EMULASI MONITORING PARAMETER
KELISTRIKAN GARDU LISTRIK DI UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH MALANG MENGGUNAKAN
JARINGAN VPN : SERVER
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh: Rikoo Aditya Fratama
NIM. 09530107
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir ini . Penulis menyampaikan ucapan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. M. Irfan, MT dan Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku pembimbing tugas akhir.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dekan fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ibu Ir. NurAlif Mardiyah, MT selaku ketua jurusan teknik elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Kedua orang tua dan kakak kandung saya yang selalu membantu kuliah saya selama ini dan mendorong cepat terselesaikannya tugas akhir ini.
5. Saudara Dini Dwi Amanda yang selalu menyemangati saya agar cepat terselesaikannya tugas akhir ini.
6. Kedua orang tua kandung Dini Dwi Amanda yang tidak henti-hentinya mengingatkan dan mendorong saya untuk cepat lulus dengan menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Rekan saya Herdian Yanuar Saputra yang menjadi partner saya senantiasa bekerja sama dalam mengerjakan tugas akhir ini.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul:
“EMULASI MONITORING PARAMETER KELISTRIKAN GARDU
LISTRIK DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
MENGGUNAKAN JARINGAN VPN : SERVER”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi tentang bagaimana mikrokontroller dapat membaca data hasil pengukuran Power Metering dan nantinya beroperasi juga sebagai server online. Dijelaskan pula bagaimana mekanisme monitoring jarak jauh tersebut melalui jaringan VPN pada satu komputer client atau lebih. Terakhir akan dijelaskan hasil pengujian tentang tampilan history database dari pada pengukuran Power Metering berupa report harian, mingguan, bulanan dan tahunan dalam tampilan tabel dan grafik.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti berharap saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 28 Januari 2016
ix
2.1.1 Sistem Monitoring Gardu Listrik ... 5
2.1.2 Sistem Monitoring Online ... 5
2.1.3 Bagian-Bagian Utama Power Monitoring Sistem ... 6
2.1.4 Parameter Kelistrikan Power Metering ... 7
2.1.5 Arduino Power Meter Monitoring ... 11
2.1.6 Peralatan Yang Digunakan Pada Power Monitoring Sistem ... 13
2.2 Konsep Database ... 15
2.2.1 Komponen Database ... 16
2.2.3 Tujuan Penggunaan Database ... 17
x
2.3 Konsep Pemrograman ... 18
2.3.1 Tipe Pemrograman ... 19
2.3.2 Tahap Pengembangan Program ... 21
2.3.3 Prinsip Desain Bahasa Pemrograman ... 22
BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN SISTEM ... 25
3.1 Perencanaan Sistem ... 25
3.2 Tahap Perancangan Sistem ... 26
3.2.1 Skenario Perancangan ... 27
3.2.2 Tahap Persiapan Hardware Dan Software ... 28
3.2.3 Perancangan Sistem Pembacaan Gardu ... 32
3.2.4 Pemrograman Arduino ... 35
3.2.5 Desain Database Sistem ... 37
3.2.6 Perancangan Network ... 38
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA ... 40
4.1 Imlementasi Alat ... 40
4.1.1 Implementasi Pemasangan Rangkaian ... 40
4.1.2 Implementasi Database ... 42
4.1.3 Implementasi Jaringan ... 44
4.2 Pengujian Sistem ... 49
4.2.1 Pengujian Sensor Arus CT ... 49
4.2.2 Pengujian Arduino (Analog Digital Converter) ... 50
4.2.3 Pengujian Ethernet Shield ... 51
4.2.4 Pengujian VPN ... 52
4.2.5 Pengujian Koneksi Power Meter Dengan Database Server ... 54
4.2.6 Pengujian Pembacaan Power Meter Pada Gardu ... 57
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rumus Daya Listrik ... 8
