wh en   c o m p ar e d   to   ex is tin g   m eth o d s .   E k ici   et  a l.   [ 2 0 ]   in tr o d u ce d   o p tim ized   B ay esian   C NN  f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  38 ,   No .   1 Ap r il   20 25 1 - 21   10   PQ  p r o b lem s   class if icatio n .   T h r esu lt  p r o v ed   th at  th p r o p o s ed   ap p r o ac h   s u p er s ed ed   s o m ML   alg o r ith m s   s u ch   as  d ec is io n   t r ee s   an d   r a n d o m   f o r ests   r eg a r d in g   ac cu r ac y .   T h e   wh o le   ac cu r ac y   atta in ed   b y   th e   m eth o d   was  r ep o r ted   to   b 9 9 . 8 0 %.  T h ap p r o ac h   was  ev alu ate d   u s in g   p u b licly   av ailab le  PQ d ataset.   R o d r ig u ez   et  a l.   [ 3 8 ]   p r esen ted   an o th er   s tu d y   o n   PQ   d is tu r b an ce   class if icat io n   v ia   d ee p   co n v o lu ti o n al  a u to     en c o d er s   a n d   s tack ed   L STM   R NNs.  I n   t h is   r esear ch ,   a   s tr o n g   al g o r ith m   t h at  co n tain s   d ee p   C AE   an d   s tack ed   L STM   R NNs  was  u s ed .   Hig h   class if icatio n   ac cu r ac y   o f   9 8 . 7 was  r ea c h ed   an d   tr ain in g   tim was  r ed u ce d   f r o m   5   s ec o n d s   to   3   s ec o n d s   p er   tr ain in g   iter a tio n .   T h u s ag o f   DL   with   2 wav elet  s ca lo g r am s   f o r   PQD  class if ica tio n   was   d escr ib ed   b y   [ 4 5 ] .   C o n tin u o u s   wav elet  tr an s f o r m   ( C W T )   was  u s ed   to   p r o d u ce   s ca lo g r am   o f   2 th at   ex p r ess   s ig n al  p atter n   o f   PQ  ev en t   th r o u g h   tim   f r eq u e n cy   r ep r es en tatio n .   C NN  is   em p lo y ed   to   ca teg o r ize   th d ata  in   ac co r d a n ce   to   th im a g d is tu r b an c with   h ig h   ac cu r ac y   o f   9 7 . 6 7 in   n o is eless   s ig n als.  Xu et  a l.  [ 4 7 ]   d ev elo p e d   d ee p   C NN   with   s p ec tr o g r am   u s in g   m icr o g r id   f o r   PQ   d is tu r b a n ce   class if icatio n .   Sp ec tr o g r am   tech n iq u was  u s ed   to   r estru ctu r th PQDs   s ig n als  an d   th C NN  u s ed   f o r   clas s if icatio n .   T h m eth o d   d iv id es  th PQDs   in to   d if f er en s em an tic  f ea tu r es  f o r   d etec tin g   s in g le  an d   m u ltip les  s ig n als  o v er   co n tr ar y   tim s ca les  in   a   s am p le.   T h m eth o d   p r o v ed   to   b r o b u s to   n o is with   h ig h   class if icatio n   ac cu r ac y   o f   9 9 . 6 0 b u t   m er g in g   o f   C NN  an d   R NN  will im p r o v th e   class if icatio n   p er f o r m a n ce .     R esear ch   co n d u cte d   b y   [ 4 8 ]   d escr ib ed   h o w   s ig n al  p r o ce s s in g   an d   DL   tech n iq u es  wer e   u s ed   f o r   PQ  p r o b lem s   m an a g in g   a n d   class if icatio n .   T h s tu d y   in tr o d u ce s   in n o v ativ m eth o d   em p l o y in g   co m p r ess iv e   s en s in g   ( C S),   s in g u lar   s p ec tr u m   an aly s is   ( SS A) ,   WT   an d   DNN  f o r   m o n ito r in g   class if icatio n   o f   s in g le  an d   co m b in ed   PQ   d is tu r b a n ce s   ( PQDs ) .   