TUGAS TEKNOLOGI TEGANGAN TINGGI DAN PROTEKSI PETIR LANJUT
Makalah Sejarah Proteksi dan Kontrol Pada Sistem Tenaga Listrik
Dosen Pengampu : Dr. Ir. Abdul Syakur, S.T., M.T., IPU.
Disusun Oleh : Nama : Anindira Listy Hartisa NIM : 21060122420025
PROGRAM STUDI
MAGISTER TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2023
Abstrak
Komunikasi area luas yang tersinkronisasi telah menjadi teknologi yang matang, yang menjadikan interaksi real-time antara gardu induk dan sistem proteksi dan kendali area seluas mungkin. Namun, saat ini sistem proteksi dan kontrol untuk menangani data real-time diketahui masih memiliki kekurangan. Makalah ini dimulai dengan mengkaji sejarah perkembangan proteksi sistem tenaga listrik, dengan perhatian khusus diberikan pada perkembangan terkini pembangunan di bidang proteksi wilayah yang luas dan terpadu, guna melihat perkembangan masa depan sistem proteksi dan pengendalian. Kemudian diperkenalkan konsep proteksi dan pengendalian kawasan luas yang terpadu,di mana dapat ditunjukkan bahwa sistem proteksi dan pengendalian hierarki memberikan proteksi dan pengendalian gardu/pembangkit listrik dengan wilayah luas atau regional dan jaringan listrik terkait. Sistem ini sebagian besar terbagi menjadi tiga tingkatan: lokal, gardu induk/pembangkit, dan wilayah luas/regional. Fungsi terintegrasi di setiap level diuraikan secara rinci dengan tujuan untuk mengembangkan mekanisme koordinasi yang optimal antar setiap tingkatan. Kunci elemen dalam sistem yang diusulkan adalah platform informasi proteksi dan kontrol real-time area luas, yang tidak hanya memungkinkan penggabungan tiga lini pertahanan untuk proteksi dan pengendalian sistem tenaga, tetapi juga menyediakan alat yang sempurna untuk penerapan komputasi awan di gardu induk dan jaringan listrik.
Kata kunci: Proteksi Sistem tenaga Listrik, Proteksi Area Luas, Proteksi dan Pengendalian Terpadu, Platform Informasi.
1. Pendahuluan
Proteksi sistem tenaga listrik muncul pada awal abad terakhir, dengan penerapan relai arus lebih elektro-mekanis yang pertama. Sebagian besar dari prinsip proteksi yang saat ini digunakan dalam relai proteksi dikembangkan dalam tiga dekade pertama abad terakhir, seperti proteksi arus lebih, terarah, jarak dan diferensial, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, khususnya teknologi elektronik dan komputer, mendorong perkembangan teknologi relai, seperti bahan, komponen dan proses pembuatan struktur perangkat keras perangkat proteksi relai. Pada saat yang sama, kemajuan teoritis yang besar telah dicapai dalam perangkat lunak proteksi relai, algoritma, dll. Seperti yang terlihat pada Gambar 1, kemajuan teknologi modern mendorong perkembangan proteksi sistem tenaga listrik.
Gambar 1. Sejarah Proteksi Sistem Tenaga Listrik
Pada abad terakhir sejak munculnya proteksi hingga akhir tahun 1990-an, proteksi relai telah melalui sejumlah tahap perkembangan, migrasi dari elektro-mekanis ke semikonduktor, dan selanjutnya ke teknologi rangkaian terpadu dan mikroprosesor. Saat ini, relai digital dan numerik berbasis mikroprosesor menggantikan relai konvensional di semua bidang proteksi sistem tenaga listrik. Namun, banyak diantaranya prinsip-prinsip proteksi yang sama masih berperan penting hingga saat ini. Pada akhir tahun 1960an, penerapan sistem proteksi gardu induk terpusat berdasarkan sistem komputer terpusat diusulkan [1]. Hal ini merupakan tonggak penting dalam sejarah proteksi sistem tenaga listrik. Ide ini sangat cocok dengan konsep proteksi terpadu secara menyeluruh dimana paket proteksi tidak hanya mengawasi unit-unit individual dari suatu pembangkit tenaga listrik, tetapi juga suatu bagian dari jaringan. Namun, ide tersebut belum dapat diterapkan secara luas hingga saat ini, karena tidak tersedia perangkat keras/ perangkat lunak komputer atau teknologi komunikasi yang tersedia untuk mendukung gagasan tersebut. Sejak saat itu, teknologi relai telah berkembang seiring berkembangnya teknologi digital. Pengenalan mikroprosesor ke dalam proteksi pada tahun 1980an umunya mengikuti pendekatan konvensional dengan penerapan platform pemrosesan terdistribusi yang berkonsentrasi pada proteksi unit individual sistem. Oriteksi terintegrasi terbatas diberikan dalam bentuk proteksi cadangan dengan demikian tetap menjadi fungsi sekunder.
