Arum Kartika Sari PSD III Teknik Elektro Sekolah Vokasi Universitas
Diponegoro Semarang, Indonesia [email protected]
Arkhan Subari STr. Teknik Listrik Industri Sekolah Vokasi Universitas
Diponegoro Semarang, Indonesia [email protected]
Priyo Sasmoko STr. Teknik Listrik Industri Sekolah Vokasi Universitas
Diponegoro Semarang, Indonesia [email protected] Abstraks: Dalam meningkatkan pelayanan pelanggan terutama masalah padam akibat adanya gangguan berupa arus hubung singkat yang menyebabkan trip, PLN melakukan manuver jaringan distribusi. Manuver jaringan distribusi dilakukan ketika terjadi gangguan hubung singkat. Hubung singkat terjadi apabila arusnya lebih. Arus lebih disebabkan karena adanya gangguan sehingga dapat menyebabkan penyulang tersebut trip. Untuk itu, penyulang yang mengalami trip perlu melimpahkan bebannya. Pelimpahan beban dilakukan dengan membuka/menutup peralatan hubung/switching pada titik perbatasan antar penyulang dengan koordinasi penyulang lain. Pengoperasian setiap peralatan hubung/switching dapat dengan remote/local. Pelimpahan beban dilakukan dengan mempertimbangkan beban terkecil, dimana beban yang lebih kecil dari beberapa penyulang cadangan akan berpotensi untuk menerima pelimpahan beban dari penyulang trip. Pada alat simulasi, berdasarkan letak gangguan yang disumulasikan, terdapat 3 buah scenario pelimpahan beban secara otomatis. Skenario pelimpahan beban otomatis dibuat dengan memperhitungkan kondisi beban pada penyulang cadangan. Pada gangguan di area PMT terdapat 2 skenario pelimpahan beban, sedangkan pada gangguan area recloser terdapat 1 skenario pelimpahan beban. Pengendalian sistem dilakukan menggunakan Arduino Mega 2560 yang deprogram menggunakan Bahasa C.
Pengoperasian manuver jaringan secara remote dirancang menggunakan VT SCADA. Dalam pengujian dan percobaan didapatkan bahwa sistem dapat bekerja sesuai dengan scenario yang ditetapkan. Ketika gangguan terjadi pada area PMT, maka pelimpahan beban diarahkan pada penyulang cadangan dengan beban yang lebih kecil. Sementara apabila gangguan terjadi pada area recloser, pelimpahan beban diarahkan pada penyulang cadangan 2, sesuai dengan skenario.
Keywords: Arduino Mega 2560, Manuver Jaringan Distribusi, Otomatis, Remote, VTSCADA PENDAHULUAN
Sistem distribusi merupakan salah satu komponen penting dari PLN karena merupakan bagian yang bersentuhan langsung dengan pelanggan dalam menyalurkan tenaga listrik[1]. Dimana dalam penyaluran ke pelanggan sering terjadi gangguan (hubung singkat) yang menyebabkan padam pelanggan, sehingga
menimbulkan tingkat kehandalan menurun dan menyebabkan kerugian pihak PT. PLN (Persero) sebagai penyedia energi listrik dan pelanggan sebagai penggguna energi listrik.
Peningkatan kebutuhan tenaga listrik mempengaruhi peningkatan keandalan sistem penyaluran tenaga listrik. Keandalan dalam sistem tenaga listrik dilihat dari
parameter pelayanan seberapa sering terjadi pemadaman dalam satuan waktu[1].
Oleh karena itu, untuk menjaga keandalan sistem distribusi maka dilakukan manuver jaringan sebagai upaya mengurangi daerah padam akibat gangguan, agar pelanggan tidak mengalami pemadaman. Manuver jaringan distribusi merupakan teknik manipulasi jaringan dengan membuka atau menutup peralatan switching pada jaringan untuk membatasi wilayah padam sesuai dengan kebutuhan[2,3]. Kemudian melimpahkan beban dari penyulang tersebut ke penyulang lain yang tersedia. Dengan demikian area pada dapat diisolir hanya pada area dimana gangguan terjadi[4,5].
Pelimpahan beban ini biasanya dilakukan secara manual, dengan melakukan operasi close dan open pada LBS yang dilakukan oleh operator lapangan. Operasi manual ini menyebabkan waktu padam pada sebagian jaringan menjadi lebih lama. Oleh karenanya keandalan sistem menurun[1].
Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah simulasi sistem pelimpahan beban jaringan tegangan menengah secara otomatis. Ketika terjadi gangguan, maka akan dilihat pada area mana gangguan tersebut terjadi. Kemudian area pada gangguan tersebut akan diisolir.
Area lain yang tidak terdapat gangguan akan dilimpahkan secara otomatis ke
penyulang cadangan dengan
memperhitungkan beban penyulang yang akan di tuju. Aturan yang ditetapkan adalah pelimpahan beban diarahkan ke penyulang cadangan yang memiliki beban yang lebih kecil. Oleh karenanya seluruh area pada jaringan utama dan penyulang cadangan dimonitor bebannya dengan menggunakan sensor arus. Arus tersebut akan dijadikan dasar perhitungan beban penyulang ketika dilakukan proses manuver.
Monitoring arus dan pelimpahan beban secara otomatis dilakukan secara remote menggunakan sistem SCADA. Sistem
monitoring dan pengendalian secara remote dirancang dengan menggunakan VTSCADA. VTSCADA dapat melakukan monitoring dan pengendalian alat secara jarak jauh dan menampilkan hasil monitoring pada aplikasi berbasiskan web[6,7,8]. Penggunaan monitoring dan pengendalian secara remote dimaksudkan agar status jaringan distribusi dapat diketahui secara cepat dan real time pada ruang control room. Dengan demikian apabila terdapat gangguan pada area tertentu, proses pelimpahan beban juga dapat segera dilakukan secara lebih cepat.
Sehingga waktu padam pada jaringan juga semakin singkat dan keandalan jaringan dapat dijaga.
METODE
Sistem pengendali pada alat simulasi pelimpahan beban jaringan tegangan menengah dirancang menggunakan Arduino Mega 2560. Arduino merupakan modul yang dirancang berdasarkan rangkaian mikrokontroler yang siap digunakan[6,9].
Dengan modul yang fleksibel dan mudah digunakan[10], banyak orang yang telah menggunakan Arduino untuk proyek otomatisasi.
Penyulang utama dan penyulang cadangan pada sistem simulasi disimulasikan dengan trafo. Tedapat 2 trafo yang mengambarkan sebuah penyulang utama dan 2 buah penyulang cadangan.
Penyulang utama adalah penyulang yang mensuply beban pada kondisi normal.
Sedangkan penyulang cadangan adalah penyulang yang akan menerima beban dari penyulang utama ketika terjadi gangguan.
Antar penyulang tersebut dipisahkan dengan LBS (Load Break Switch)
Perangkat proteksi pada jaringan disimulasikan dengan menggunakan rangkaian relay yang dapat dikontrol melalui arduino. Perangkat proteksi yang disimulasikan meliputi PMT, Recloser, SSO
dan LBS. Pengendalian perangkat proteksi ini didasarkan pada nilai arus yang terbaca oleh sensor arus pada titik-titik yang telah ditetapkan.
Sensor arus menggunakan modul ACS712 yang ditempatkan pada setiap titik perangkat proteksi. Dalam hal ini terdapat 5 buah sensor arus yang digunakan untuk mengukur arus pada PMT, Recloser, SSO, LBS1 dan LBS2.
Beban pada masing-masing jaringan disimulasikan dengan menggunakan lampu yang dirangkai secara paralel dengan jaringan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pada kondisi tanpa adanya gangguan, arus pada PMT adalah 1 A sedangkan arus pada SSO adalah 0,7 A.
Gambar 1. Rangkaian beban
Gangguan pada jaringan disimulasikan dengan rangkaian resistor yang dirangkai secara paralel dengan rangkaian beban pada titik tertentu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Titik yang ditetapkan adalah pada area PMT dan area Recloser. Rangkaian beban ini dapat disambung dan diputuskan melalui sebuah push button. Apabila disambungkan, rangkain gangguan akan menambah besar arus yang terbaca oleh sensor arus. Dengan catu daya rangkaian sebesar 12 V, pada area PMT akan menambah nilai arus sebesar 1,8 A sehingga arus terbaca akan melebihi arus normal PMT dan berakibat
PMT trip. Pada area Recloser akan menambah nilai arus sebesar 1,2 A yang juga berakibat terjadinya trip pada Recloser.
Gambar 2. Rangkaian gangguan Gambar 3 memperlihatkan tampilan diagram single line pada papan simulasi yang dirancang, sedangkan Gambar 4 menunjukkan tampilan pada VT SCADA.