T h SS   C   D NN  alg o r ith m   p r o v es  to   b e   b et  way   o f   PQDs   class if icatio n   with   h ig h   ac c u r ac y   o f   9 9 . 8 5 %.   Ah ajjam   et   a l.  [ 5 0 ]   p r esen ted   r esear ch   o n   elec tr ical  PQDs   class if icatio n   u s in g   tem p o r al    s p ec tr al  im ag es  with   d ee p   C NNs.   T h s tu d y   d escr ib ed   n ew   ap p r o ac h   o f   PQD  d etec tio n   an d   class if icatio n   te ch n iq u e   in v o l v in g   f u s in g   tem p o r al  with   s p ec tr al   im ag es  an d   d ee p   C NNs  ( FTSI     C NN) .   T h tech n iq u r ed u ce s   f ea tu r d im en s io n   wh ile  r etain in g   tim   f r eq u e n cy   in f o r m atio n   t o   attain   g o o d   p er f o r m a n ce   ac c u r ac y   o f   9 9 . 6 7 %.   Go o d   FTSI   d esig n   will  f u r th er   im p r o v e   ac cu r ac y   wh ile  m ain tain i n g   its   lo co m p lex ity .   Mo h am m ad i   et  a l.   [ 5 1 ]   co n d u cted   r es ea r ch   o f   PQ   d is tu r b an ce s   class if icatio n   v ia  f u ll    co n v o l u tio n al  Siam ese  n etwo r k   an d   k     n ea r est  n eig h b o r .   I n   th s tu d y ,   co m b in ed   alg o r it h m   o f   k     NN  an d   f u lly     co n v o l u tio n al  Siam ese  wer p u in   p lace   t o   class if y   PQDs   b y   lear n in g   s m all  s am p les  with   h ig h er   th a n   8 0 ac cu r ac y .   Mu ltit u d c o n v o lu tio n al  lay e r s   an d   co n n ec tio n   lay er s   ar e   th er e   to   d ev el o p   Siam ese  n etwo r k   an d   o u tp u r ea cti o n   ju d g e’ s   ca teg o r y   o f   th s ig n al.   T o   en s u r h ig h   en o u g h   ac c u r ac y ,   t h s am p lin g   f r e q u en c y   s h o u ld   b m o r th a n   1 2 7 5   Hz.   L iu   et  a l.  [ 5 2 ]   p r esen ted   co m p lex   PQ   d is tu r b an ce   class if icatio n   u s in g   cu r v elet  tr an s f o r m   a n d   DL   tech n iq u e.   I n   th is   n o v el  ap p r o ac h ,   SS A,   cu r v elet  tr an s f o r m   ( C T )   an d   d ee p   C NNs  wer ap p lied   to   s en s an d   ca t eg o r ize  PQDs .   Go o d   class if ic atio n   r esu lt  was  o b tain ed   an d   co m p ar ed   t o   SVM  an d   o th e r   class if ier s   in   wh ich   th cu r r e n t te ch n iq u s u p er s ed ed   in   ter m s   o f   ac cu r ac y   with   9 9 . 5 2 %.    An o th er   n ew  ap p r o ac h   f o r   PQDs   cla s s if icatio n   th r o u g h   s p ar s au to en co d er s   ( SAE)   b ased   o n   DNN  was p r esen ted   to   ex tr ac t f ea tu r es a n d   class if y   P QDs [ 5 3 ] .   g o o d   f ea t u r ex tr ac tio n   p er f o r m an ce   was r ea lized   v ia  SAE  an d   h ig h   class if icati o n   ac cu r ac y   o f   9 3 was  attain ed   u s in g   DNN Ma n an   et  a l.   [ 5 4 ]   d ev el o p e d   an o th er   DL   a p p r o ac h   in   th f ield   o f   PQ   d is tu r b a n ce   class if icatio n   wh er CWT   was  u s ed   to   g e n er ate  th e   co ef f icien m atr ix   a n d   later   t h co ef f icien ts   wer ch a n g ed   to   im ag f ile  u s in g   f ea tu r m atr ix   an d   g iv en   to   C NN  as  in p u f o r   c lass if icatio n .   Hig h er   class if icatio n   ac cu r a cy   o f   9 9 . 6 0 an d   n o is im m u n ity   wer r ec o r d ed   in   th is   tech n iq u e .   