Perkembangan pada tahun 1980an dan 1990an memberikan sarana baru untuk memajukan proteksi sistem tenaga listrik, khususnya ‘Proteksi Adaptif’ dan teknik proteksi
berbasis Kecerdasan Buatan (AI) yang diusulkan pada tahun 1980-an dan 1990-an. Proteksi adaptif diawali dengan penerapan proteksi Inverse Definite Minimum Time Overcurrent (IDMT) pada masa awal sejarah proteksi. Konsep tersebut memainkan peran penting pada tahun 1980an dengan kemajuan teknologi komputasi dan teori kontrol terkait. Hal ini dapat didefinisikan sebagai jenis proteksi relai baru yang dapat mengubah kinerja, karakteristik, atau nilai yang ditetapkan sesuai dengan mode operasi dan kondisi gangguan sistem tenaga.
Ide dasar dari proteksi relai adaptif adalah untuk melindungi sistem tenaga listrik semaksimal mungkin untuk meningkatkan kinerja proteksi. Proteksi relai adaptif memiliki keuntungan dalam meningkatkan respons sistem, meningkatkan keandalan, dan meningkatkan manfaat ekonomi. Ini memiliki prospek aplikasi yang luas di bidang proteksi jarak, proteksi transformator, proteksi generator, autoreclosure dan sebagainya. Penelitian telah menemukan bahwa, untuk mencapai proteksi sistem yang adaptif terhadap mode operasi dan status kesalahan, diperlukan operasi sistem yang lebih rinci dan informasi kesalahan melalui jaringan komunikasi.
Tahun 1990-an melihat perkembangan pesat teknologi elektronik dan komputer, teknologi kecerdasan buatan seperti jaringan syaraf tiruan, algoritma genetika, algoritma evolusi, logika fuzzy dan aplikasi penelitian lainnya, yang telah diterapkan pada bidang proteksi relai. Misalnya, Jaringan Syaraf Tiruan (JST) digunakan untuk mencapai identifikasi jenis kesalahan, pengukuran jarak kesalahan, perlindungan arah, dan sebagainya.
Jaringan saraf tiruan memiliki karakteristik penyimpanan terdistribusi, pemrosesan paralel, pengorganisasian mandiri, dan pembelajaran mandiri. Penerapan kecerdasan buatan akan meningkatkan kecepatan dan keakuratan deteksi dan analisis kesalahan, yang mewakili pengembangan sistem diagnosis cerdas di masa depan.
Sebagai hasil dari perkembangan ini, kinerja relai proteksi telah ditingkatkan. Namun, perkembangan ini terkonsentrasi pada peningkatan teknik relai konvensional, dan tidak ada prinsip relai baru yang signifikan yang dihasilkan dari penerapan teknik adaptif dan AI. Pada saat yang sama pada tahun 1990-an, dengan perluasan jaringan listrik yang terus-menerus, permintaan akan penyelesaian kesalahan yang cepat untuk meningkatkan stabilitas sistem mendorong penelitian teknik deteksi kesalahan frekuensi sistem non-daya untuk meningkatkan kecepatan respons relai. Hal ini mengarah pada pengembangan relai 'perlindungan berbasis transien' yang didasarkan pada gelombang berjalan dan komponen yang ditumpangkan, yang memanfaatkan transien yang dihasilkan kesalahan untuk perlindungan sistem transmisi. Sebuah penelitian telah menemukan bahwa kesalahan yang dihasilkan transien frekuensi tinggi dapat dideteksi dan diukur, sehingga menciptakan
kemungkinan untuk mengembangkan prinsip dan teknik perlindungan baru [2]. Upaya besar kini telah dicurahkan untuk penelitian tentang deteksi sementara frekuensi tinggi. Tonggak penting lainnya adalah penerapan teknik komunikasi baru, pemanfaatan sistem penentuan posisi global (GPS) dalam perlindungan sistem tenaga seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Dalam hal ini, sejumlah teknik baru telah diusulkan. Secara khusus, prinsip relai proteksi baru yang diusulkan mampu memberikan proteksi untuk jaringan listrik area luas [3, 4]. Mengikuti perkembangan tersebut, munculah konsep perlindungan kawasan luas yang berfokus pada aspek pengendalian [5].