Gambar 2.2 Rumus Segitiga Daya ... 9
Gambar 2.3 Rangkaian Buffer Op-Amp Non Inverting ... 10
Gambar 2.4 Rangkaian Buffer Op-Amp Inverting ... 11
Gambar 2.5 Konsep Rangkaian Pengkondisi Arus ... 11
Gambar 2.6 Konsep Rangkaian Pengkondisi Tegangan ... 13
Gambar 2.7 Power Metering Terdiri Dari Arduino Due dan Sensor ... 14
Gambar 3.1 Perencanaan Sistem Monitoring Online Power Metering... 25
Gambar 3.2 Power Metering ... 25
Gambar 3.3 Diagram Alir Tahap Perencanaan Sistem ... 27
Gambar 3.4 Diagram Blok Skenario Perencanaan ... 28
Gambar 3.5 Schneider PM800 ... 29
Gambar 3.6 Current Transformer (CT) ... 30
Gambar 3.7 Software XAMPP ... 31
Gambar 3.8 Team Viewer ... 32
Gambar 3.9 Rangkaian Pengkondisi Arus ... 33
Gambar 3.10 Rangkaian Pengkondisi Tegangan ... 34
Gambar 3.11 Schematic PCB Rangkaian Pengkondisi Tegangan ... 34
Gambar 3.12 Arduino Yang Akan di Program ... 35
Gambar 3.13 Pemberian Alamat IP Address Pada Ethernet Shield... 35
Gambar 3.14 Flowchart Pemrograman Arduino ... 36
Gambar 3.15 Inisialisasi Port Yang Digunakan Pada Arduino Due ... 37
Gambar 3.16 Perancangan Database Dari Website Monitoring ... 37
Gambar 3.17 Topologi Wiring Network ... 39
Gambar 3.18 Wiring Network Device ... 39
Gambar 4.1 Merangkai Device Power Meter ... 40
Gambar 4.2 Tegangan 3 Phase Pada MCB ke Pengkondisi Signal ... 41
Gambar 4.3 Pemasangan Sensor CT Pada Phase Gardu ... 41
Gambar 4.4 Output MCB dan Sensor CT ke Pengkondisi Signal ... 42
Gambar 4.5 Tampilan Depan Control Panel XAMPP ... 42
xii
Gambar 4.7 Folder Database Baru Berhasil Dibuat... 43
Gambar 4.8 Memberikan Nama Tabel Dari Database Yang Dibuat ... 43
Gambar 4.9 Pengisian Tabel Database Pada Setiap Kolom ... 43
Gambar 4.10 Tabel Database Berhasil Dibuat ... 44
Gambar 4.11 Tampilan Struktur Tabel Database ... 44
Gambar 4.12 Implementasi Jaringan dan VPN... 44
Gambar 4.13 Inisialisasi IP Address Ethernet Shield dan IP Server Tujuan ... 45
Gambar 4.14 Konfigurasi IP Server ... 46
Gambar 4.15 Menu Advanced Settings pada Windows Firewall ... 46
Gambar 4.16 Pemberian Rule Baru ... 47
Gambar 4.17 Pemilihan Rule Type ... 47
Gambar 4.18 Pemilihan Protocol dan Ports ... 47
Gambar 4.19 Pengaturan Password Permanent Software Team Viewer ... 48
Gambar 4.20 Install VPN Driver dan Adapter... 48
Gambar 4.21 Tampilan Depan Software Team Viewer... 49
Gambar 4.22 Test PING ke Ethernet Shield Saat Terhubung PC... 52
Gambar 4.23 Tampilan Saat Server dan Client Terhubung VPN ... 53
Gambar 4.24 Test PING ke Server ke Client ... 53
Gambar 4.25 Perintah Tracert Server ke Client Setelah Terhubung VPN ... 54
Gambar 4.26 Inisialisasi IP Server Tujuan dan Port Inputan Arduino ... 55
Gambar 4.27 Tampilan Database Awal Sebelum Arduino Dijalankan ... 55
Gambar 4.28 Tampilan Serial Monitor Saat Arduino Dijalankan ... 56
Gambar 4.29 Tampilan Database Setelah Arduino Dijalankan ... 56
Gambar 4.30 Tampilan Pengukuran Schneider PM800 di Modbus Poll ... 57
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perbandingan Output Sensor CT Tang Ampere dan PM800 ... 50
Tabel 4.2 Perbandingan Pengukuran ADC Arduino Dengan Avo Meter ... 51
Tabel 4.3 Perbandingan Arus (Ampere) Arduino Dengan PM800 ... 58
Tabel 4.4 Perbandingan Tegangan (Volt) Arduino Dengan PM800... 59
Tabel 4.5 Perbandingan Daya Semu (KVA) Arduino Dengan PM800 ... 60
Tabel 4.6 Perbandingan Daya Nyata (KW) Arduino Dengan PM800 ... 60
66 Cloud Service Untuk Monitoring Power Meter Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[4] Alkindi, Hafidz. 2014. Perancangan dan Implementasi Virtual Network Menggunakan Protokol PPTP Berbasis Mikrotik. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Malang.
