Analisis Persyaratan Regulasi Untuk Smart Grid
Andika Syaiful Rizal, Mudrik Alaydrus, Iwan Krisnadi
Department of Electrical Engineering
Mercu Buana University
Central Jakarta, Indonesia
[email protected], mudrikalaydrus@ mercubuana.ac.id, [email protected]
Abstract— Pada tulisan ini dianalisis dan dibahas apa yang harus menjadi regulasi yang harus diterapkan untuk menyebarkan smart grid. Memeriksa jenis standar apa yang dapat diterapkan di berbagai sistem induk: pada generator, transmisi dan distribusi adalah karakteristik regulasi untuk transmisi data. Ini menganalisis karakteristik jaringan smart grid, dan ada regulasi yang harus dipenuhi.
Keywords— standar, regulasi, smart grid
I. PENDAHULUAN
Amerika Serikat, Eropa, Jepang dan China mengemukakan gagasan bahwa transmisi, generasi, dan distribusi energi listrik lebih efisien dan ramah dengan lingkungan, yaitu mengurangi emisi CO2 ke atmosfer, inilah yang itu dipahami sebagai jaringan listrik yang cerdas [1] dan [2]. Perbedaan antara smart grid dan grid saat ini yang terakhir adalah sistem terpusat, di mana tenaga mengalir dalam satu arah dari sumber pembangkit melalui sistem distribusi transmisi ke konsumen, termasuk pengawasan dan perolehan kekuasaan yang diawasi. data (SCADA), di sisi lain jaringan listrik cerdas memiliki aliran dua arah, dengan aplikasi teknologi maju yang menghubungkan generasi, transmisi, distribusi dan pengguna akhir [3]. Jaringan listrik yang cerdas menyiratkan adanya perubahan pada topologi jaringan, sifat beban (beban kritis: rumah sakit, klinik, non-kritis: domisili dan industri).
Karakteristik kesalahan pada sistem primer (terjatuhnya tiang akibat kegagalan peralatan, penurunan kabel, dll.), kegagalan pada sistem sekunder kehilangan pemantauan dan / atau kontrol, kesalahan dalam pengukuran), dan impedansi sumber (mempengaruhi profil tegangan dan tingkat kegagalan) [4]. Jaringan listrik yang cerdas memerlukan pemantauan dan pengendalian pada generasi, transmisi, distribusi dan pengguna akhir (konsumen). Untuk penerapan dan fungsinya, diperlukan standar dan peraturan terkait yang mengaturnya [5-8]. Saat ini ada peraturan untuk smart grid, oleh karena itu jurnal ini menganalisa peraturan yang harus dilaksanakan terkait pengukuran dan pemantauan variabel listrik untuk mengetahui kualitas tenaga listrik, kopling sinyal pembawa data dengan jalur listrik tegangan tinggi dan menengah, interkoneksi sistem pembangkit listrik yang berbeda, otomasi gardu distribusi, dll.
Kontribusi yang dibuat dalam artikel ini adalah: pertama, standar dan peraturan yang ada di tingkat internasional dianalisis dan disesuaikan untuk penerapannya di smart grid masa depan. Kedua itu tergabung studi tentang jenis yang ditemukan pada jaringan tegangan menengah dan rendah dan
karakteristiknya sebagai saluran transmisi. Ketiga, coding baru yang bisa dimasukkan ke dalam jalur listrik dianalisis cerdas.
Jurnal ini memiliki konfigurasi berikut pada Bagian II, kerangka regulasi untuk smart grid diberikan, Bagian III memberikan metode regulasi untuk media transmisi, pada Bagian IV hasil dan diskusi regulasi untuk komunikasi dua arah di jaringan cerdas, di bagian V regulasi untuk smart grid dan akhirnya kesimpulan diberikan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Jaringan listrik yang cerdas menggabungkan semua sumber pembangkit listrik: pembangkit listrik tenaga air, pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil, pembangkit tenaga listrik gabungan, pembangkit tenaga fotovoltaik, pembangkit tenaga angin, dan lain-lain, menjadi matriks energi tunggal, oleh karena itu dibutuhkan sistem. Penyimpanan energi untuk mengakumulasi energi pada saat produksi melebihi permintaan dan debit saat terjadi kenaikan permintaan, hal ini dicapai dengan optimalisasi listrik.
Dengan smart grid, pengguna akan memiliki kontrol energi yang lebih baik karena meter elektromagnetik saat ini digantikan oleh meter digital cerdas, yang mengindikasikan konsumsi: harga energi sesaat saat ini, total, seketika yang akan dikonsumsi, mereka merekomendasikan agar perangkat listrik dan / atau sambungan elektronik atau putuskan. Ini juga ingin mendorong produksi lokal energi listrik dengan pemasangan generator angin kecil dan sel fotovoltaik, yang dimasukkan ke dalam sistem distribusi bila surplus permintaan atau yang bisa disimpan oleh pusat distribusi. Dengan masa depan mobil listrik, sistem dibutuhkan di rumah yang memungkinkan pengisian baterai kendaraan ini.