Gambar 3. Tampilan diagram single line di papan simulasi
Gambar 4. Desain tampilan pada VT SCADA
Diagram alir sistem simulasi pelimpahan beban jaringan tegangan menengah secara otoamtis ditunjukkan pada Gambar 5. Ketika sistem dinyalakan, sistem akan membaca arus pada peralatan proteksi. Apabila nilai arus terbaca lebih kecil dari setting arus yang ditetapkan makan sistem akan bekerja dalam keaadaan normal. Penyulang utama akan mensuply pada beban normal.
Penyulang cadangan juga mensuply beban sesuai yang diberikan dalam kondisi normal.
Gambar 5. Diagram alir sistem simulasi Ketika terjadi gangguan pada area PMT, maka arus yang terbaca oleh sensor arus pada PMT akan melebihi arus normal. Hal ini akan berakibat PMT trip. Dengan demikian area setelahnya (area Recloser dan SSO) kehilangan supply sehingga terjadi pemadaman. Untuk menjaga agar pemadaman hanya dilakukan pada area gangguan, area Recloser dan SSO harus dilimpahkan ke penyulang cadangan.
Penentuan penyulang cadangan yang digunakan tergantung dari kondisi beban masing-masing penyulang. Apabila beban penyulang cadangan 1 lebih besar dari penyulang cadangan 2 (skenario 1) maka penyulang cadangan 2 yang digunakan untuk mensupply area yang terdampak.
Namun apabila beban penyulang cadangan 1 lebih kecil dari penyulang cadangan 2 (skenario 2) maka penyulang cadangan 1 yang digunakan. Pelimpahan beban dilakukan dengan melakukan operasi open
atau close pada LBS1 dan LBS2.
Ketika terjadi gangguan pada area Recloser, maka recloser akan trip. Area PMT tetap mendapatkan supply dari penyulang utama sehingga tidak terjadi pemadaman. Area setelah Recloser akan terjadi pemadaman.
Untuk melokalisir area pemadaman, maka SSO akan di open kemudian dilakukan pelimpahan ke penyulang cadangan (skenario 3). Dalam hal ini penyulang cadangan yang digunakan adalah penyulang cadangan 2 dengan cara melakukan operasi close pada LBS2.
Skenario 1 dijalankan apabila ditemukan keadaan dimana terjadi gangguan pada area PMT dengan kondisi beban pada penyulang cadangan 1 lebih besar dari penyulang cadangan 2. Gambar 6 menunjukkan diagram single line pada kondisi tersebut.
Gambar 6. Diagram single line scenario 1 Dalam kondisi ini, PMT dan Recloser terbuka. Kemudian beban recloser dan setelahnya disupply dari penyulang cadangan 2 dengan cara menutup SSO dan LBS2.
Skenario 2 dijalankan apabila ditemukan keadaan dimana terjadi gangguan pada area PMT dengan kondisi beban pada penyulang cadangan 1 lebih kecil dari penyulang cadangan 2. Gambar 7 menunjukkan diagram single line pada kondisi tersebut.
Gambar 7. Diagram single line scenario 2 Dalam kondisi ini, PMT dan Recloser terbuka. Kemudian beban recloser dan setelahnya disupply dari penyulang cadangan 1 dengan cara menutup SSO dan LBS1.
Dalam kondisi ini, area PMT tidak terjadi pemadaman dan tetap di supply dari penyulang utama. Perangkat Recloser dan SSO terbuka. Kemudian beban SSO disupply dari penyulang cadangan 2 dengan cara menutup LBS2.
Pengujian sistem simulasi manuver jaringan tegangan menengah secara otomatis ini dititikberatkan pada pengujian fungsional sistem berdasarkan skenario yang sudah ditetapkan. Pengujian dilakukan dengan melakukan pengukuran peralatan dengan menggunakan multimeter digital merek Heles dan pengamatan pada VT SCADA. Pada Langkah awal dilakukan pengujian pengukuran arus pada PMT dan Recloser pada kondisi normal/tanpa gangguan. Pengukuran menggunakan multimeter didapatkan bahwa pada kondisi normal, arus pada PMT adalah 1,02 A sedangkan pada Recloser arus terukur sebesar 0,75 A. Terdapat selisih hasil pengukuran dengan ketetapan arus normal, yaitu sebesar 1 A pada PMT dan 0,7 A pada recloser.