[5] Ali, Wafa. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring Tenaga Listrik : Hardware. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Malang.
[6] Halimi, Subhan. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring Tenaga Listrik : Software. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[7] The Windows Club. 2015. Team Viewer: Free Remote Access and Control software for Windows. Windows Club Team and Control software Website.
http://www.thewindowsclub.com/teamviewer-remote-access-control-software-windows. Diakses tanggal 11-12-2015.
[8] Ngabidin Web. 2014. Rumus-Rumus Dasar Elektrikan (Daya Dan Arus Listrik). Ngabidin Website. http://www.ngabidin.web.id/2014/01/rumus-rumus-dasar-elektrikal-daya.html Diakses tanggal 11-12-2015.
[9] Wheat, Dale. 2011. "Arduino Internals". New York: Apress
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gardu listrik selalu ada di dalam suatu pembangkit tenaga listrik berdaya besar. Gardu listrik juga merupakan komponen sistem tenaga listrik memegang peranan penting pada sistem distribusi tenaga listrik kepada konsumen. Dengan semakin bertambahnya permintaan konsumen listrik maka semakin besar pula beban listrik yang ditanggung oleh suatu gardu listrik. Apabila beban listrik yang ditanggung oleh gardu listrik lebih besar dari kapasitas gardu itu sendiri maka
gardu listrik tersebut akan mengalami overload yang berakibat suplai listrik ke konsumen terhenti. Oleh sebab itu, hampir di semua lokasi gardu listrik, dilakukan monitoring pada beberapa parameter Power Metering kelistrikan terhadap beban yang ditanggung gardu tersebut.
Dalam penelitian ini, suatu metode monitoring online dibuat guna memudahkan suatu client dalam melakukan proses monitoring suatu power meter pada gardu. Sehingga dengan sama-sama terhubung internet antara server dan client, maka memungkinkan client untuk dapat memonitor nilai pengukuran dari power metering gardu tersebut secara cepat, kapanpun dan dimanapun. Di dukung penyimpanan data pengukuran pada suatu database server memungkinkan proses pengukuran selalu terekam dan proses monotoring dapat menggunakan historis data yang telah lalu. Selain itu penyajian data dalam bentuk grafik pada aplikasi desktop juga semakin memberikan visualisasi terhadap historis data pengukuran yang telah terjadi. Pemanfaatan teknologi VPN juga diterapkan disini untuk meningkatkan kemanan data baik server maupun client.