Dalam beberapa tahun terakhir, pertumbuhan dramatis dalam kemampuan pemrosesan sinyal pada platform relai, dan ketersediaan skema komunikasi yang sesuai, telah memberikan peluang baru untuk meninjau kembali konsep proteksi terpusat. Penelitian [6]
mengenai konsep 'Perlindungan Terpadu' menunjukkan bahwa informasi yang diperoleh dari beberapa pembangkit listrik dan komponen dapat digunakan untuk mendapatkan prinsip dan skema perlindungan baru, yang dapat memberikan keuntungan signifikan dibandingkan teknik perlindungan yang ada berdasarkan masing-masing pembangkit atau komponen.
Dalam hal ini, perlindungan area gardu induk [7] dengan cepat menjadi area pengembangan dan penerapan praktis. Lebih jauh lagi, perkembangan teknologi informasi telah menghasilkan minat untuk memanfaatkan komputasi awan [8] dan teknik data besar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, untuk meningkatkan kinerja perlindungan dan pengendalian sistem tenaga.
Di sisi lain, perkembangan di bidang teknologi otomasi terintegrasi gardu induk memberikan dasar teknis untuk mengoptimalkan kombinasi dan sistem. Integrasi perangkat dan sistem pemantauan, pengendalian, perlindungan dan pengukuran. Penerapan proteksi relai dan otomasi terintegrasi tercermin dalam integrasi dan pembagian sumber daya, kendali jarak jauh, dan berbagi informasi. Mengambil unit terminal jarak jauh dan perangkat perlindungan komputer mikro sebagai intinya, kontrol, sinyal, pengukuran, penagihan, dan rangkaian lainnya diintegrasikan ke dalam sistem komputer untuk menggantikan kabinet perlindungan kontrol tradisional, yang dapat mengurangi investasi area dan peralatan serta meningkatkan keandalan dari sistem sekunder. Dengan komputer dan jaringan komunikasi yang canggih, perangkat proteksi relai sebenarnya adalah komputer berkinerja tinggi dan multifungsi, yang merupakan terminal cerdas dari seluruh jaringan komputer sistem tenaga.
Ia dapat memperoleh informasi apa pun tentang pengoperasian dan kesalahan sistem tenaga dari jaringan, dan dapat mengirimkan informasi apa pun tentang komponen yang dilindungi ke pusat kendali jaringan atau terminal mana pun. Oleh karena itu, setiap perangkat proteksi
komputer mikro tidak hanya dapat menyelesaikan proteksi relai fungsi, tetapi juga pengukuran, pengendalian, komunikasi data dan fungsi lainnya dalam kondisi operasi normal, dan juga dapat mewujudkan integrasi perlindungan, pengendalian, pengukuran dan komunikasi data.
Perkembangan Terkini Dalam Proteksi dan Pengendalian Sistem Tenaga Listrik
Dengan kemajuan pesat dalam jaringan komunikasi berkecepatan tinggi dan teknologi informasi, terdapat perkembangan signifikan dalam perlindungan sistem tenaga listrik, pengendalian sistem tenaga listrik dan pengendalian wilayah luas dalam beberapa tahun terakhir, khususnya dalam perlindungan wilayah luas dan terpadu.
Perkembangan Terkini Proteksi Area Luas
Dalam beberapa tahun terakhir, pesatnya perkembangan teknologi komunikasi memungkinkan terjadinya pertukaran informasi secara luas. Dalam hal ini, munculnya sistem pengukuran area luas memberikan ide baru dalam perancangan sistem proteksi sistem tenaga listrik. Prinsip proteksi area luas pertama berasal dari proteksi berbasis transien pada tahun 1996 [2], di mana sinkronisasi waktu GPS memainkan peran utama dalam desain [3]. Hal ini segera diikuti oleh makalah ringkasan pada tahun 1997, yang secara sistematis menguraikan konsep yang disebut “perlindungan kawasan luas” [4], dengan fokus utama pada aspek pengendalian kawasan. Perlindungan area luas berdasarkan algoritma baru, yang diperoleh dari pengukuran beberapa titik informasi, mampu memberikan pembersihan kesalahan yang cepat, andal, dan akurat, menganalisis dampak pada stabilitas sistem berdasarkan analisis sistem kesalahan, dan mengambil tindakan pengendalian yang diperlukan. untuk melakukan fungsi proteksi relai, keamanan, dan pengendalian stabilitas untuk mencegah jatuhnya tegangan. Proteksi relai area luas dengan cepat menjadi topik penelitian hangat dengan banyak hasil penelitian yang dipublikasikan khususnya dalam beberapa tahun terakhir.
