Pengenalan Protokol IEC 61850

7. OTOMATISASI GARDU INDUK (SUBSTATION AUTOMATION/SA)

7.1. Pengenalan Protokol IEC 61850

IED atau Intelligent Electronic Device merupakan peralatan elektonik yang digunakan untuk menjalankan fungsi telesignal, telemeter, telekontrol pada suatu bay dan mampu menggabungkan fungsi proteksi dan kontrol. Analogi yang digunakan pada IEC 61850 adalah satu physical device (IED) mencakup beberapa logical device yang terdiri dari logical device untuk fungsi proteksi, kontrol, dan recording. Dari masing-masing logical device dapat dirinci lagi menjadi beberapa logical node yang mendeskripsikan salah satu bagian peralatan bay, misalnya circuit breaker, disconnecting switch, dan sebagainya. Kemudian dari logical node dapat dirinci menjadi data object yang dirinci lebih lagi melalui attribute. Misalnya untuk logical node circuit breaker, salah satu data object-nya adalah position dari circuit breaker itu sendiri, dimana memiliki attribute position open dan close. Jadi urutan mulai dari physical device  logical device  logical node  data object  attributte dapat kita analogikan sebagai folder yang bisa kita lihat pada menu windows explorer dimana terdapat folder yang dirinci menjadi beberapa subfolder dan seterusnya (lihat gambar 4.7.10 sampai 4.7.14).

Gambar 24. Konfigurasi dasar IED (1)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

27

Gambar 25. Konfigurasi dasar IED (2)

Gambar 26. Pemodelan data IED (1)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

28

Gambar 27. Pemodelan data IED (2)

Gambar 28. Pemodelan data IED (3)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

29 IED1 Logical Device PTOC RREC CSWI MMXU Auto Reclosing Switch Control Measurement Unit XCBR ^{Circuit Breaker} TCTR Current Transfomer

Time Over Current

Q0

T1

Model Referensi 7-Layer

Tipe pengiriman data:

 Client – Server services.

 Time-critical multicast GOOSE (General Object Oriented Substation Event) services (contoh perubahan status, trip, block).

 Pengukuran yang bersifat time-critical (dari CT/VT)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

30

Komunikasi Client-Server

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

31

Komunikasi antar IED

Komunikasi di substation automation :  Protection - Station control level  Teleprotection

 GOOSE

 Nonconventional instrument transformer  Digital Sensors, Actuators

 Bay control - station control  Technical service

 Interbay communication  Time synchronisation

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

32

Komunikasi di substation automation

[1] Control

 Select before Operate (SBO)  Direct Control

[2] Information Report

 Semua informasi dikirim ke Station Unit [3] GOOSE

 Inter-device communication  Interlocking, blocking, dll. [4] File Transfer

 Alarm lists, event lists, SOE  Fault recorder

[5] Time Synchronisation

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

33

Pendefinisian IEC 61850

 Application object model memiliki fungsi memodelkan object menjadi beberapa Logical Nodes (LN) yang menjabarkan informasi dari berbagai peralatan High Voltage dan fungsi-fungsi otomatisasi GI

 ACSI dan SCSM berfungsi mengidentifikasikan atau memetakan fungsi layanan dan obyek yang telah dimodelkan diatas kedalam interface komunikasi

 Substation Configuration Language merupakan bahasa konfigurasi yang digunakan untuk melakukan pertukaran informasi konfigurasi antar perangkat enjiniring sistem otomatisasi GI dan dengan jaringan control center

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

34

 Conformance testing berfungsi untuk mengecek kesesuaian perangkat yang akan dipasang dengan standar protokol IEC 61850

 TCP/IP dan Ethernet mendeskripsikan standar interface dan proses komunikasi yang terjadi, dijabarkan sesuai 4 layer terbawah OSI (transport, network, data link, dan physical layer)

Keuntungan IEC 61850 :

 Future proof (mengakomodir perkembangan)

 Memudahkan pengembangan Gardu Induk, karena pemodelannya sudah standar  Integrasi sistem informasi lebih mudah dan handal (contohnya control center), karena

objek yang digunakan sudah standar  Mengurangi biaya investasi

 Mengurangi waktu padam pada saat pengujian (pengkabelan lebih efisien, point-to-point testing lebih sederhana)

 Mempermudah penggantian peralatan (Plug & Play)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

35

Life Cycle Cost

Enjiniring Proses IEC 61850

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

36

Compatibilitas IEC 61850

Perkembangan IEC 61850 :

 Sudah diimplementasikan pada lebih dari 4000 sistem di dunia saat ini.  Permasalahan enjiniring :

- Sebelumnya  “Hardware” engineer - Kedepan  “Software” engineer

 Kondisi saat ini pada Gardu Induk, tidak ada standar untuk komunikasi serial. Semua sistem menggunakan solusi proprietary.

 Standar yang ada saat ini belum mencakup peralatan yang lebih meluas. Pasar global menginginkan satu standar untuk semua peralatan.

 Dengan adanya standar universal tersebut akan mengurangi biaya untuk investasi dan biaya O&M.

 Otomatisasi Gardu Induk mensyaratkan perpindahan model komunikasi dari analog menjadi komunikasi serial.