Pada skenario 1, ketika terjadi
gangguan pada PMT, terukur arus PMT sebesar 2,32 A. Arus terukur melebihi arus normal sebesar 1 A, sehingga menyebabkan PMT trip/terbuka. Dengan demikian jaringan setelah PMT akan mengalami pemadaman karena supply dari penyulang utama terputus. Gambar 8 menunjukkan kondisi alat dan tampilan pada VT SCADA ketika terjadi gangguan di PMT.
Gambar 8. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat gangguan pada PMT
dalam skenario 1
Pada Gambar 8 terlihat bahwa pada saat terjadi gangguan di PMT, maka PMT akan trip yang berakibat seluruh jaringan mengalami pemadaman. Dalam kondisi tersebut, penyulang cadangan 1 dan 2 bekerja normal tanpa adanya gangguan.
Terlihat bahwa beban pada penyulang cadangan 1 lebih besar dari beban pada penyulang cadangan 2. Pada saat manuver, beban jaringan utama dilimpahkan ke penyulang cadangan 2 dengan melokalisir pemadaman hanya pada area PMT dengan cara memutus PMT dan Recloser.
Kemudian menutup LBS2. Kondisi setelah pelimpahan beban pada skenario 1 ini ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat manuver jaringan dalam
skenario 1
Pada Gambar 9 terlihat bahwa beban pada area Recloser dan SSO dialihkan ke penyulang cadangan 2 (LBS2 close).
Sedangkan area PMT tetap dipadamkan sampai ada proses penghilangan gangguan.
Dengan demikian hanya pada jaringan area PMT terjadi pemadaman, sementara jaringan yang lain tetap dapat beroperasi seperti yang seharusnya.
Pada skenario 2, ketika terjadi gangguan pada PMT, terukur arus PMT sebesar 2,32 A. Arus terukur melebihi arus normal sebesar 1 A, sehingga menyebabkan PMT trip/terbuka. Dengan demikian jaringan setelah PMT akan mengalami pemadaman karena supply dari penyulang utama terputus. Gambar 10 menunjukkan kondisi alat dan tampilan pada VT SCADA ketika terjadi gangguan di PMT.
Gambar 10. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat gangguan pada PMT
dalam skenario 2
Pada Gambar 10 terlihat bahwa pada saat terjadi gangguan di PMT, beban pada penyulang cadangan 1 lebih kecil dari beban pada penyulang cadangan 2. Pada saat manuver, beban jaringan utama dilimpahkan ke penyulang cadangan 1 dengan cara menutup LBS1. Isolasi pemadaman pada area PMT dilakukan dengan cara memutus PMT dan Recloser.
Kondisi setelah pelimpahan beban pada skenario 1 ini ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat manuver jaringan
dalam skenario 2
Pada Gambar 11 terlihat bahwa beban pada area Recloser dan SSO dialihkan ke penyulang cadangan 1 (LBS1 close). Sedangkan area PMT tetap dipadamkan sampai ada proses penghilangan gangguan. Dengan demikian hanya pada jaringan area PMT terjadi pemadaman, sementara jaringan yang lain tetap dapat beroperasi seperti yang seharusnya.
Pada skenario 3, ketika terjadi gangguan pada Recloser, terukur arus Recloser sebesar 1,57 A. Arus terukur melebihi arus normal sebesar 0,7 A, sehingga menyebabkan Recloser trip/terbuka. Dengan demikian jaringan setelah Recloser akan mengalami pemadaman karena supply dari penyulang utama hanya sampai di PMT. Gambar 12 menunjukkan kondisi alat dan tampilan pada VT SCADA ketika terjadi gangguan di Recloser.
Gambar 12. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat gangguan pada PMT
dalam skenario 3
Pada Gambar 12 terlihat bahwa pada saat terjadi gangguan di Recloser, supply dari penyulang utama hanya sampai area PMT. Sedangkan area Recloser dan seterusnya mengalami pemadaman. Untuk mengisolasi area pemadaman akibat gangguan, Recloser dan SSO dibuka.
Kemudian beban setelah SSO dialihkan ke penyulang cadangan 2 dengan cara menutup LBS2. Kondisi setelah pelimpahan beban pada skenario 3 ini ditunjukkan pada Gambar 13.
Gambar 13. Kondisi jaringan dan tampilan VT SCADA saat manuver jaringan dalam
skenario 3
Pada Gambar 13 terlihat bahwa beban pada area SSO dialihkan ke penyulang cadangan 2 (LBS2 close).