Proteksi Terintegrasi
Dengan berkembangnya teknologi digital, semakin banyak fungsi proteksi untuk peralatan tertentu (saluran, transformator, generator, dll.) yang diterapkan dalam satu perangkat proteksi untuk mencapai tingkat integrasi tertentu. Misalnya, relai proteksi saluran numerik mungkin memiliki fungsi diferensial jarak atau arus sebagai proteksi utama, dan fungsi arah dan arus lebih sebagai proteksi cadangan. Perkembangan terkini dalam mikroprosesor dan teknik komunikasi memberikan cara baru untuk memperoleh prinsip dan
skema proteksi baru berdasarkan informasi yang diperoleh dari beberapa pembangkit listrik dan komponen, yang dapat memberikan keuntungan signifikan dibandingkan teknik perlindungan yang ada berdasarkan masing-masing pembangkit atau komponen [5]. Tidak seperti proteksi terpusat (atau proteksi area gardu induk), proteksi terintegrasi tidak hanya memusatkan perangkat keras/perangkat lunak relai, namun berkonsentrasi pada pengembangan konsep dan algoritma baru berdasarkan beberapa titik pengukuran; melalui sarana ini diharapkan kinerja proteksi dapat ditingkatkan secara signifikan. Ada pula penelitian di bidang perlindungan kawasan luas terpadu [9].
Pengendalian Wilayah yang Luas
Peningkatan penerapan pengukuran area luas akan secara signifikan meningkatkan operasi dan pengendalian sistem tenaga listrik area luas. Hal tersebut memberikan informasi fasor tegangan dan arus, disinkronkan dengan presisi tinggi ke referensi waktu umum yang disediakan oleh GPS. Oleh karena itu, berbagai aplikasi pemantauan dan pengendalian sistem tenaga dapat diimplementasikan dalam sistem untuk meningkatkan kesadaran dan keandalan sistem, yang mencakup peningkatan estimasi keadaan berdasarkan pengukuran gabungan Unit Remote Terminal Unit (RTU) dan Phasor Measurement Unit (PMU) [10], estimasi dan validasi online model dinamis [11], manajemen kemacetan waktu nyata, estimasi stabilitas waktu nyata [12], deteksi dan redaman osilasi antar area [13]. Namun, aplikasi yang paling penting dan menantang adalah implementasi deteksi dan kontrol real-time stabilitas area luas untuk mencegah pemadaman listrik [14]. Ada juga penelitian dalam proteksi dan pengendalian terpadu [15].
Berdasarkan perkembangan tersebut di atas, konsep baru Integrated Wide Area Protection and Control (IWAPC) telah diusulkan baru-baru ini. Fokus utama dari konsep ini [16, 17] adalah integrasi antara proteksi dan pengendalian, khususnya di tingkat wilayah atau regional, yang bertujuan untuk memberikan sejumlah manfaat bagi sistem perlindungan dan pengendalian di masa depan, misalnya potensi untuk menggabungkan tiga lini sistem pertahanan dan pengambilan keputusan penyembuhan diri secara online, dalam rangka untuk mencegah terjatuhnya aliran pada jaringan listrik area luas. Konsep proteksi dan pengendalian wilayah luas yang terintegrasi diperkenalkan, di mana sistem tiga tingkat yang terkoordinasi secara hierarkis, didukung oleh jaringan komunikasi wilayah luas tersinkronisasi yang dirancang khusus secara real-time, memberikan proteksi dan pengendalian untuk gardu/pembangkit listrik wilayah luas atau regional dan jaringan listrik terkait mereka. Elemen kunci dalam sistem ini adalah platform informasi proteksi dan
pengendalian area luas yang terintegrasi, yang menerima data tersinkronisasi secara real-time dari jaringan komunikasi untuk mendukung integrasi perlindungan dan pengendalian di tingkat area/regional yang luas.