Jaringan listrik saat ini harus mengubah konfigurasinya untuk mengadopsi jaringan yang memungkinkan rekonfigurasi cepat bila ada kesalahan dan dengan demikian menghindari pemadaman listrik. Termasuk bandara yang sistem penerangan landasan pacunya, sehingga lampu sorot saat mereka gagal menunjukkan tempat terjadinya dan juga memiliki kemampuan untuk menghidupkan penggantinya.
Jaringan listrik generasi penerus, transmisi, dan distribusi memerlukan pemantauan real-time untuk memastikan kualitas dan optimalisasi sistem, agar meter jarak jauh yang cerdas ini harus ditempatkan dengan kapasitas pemrosesan data real-time, komunikasi data dua arah dan pengambilan keputusan otomatis.
dalam generator, transmisi, distribusi dan pengguna (perumahan dan industri). Ini juga harus mempertimbangkan peraturan untuk sarana transmisi data, meter: kualitas energi listrik, permintaan (pengguna), protokol data digital, kompatibilitas elektromagnetik dan keamanan informasi sebagaimana diuraikan di [9-12].
Berikut ini adalah analisis singkat karakteristik jaringan listrik yang saat ini. Kegiatan pembangkitan, transmisi dan distribusi tenaga listrik dikembangkan oleh sektor swasta dan Negara hanya memenuhi fungsi peraturan, pengawasan dan anak perusahaan.
Distribusi sebagai transmisi adalah monopoli alami, dan undang-undang menetapkan prosedur untuk menentukan tarif yang harus dibayar pengguna jaringan. Perusahaan distribusi diwajibkan untuk memberikan layanan di dalam area konsesi masing-masing, dan juga untuk menghormati tingkat maksimum yang ditetapkan oleh otoritas penjualan listrik kepada konsumen dengan tingkat konsumsi rendah.
Perusahaan pembangkit dan transmisi, pada pihak lain, berkewajiban untuk mengkoordinasikan pengoperasian pembangkit listrik dan jalur transmisi yang saling terkait satu sama lain, dengan tujuan untuk menjaga keamanan sistem dan menjamin operasi dengan biaya minimum.
Untuk instalasi pelanggan, faktor daya dihitung dalam interval 15 menit, sesuai dengan rentang voltase yang bekerja, tergantung pada apakah itu induktif atau kapasitif, misalnya; 0,93 induktif dan 0,96 kapasitif pada titik kontrol dengan tegangan distribusi nominal kurang dari 20 KV.
Menurut tinjauan yang dibuat dari peraturan, disimpulkan bahwa jaringan tersebut dipahami sebagai jaringan dimana aliran daya searah, sistem terpusat, mencakup sistem pengawasan dan akuisisi data yang diawasi (SCADA) dan bukan karena konsepsi baru dari jaringan listrik cerdas mensyaratkan bahwa arus informasi menjadi dua arah dan pemantauan dilakukan jarak jauh dan secara real time, yaitu sistem listrik yang dinamis.
III. METODOLOGI PENELITIAN
Metode regulasi power smart grid merupakan metode sumber tegangan yang ideal artinya sumber tegangan yang mampu mensuplai daya dengan tegangan tetap sekalipun daya yang diserap cukup yang merupakan bagian dari sebuah sistem tenaga listrik interkoneksi yang cukup besar.
A. Analisis Aliran Beban
Sistem contoh menggambarkan sistem transmisi 150/70 kV. Beban didistribusikan ke seluruh jaringan, namun sebagian besar terkonsentrasi di gardu induk 70 kV. Pembangkit listrik dihubungkan melalui transformer step-up ke gardu induk 150 dan 70 kV. Jalur transmisi 150 kV dikompensasikan dengan reaktor lini dan beberapa muatan diberi kompensasi shunt.
Kasus studi nomor 01 yang terkait dengan skenario operasi High Load mengacu pada simulasi ini. Batas didefinisikan untuk memantau arus dari koridor 150 kV.
Kondisi dasar untuk simulasi aliran daya adalah:
- Semua generator terhubung
- Generator Gen_S2 ditetapkan sebagai mesin referensi
- Pengendali stasiun didefinisikan untuk pembangkit listrik S11, S2 dan S4 sehingga mereka mengendalikan voltase di salah satu terminal gardu induknya
Figure 1. Analisis Aliran Beban
B. Analisis kontingensi
Kasus studi nomor 02 yang terkait dengan skenario operasi High Load mengacu pada simulasi ini. Analisis kontingensi dilakukan dengan menggunakan "Single Time Phase Option" dan mempertimbangkan semua kontingensi N-1 untuk jalur dan transformer.
Figure 2. Analisis kontingensi
C. Analisis Stabilitas Transien
Kasus studi nomor 03 yang terkait dengan skenario operasi High Load mengacu pada simulasi ini. Peristiwa yang dipertimbangkan dalam simulasi RMS adalah:
- Tripping garis L_S2-S4_2 pada 0,2 detik.