Sedangkan area Recloser tetap dipadamkan sampai ada proses penghilangan gangguan. Dengan demikian hanya pada jaringan area Recloser terjadi pemadaman, sementara jaringan yang lain tetap dapat beroperasi seperti yang seharusnya.
KESIMPULAN
Terdapat 3 skenario manuver jaringan, 2 skenario akibat dari gangguan pada area PMT dan 1 skenario pada area Recloser. Pada gangguan pada area PMT, Skenario 1 melimpahkan beban pada penyulang cadangan 2 dengan melakukan operasi close pada LBS 2. Sedangkan pada skenario 2, pelimpahan beban dilakukan pada penyulang cadangan 1 dengan melakukan operasi close pada LBS 1.
Gangguan pada area Recloser berakibat dilakukan pelimpahan beban pada penyulang cadangan 2 dengan melakukan operasi close pada LBS 2. Dari pengujian didapatkan bahwa Manuver dapat meminimalisir pemadaman hanya pada daerah yang mengalami gangguan permanen. Proses pelimpahan beban dapat dimonitor dan dikendalikan melalui VT SCADA pada ruang kendali.
PUSTAKA ACUAN
Sarimun, Wahyudi. 2011. Buku Saku Pelayanan Teknik (Yantek). Depok : Garamond.
Aprilia, Petra. 2016. Simulasi Manuver Jaringan untuk Mengurangi Area Padam serta Menjaga Kehandalan Penyaluran Tenaga Listrik pada Penyulang Pandean Lamper 09 PT. PLN (Persero).
Laporan Tugas Akhir (tidak diterbitkan) Program Diploma. Semarang : Universitas Diponegoro.
Akbar, Alvin Aulia. 2012 . Manuver Jaringan Distribusi (Laporan On Job Training) PT PLN (Persero) Distribusi Jawa Tengah Dan DIY Rayon Semarang Selatan.
Faisal, Fahmi. 2016. Simulasi Pelimpahan Beban Jaringan Distribusi 20 KV Penyulang KLS 01 PT. PLN (Persero) Rayon Semarang Barat. Laporan Tugas Akhir (tidak diterbitkan) Program Diploma. Semarang : Universitas Diponegoro.
Jalu, Ryan. 2017. Proses Manuver Jaringan Distribusi dengan Pelimpahan Beban Penyulang Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV Menggunakan SCADA Berbasis Arduino Mega 2560.
Laporan Tugas Akhir (tidak diterbitkan) Program Diploma. Semarang:
Universitas Diponegoro.
M. R. Samputro, and A.
Subari,2019,Simulasi Pelimpahan Beban Sistem PMT Kopel To Kopel
Pada Saat Pemeliharaan Trafo Berbasis Arduino Mega 2560 Menggunakan VT SCADA 11.2, Gema Teknologi, vol. 20, no. 3, pp. 74-79, Oct.
2019.
https://doi.org/10.14710/gt.v20i3.25749.
D. Ashifa, and A. Subari, 2019, Simulasi Penentuan Lokasi Gangguan Satu Fasa Pada Jaringan
Tegangan Menengah 20
KVBerbasis Arduino Mega 2560 Dilengkapi Dengan Monitoring Melalui VTScada,Gema Teknologi, vol.
20, no. 2, pp. 54-59, Apr. 2019.
https://doi.org/10.14710/gt.v20i2.23097.
R. A. Puteri, A. Subari, and D. Y. Tadeus,
"Rancang Bangun Sistem Rack In Dan Rack Out PMT Otomatis Di Kubikel 20 KV Berbasis Arduino Mega 2560 Menggunakan VTSCADA 11.2," Gema Teknologi, vol. 20, no. 4, pp. 113-119,
Apr. 2020.
https://doi.org/10.14710/gt.v20i4.29560.
R. Dewi, and A. Subari, 2012, Rancang Bangun Aplikasi Pengukuran Tinggi Badan, Berat Badan, Suhu Tubuh, Dan Tekanan Darah Berbasis Miktrokontroler ATMEGA16, Gema Teknologi, vol. 17, no. 1, pp. 43-52, Oct.
2012.
https://doi.org/10.14710/gt.v17i1.8916.
G. Wohingati, and A. Subari, 2015, Alat Pengukur Detak Jantung Menggunakan Pulsesensor Berbasis Arduino Uno R3 Yang Diintegrasikan Dengan Bluetooth, Gema Teknologi, vol. 17, no. 2, Aug. 2015.
https://doi.org/10.14710/gt.v17i2.8919