Mish r a   et   a l.   [ 5 5 ]   d escr ib ed   th e   p o w er   o f   t h eir   ap p r o ac h   in   c o r r ec tly   d etec tin g   a n d   class if y in g   m u ltip le  PQDs   u s i n g   tem p o r al  DL .   E n co d   d e co d tem p o r al  C NN  ( E DT   -   C NN)   tech n iq u th at   m er g es  f ea tu r s elec tio n   wi th   class if icatio n   in   s in g le  b lo ck   was  em p lo y ed .   g o o d   class if icatio n   p er f o r m an ce   o f   9 9 . 5 2 was  r ea lized   in   n o is y   d ata.   R am alin g ap p an d   Ma n ju n at h a   [ 5 6 ]   d ev elo p ed   h y b r id   ap p r o ac h   with   c o m p lex   wav e let  p h aso r   m o d el  a n d   cu s to m ized   C NN  to   r ep r esen t   PQ  is s u es.  T h d ataset  in v o lv ed   in   th e   s tu d y   wer e   c o llected   f r o m   t h p o wer   g r id   in   I n d ia.   T h e   m eth o d   attain e d   g o o d   ac c u r ac y   o f   9 9 . 3 3 in   class if y in g   PQ   p r o b lem s .   Mo h an   et  a l.   [ 5 7 ]   p r o p o s ed   an o th e r   ar ch itectu r e   ca lled   Dee p   Po wer   f o r   PQ  d is tu r b an ce s   class if icatio n .   T h e   p r o p o s ed   m eth o d   was  e v alu ated   o n   t h p u b licly   av ail ab l UC I   E lectr ic   PQ  d ataset  an d   th r esu lt  s h o wed   r em ar k ab le  ac h iev e m en with   h ig h   ac cu r ac y   o f   9 9 . 7 1 %.  Sah an an d   Dash   [ 5 8 ]   r ec o m m e n d ed   th e   ap p lic atio n   o f   FP GA  b ased   d ee p   C NN  f o r   PQ  ev en id en tific atio n .   T h p r o p o s ed   ap p r o ac h   was  ev alu ated   u s in g   s y n th esized   an d   ex p e r im en tal   d ata  co llected   f r o m   p r o ce s s   ad ap tiv VM d ata.   Ov er all  ac cu r ac y   o b tain e d   f r o m   th is   m eth o d   is   r ep o r ted   a s   9 6 . 7 5 %.  Qiu   et  a l.   [ 5 9 ]   d e v elo p ed   a   d if f e r en t   m eth o d   u s in g   m u ltifu s io n   C NN  b ased   au t o m atic  class if icatio n   f r am ewo r k   o f   c o m p lex   PQ  d is t u r b an ce s .   T h e   m eth o d   f u s ed   in f o r m atio n   b as ed   o n   th e   PQ  e v en t’ s   tim e   d o m ain   an d   f r eq u en cy   d o m ain   f ea tu r es.  T h e   m eth o d   is   ev alu ated   o n   d ataset  c o llected   f r o m   PQ  m o n ito r in g   s y s tem   an d   th r esu lt  s h o wed   r em ar k ab le  ac h iev em en with   o v er all  ac c u r ac y   o f   9 8 . 4 6 %.   Yig it   et  a l.   [ 6 0 ]   p r esen te d   an   au to m atic  d etec tio n   m o d el  o f   PQD  u s in g   C N s tr u ctu r w ith   g ated   r ec u r r e n u n it.  m atr ix   o f   PQD  s ig n als  wa s   o b tain ed   u s in g   STFT   wh ich   co n tain s   r ec o n s tr u ctio n   o f   s ig n al   in   tim an d   f r e q u en cy   d o m ain   w h ich   ar e   g o o d   in p u f o r   C N N.   C h ar ac ter is tics   ar au to m atica lly   d is till ed   u s in g   C NN  with o u an y   p r e p r o ce s s in g   tec h n iq u an d   th GR is   em p lo y ed   to   class if y   f ea tu r es.  T h f u n ctio n   o f   th m eth o d   is   te s ted   o n   d ataset  wh ich   co n tain s   to tal  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.