Figure 3. Analisis Stabilitas Transien
D. Analisis Stabilitas Sinyal Kecil
Kasus studi nomor 04 yang terkait dengan skenario operasi High Load mengacu pada simulasi ini. Analisis modal dilakukan sekali dengan model dasar dan kemudian mempertimbangkan salah satu saluran transmisi 150 kV terbuka.
Figure 4. Analisis Stabilitas Sinyal Kecil
IV. HASIL DAN DISKUSI
Untuk penerapan smart grid diperlukan infrastruktur canggih untuk mengumpulkan, mengukur dan menganalisa konsumsi listrik, yang diizinkan mengirimkan energi surplus ke jaringan distribusi, di masa depan akan mendukung penggunaan kendaraan listrik, karena semua hal di atas disarankan untuk memiliki keamanan dan privasi informasi yang lebih baik, regulasi harus mencakup: protokol otentikasi, protokol integritas pesan sesuai dengan apa yang disarankan. Pembacaan otomatis meter adalah bagian yang sangat penting dalam jaringan listrik cerdas, karena regulasi diusulkan.
Salah satu tantangan terbesar dari smart grid adalah tingkat konsumsi listrik secara real time. Sejauh ini tarifnya sudah "statis" dan harus "dinamis", yang dicapai agar tarif yang konsumen bayar berdampak pada total permintaan listrik. Tarif pada jaringan listrik pintar harus memastikan pengembangan generasi terdistribusi, berkontribusi pada sistem yang fleksibel dalam kaitannya dengan permintaan.
Regulasi untuk konsumen harus mempertimbangkan : perhitungan tarif listrik, konsumsi: arus, total dan harian, waktu gunakan, perangkat listrik elektronik yang terhubung terputus, juga hubung lepaskan layanan listrik dari jarak jauh, batasi konsumsi daya maksimum, selidiki kesalahan, pemantauan kualitas tenaga listrik, dll.
Berikut mode phasor plot berdasarkan hasil analisis pada metode penelitian yang digunakan :
Figure 5. Mode Phasor Plot Energi Listrik
V. KESIMPULAN
Dalam jurnal ini sebuah analisis singkat tentang regulasi untuk pelaksanaan jaringan listrik cerdas dibuat. Menentukan karakteristik yang harus dimiliki oleh regulasi untuk pemantauan, pengendalian dan komunikasi baik di sistem generator, transmisi dan distribusi.
Diusulkan agar saluran listrik menjadi platform untuk komunikasi data di jaringan listrik cerdas dan ditunjukkan bahwa keandalan yang dimilikinya sama dengan jaringan kabel dan nirkabel.
REFERENSI
[1] U.S Departament of Energy, “Smart Grid System Report, 2009. [2] U.S Department Energy, “The Smart Grid An Introduction”,
http://www.oe.energy.gov/1165.html.
[3] H. Hou, J. Zhov, Y. Zhang and X. He, “A Brief Analysis on Differences of Risk Assessment Between Smart Grid and Traditional Power Grid, Fourth International Conference Symposium on Knowledge Acquisition An Modeling, 8-9 October 2011, Sanya, pp. 188-191.
[4] A. Annari, A. Seifi, “Smart Grid An Intelligent Way to Enpower Energy Choices”, IEEE International Energy Conference and Exhibition, 18-22 December 2010, Manama, pp. 758-763.
2012, Tulsa, pp. 1-6.
[6] D. Wollman, G. Fitzpatrick, P. Boynton, “NIST Coordination of Smart Grid Interoperability Standards”, Conference on Precision Electromagnetics Measurementes, Daejeon, Korea-2010, pp. 531-532. [7] V. Güngor, D. Sahin, T. Kocak, S. S. Emgüt, C. Brucella, C. Cecati, G.
Hancke, “Smart Grid Technologies: Communication Technologies and Standards”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 7, N° 4, pp. 529-539, November 2011.
[8] Z. Fan, P. Kulkarni, et. al. “Smart Grid Communications: Overview of Research Challenge, Solutions, and Standardization Activities”, IEEE Communications Surveys & Tutorial, Vo. 25, N° 1, pp. 21-38, First Quarter 2013.
[9] M. Kanabar, I. Voloh, D. Meginn, “Reviewing Smart Grid Standards for
Protection, Control and Monitoring Applications”, Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) IEE PES-2012, pp. 1-8.
[10] T. Basso, J. Hambrick, D. Deblasio, “Update and Review of IEEE P2030 Smart Grid Interoperability”, Innovative Smart Grid Technologies
(ISGT) IEE PES-2012, pp. 1-7.
[11] State Council of China (2013, Feb.). Guidance on Tracking and Ordering for Promoting the Development of IoT [Online]. Available: http://www.gov.cn/zwgk/2013-02/17/content 2333141. R. Deblasio, Ch. Tom, “Standards for the Smart Grid”, IEEE Energy 2030, Atlanta, Georgia, USA, 17-18 November 2008, pp. 1-5.