 IEC 61850 menjadi satu-satunya standar yang ada dalam otomatisasi Gardu Induk.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

37

Contoh implementasi IEC 61850 :

 Terna (italy) : Project SICAS based on IEC 61850

 RWE Power (Germany) : Three substations of 110 kV, 25 kV, and 6 kV at Garzweiler II in operation

 Red Electrica de Espana : SIGRES Project in operation (exchange of protection settings)

 Iberdrola (Spain) : Interuca pilot project and Madrid university substation project  NGC (UK) : SICAP Project

 Delta Nutsbedrijven (NL) : two 150 kV substations

 AEP( USA) : Use IEC 61850 products if standard is published  Hydro One (Canada) : Plan a IEC 61850 substation

 AVAG (Switzerland) : 16 kV substation in operation

Konfigurasi Komunikasi Pada Otomatisasi Gardu Induk

Station bus only

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

38

Station + Process Bus

Common Network

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

39

Station Bus Ring

Penerapan di PLN

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

40

Rekomendasi untuk otomatisasi GI eksisting

Rekomendasi untuk pembangunan GI baru (1)

Rekomendasi untuk pembangunan GI baru (2)

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

41

Contoh konfigurasi substation automation

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

42

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

43

Substation Control System 150kV KUTA Substation

EWS

Protection & measurement IEDs are assumed AREVA type

Redundant Ethernet Ring 100Mbps, IEC61850 Fiber Optics, multi-mode

Server HMI 1 GPS SCS CONTROL ROOM Event Printer H352 Switch H352 Switch Modem ACC Main ACC Backup Gateway Server HMI 2 Logbook Printer Modem HNZ HNZ T101 C264R C264C LEGEND:

Redundant Ethernet Ring 100Mbps Switch SWR202 integrated within C264

Prot. & Measurement IEDs

C264 Bay Computer

Serial link RS485 to IEDs Trend Printer

Spare Bay C264 (Bay Control Unit)

P442 P127

150kV KAPAL (Bay 1) C264 (Bay Control Unit)

I/O port2 port1 M301 (Modbus) (IEC103) P122 P121 150kV Bus Coupler (Bay 2) C264 (Bay Control Unit)

I/O port2 port1 M231 (Modbus) (IEC103) M231 M231 P122 P122 P922 P922 P442 P127 150kV NUSA DUA (Bay 4) C264 (Bay Control Unit)

I/O port2 port1 M301 (Modbus) (IEC103) P121 P120 150kV Transformer (Bay 3) C264 (Bay Control Unit)

I/O port2 port1 M301 (Modbus) (IEC103) P632 P123 P123 22kV Switchgear & Common Signals (Bay 5) C264 (Bay Control Unit)

I/O port2 port1 P122 (IEC103) (IEC103) P122 P123 P123 P123 P123 P921 P123 P123

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

44

GI Masaran 150 kV

Teleinformasi plan :

a. Teleinformasi plan untuk operasi jaringan tenaga listrik :

 Menampilkan monitoring status dan pengukuran serta kontrol digital dan analog yang dibutuhkan oleh dispatcher.

 Merupakan teleinformasi data yang ditampilkan untuk dispatcher control

center.

b. Teleinformasi plan untuk pemeliharaan instalasi sistem tenaga listrik :

 Menampilkan monitoring status dan pengukuran serta kontrol digital yang dibutuhkan untuk pemeliharaan gardu induk.

 Merupakan teleinformasi data yang ditampilkan untuk memantau kondisi peralatan (maintenance, CBM, Asset management, dan sebagainya).

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

45

Penerapan Otomatisasi Gardu Induk

Pertimbangan penerapan otomatisasi GI.

Segi Ekonomi:

• Penghematan biaya investasi: ˗ Luas gedung

˗ Panel

˗ Instalasi kabel

• Penghematan biaya operasi:

˗ Pengoptimalan fungsi operator ˗ Diagnosa gangguan lebih cepat ˗ Pemulihan lebih cepat

• Penghematan biaya pemeliharaan:

˗ Tidak perlu test dan inspeksi terhadap relay elektromagnetic ˗ Mempercepat troubleshooting karena instalasi lebih sederhana

˗ Diagnosa peralatan lebih cepat karena dibantu oleh embedded software

Segi Teknis:

• Menyediakan informasi yang cepat dan akurat

• Sebagai alat untuk mempercepat analisa dan pengambilan keputusan • Mempercepat waktu diagnosa

• Instalasi lebih sederhana • Pengembangan “lebih mudah”

• Mengoptimalkan pemeliharaan sesuai kondisi peralatan

Konsekuensi penerapan otomatisasi GI:

• Pembangunan Maintenance Control Center (MCC), misalkan lokasinya di UPT • Menyediakan kompetensi SDM untuk otomatisasi GI, khususnya software enjinir • Membuat SOP pemeliharaan untuk MCC

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

46

Daftar Pustaka

[1] Melenhorst, Edwin. ” Tab 01 KEMA Day1 Part1 IEC 61850 Presentation”. KEMA consultant, Netherland.

[2] Andersson, Lars; Brunner, Christoph; Engler, Fred. “Substation Automation based on IEC 61850 with new process-close Technologies”. IEEE Member.

[3] Brunner, Christoph. “IEC 61850 as Utility Backbone for Intelligence”. ABB. Switzerland. May 31st , 2005.

[4] Baigent, Drew; Adamiak, Mark; Mackiewicz, Ralph. “IEC 61850 Communication Networks and Systems In Substations: An Overview for Users”. GE Multilin. Mexico. November 10th, 2004.

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

47

SOAL LATIHAN

1. Sebutkan dan jelaskan 3 komponen utama pembentuk system SCADA ! 2. Sebutkan dan jelaskan fungsi-fungsi utama dari RTU !

3. Sebutkan dan jelaskan modul-modul I/O standar yang terdapat pada RTU, serta jelaskan tipe data apa saja yang diakuisisi oleh modul-modul tersebut !

4. Gambarkan rangkaian diagram akuisisi data yang disambung ke RTU untuk data telesinyal single, telesignal double, dan telecontrol !

5. Sebutkan dan jelaskan perbedaan dari system remote station konvensional (RTU) dengan SAS (Gateway) !

Simple, Inspiring, Performing, Phenomenal

48