Ada beberapa penelitian terdahulu yang terkait dengan monitoring kelistrikan menggunakan power metering, salah satunya adalah sebagaimana yang terdapat pada Wardhana (2010), yang memanfaatkan arduino dan ethernet shield untuk memonitoring power meter pada pembangkit listrik tenaga mikro, tetapi
2 kemudahan pembacaan parameter kelistrikan dengan menggunakan aplikasi tanpa membuka web browser terlebih dahulu dan membuat keamanan data yang diterima oleh teknisi atau pihak client dengan menggunakan jaringan VPN (Virtual Private Network). Dalam hal ini penulis membuat pembeda dengan membaca parameter kelistrikan pada gardu III pada kampus UMM.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah di uraikan tersebut diatas, maka timbul suatu permasalahan sebagai berikut:
a) Bagaimana membuat suatu Power Meter sendiri dengan mikrokontroller serta
dapat mengukur parameter kelistrikan dari hasil pembacaan sensor dengan baik?
b) Bagaimana Microkontroller dapat terhubung dan mengirimkan data hasil
pengukuran ke dalam database pada PC server?
c) Bagaimana cara menghubungkan server ke jaringan VPN.
1.3 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
a) Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah analisa data hasil pengujian
sesuai dengan rumusan masalah yang telah diuraikan.
b) Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini hanya sebatas bidang server
yaitu pembuatan dan pembacaan power metering serta menyimpannya dalam database pada localhost melalui jaringan private (VPN), tidak membahas apapun yang berkaitan dengan sisi client.
1.4 Tujuan Penelitian
Dalam pengerjaan skripsi ini, ada beberapa tujuan yang ingin dicapai peneliti. Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah:
a) Dapat membuat power metering dengan mikrokontroller dan dapat
3
b) Dapat menghubungkan power meter yang kita buat dengan database pada
komputer server
c) Menyediakan data untuk dimonitoring oleh client yang akan mengakses data
melalui jaringan VPN nantinya.
1.5 Metodologi
Metode pelaksanaan yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a) Kajian Pustaka
Dalam mencari kajian pustaka, penulis menggunakan beberapa sumber informasi buku maupun media elektronik seperti internet.
b) Persiapan Hardware dan Software
Dalam tahap ini akan dipersiapkan mengenai hardware yang digunakan, demikian pula beberapa software yang diperlukan baik untuk instalasi ataupun setup jaringan.
c) Rancang Bangun dan Desain Sistem
Melakukan perancangan (desain) meliputi penentuan hardware dan topologi yang akan digunakan.
d) Implementasi Sistem Power Metering
Pembacaan parameter kelistrikan dilakukan oleh power meter yang kita buat
sendiri dari mikrokontroller pada modul Arduino Due dengan dihubungkan dengan sensor pada beban dan data hasil pembacaan tersebut disimpan dalam databasepada komputer server
e) Pengujian Desain Sistem
Indikator pengujian dilakukan sesuai dengan rumusan masalah yang telah diuraikan dan sesuai dengan batasan masalah yang telah dijelaskan sebelumnya. Indikator keberhasilan alat yaitu ketika alat dapat beroperasi dengan normal sesuai dengan semua yang pertanyaan dalam rumusan masalah.
f) PengambilanAnalisa
Yaitu berisi analisa dari hasil pengujian alat yang telah dibuat.
g) Pengambilan kesimpulan
4
h) Penulisan laporan
Dalam penulisan laporan ini mengacu pada pedoman penulisan ilmiah dalam hal ini penulisan Tugas Akhir yang bakunya telah diatur oleh pihak jurusan.
i) Konsultasi
Yaitu melakukan konsultasi secara bertahap kepada dosen pembimbing.
1.6 Sistematika Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan, maka Tugas Akhir ini akan dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, metodelogi tugas akhir dan sistematika penulisan.
Bab II: Landasan Teori
Konsep dasar teknologi yang diterapkan dalam judul tugas akhir ini yang meliputi teknologi VPN, Data Base dan Bahasa Pemrograman C++
Bab III : Perencanaan dan Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai bagaimana membangun dan sistem pembacaan Power Metering gardu listrik serta menyimpan hasil sampling data di dalam database server, serta data pada server mampu dibaca oleh client melalui jaringan VPN.
Bab IV : Pengujian dan Analisa Sistem
Membahas tentang pengujian sistem pembacaan Power Metering melalui modul arduino due dan hasil data tersimpan di dalam arduino dan mampu mengirimkan data ke komputer client.
Bab V : Penutup