Platform informasi ini juga mendukung penerapan sistem komputasi awan, yang dirancang khusus untuk mengimplementasikan sejumlah fungsi sekunder pada gardu induk dan jaringan listrik. Selain fungsi dasar perlindungan relai, platform harus memiliki kapasitas informasi kesalahan dan penyimpanan data yang besar, fungsi pemrosesan data yang cepat, fungsi komunikasi yang kuat, dan perlindungan lainnya, perangkat kontrol dan jaringan penjadwalan untuk berbagi seluruh data sistem, informasi dan sumber daya jaringan, dan juga dapat melakukan pemantauan jarak jauh dengan sistem pemantauan komputer komunikasi gardu induk. Dengan platform yang diusulkan, arsitektur peralatan gardu induk di masa depan dapat dibentuk ulang untuk memberikan kerangka kerja yang fleksibel untuk membangun jaringan interaktif dan selanjutnya meningkatkan keandalan dan keamanan jaringan listrik.
Proteksi Dan Pengendalian Regional/Area Luas yang Terintegrasi Arsitektur Proteksi dan Pengendalian Area Luas yang Terintegrasi
Usulan Integrated Wide Area Protection and Control (IWAPC) yang diusulkan diilustrasikan pada Gambar 2. Terdapat perkembangan pesat dalam jaringan transmisi dan distribusi tenaga listrik, misalnya kompensasi seri pada saluran AC dan saluran DC tegangan tinggi pada transmisi, sistem, pembangkitan terdistribusi dan energi penyimpanan dalam sistem distribusi, dll. Perkembangan baru ini menghasilkan karakteristik yang jauh lebih rumit dibandingkan sistem konvensional. Akibatnya, sistem proteksi dan pengendalian yang ada tidak lagi efektif untuk menghadapi sistem baru, dan hal ini mengarah pada usulan sistem IWAPC. Seperti yang ditunjukkan, sistem IWAPC terdiri dari peralatan berbeda di berbagai lapisan: dari bawah ke atas, terdapat peralatan cerdas multi-fungsi yang terintegrasi di tingkat lokal; jaringan komunikasi gardu induk serta proteksi dan pengendalian gardu induk terpadu pada tingkat gardu induk; jaringan komunikasi wilayah luas, platform informasi wilayah luas yang terintegrasi dan perlindungan dan pengendalian wilayah luas (regional) yang terintegrasi pada tingkat wilayah luas. Bagian penting dari sistem ini adalah jaringan komunikasi area luas berkecepatan tinggi dan platform informasi sinkronisasi waktu nyata.
IWAPC selanjutnya diperluas ke pengiriman untuk mencapai integrasi otomatisasi pengiriman, perlindungan dan pengendalian jaringan listrik, dan sesuai dengan arsitektur
pengiriman tiga tingkat (negara, provinsi, regional) untuk melaksanakan fungsi perlindungan, kontrol dan regional. manajemen pengiriman.
Peralatan Cerdas Multi-Fungsi di Tingkat Lokal
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, Peralatan cerdas di tingkat lokal adalah peralatan sekunder multi-fungsi yang terintegrasi di gardu induk, yang terutama terdiri dari MU, terminal cerdas, pengukuran metrologi, PMU & proteksi lokal. Peralatan bertanggung jawab untuk pengambilan sampel seluruh data real-time dan mengirimkan informasi ke P&C gardu induk terintegrasi dan P&C area luas. Hal tersebut juga menerima dan melaksanakan perintah kontrol dari P&C gardu induk terintegrasi dan IWAPC. Peralatan ini dapat diintegrasikan ke dalam peralatan listrik primer dan mencapai perlindungan lokal untuk 90%
bagian jalur terkait. Ia memiliki konfigurasi redundan untuk memastikan keandalan, bersama dengan fungsi terintegrasi lainnya seperti perekam kesalahan, penyimpanan data dan analisis jaringan, dll.
Gambar 2. Proteksi dan Pengendalian Area Wilayah Terintegrasi Peralatan Cerdas Multi-Fungsi di Tingkat Substation/ Level Pembangkit Listrik
P&C gardu induk mengintegrasikan fungsi proteksi jalur, bus, trafo, kegagalan sakelar;
autoreclosure, transfer bus otomatis, UFLS, UVLS, intertripping beban berlebih dan fungsi kontrol gardu induk, dll. Ini menggunakan informasi dari seluruh gardu induk untuk mencapai perlindungan cadangan gardu induk dan kontrol otomatis keselamatan,
dll. CB digunakan sebagai unit untuk mengonfigurasi proteksi cadangan adaptif, dan proteksi diferensial arus digunakan untuk menggantikan proteksi arus lebih tahap, proteksi kegagalan pemutus, dan proteksi zona mati dalam sistem proteksi konvensional.
Proteksi dan Pengendalian Wilayah Luas/ Regional yang Terintegrasi
IWAPC yang dirancang khusus untuk proteki dan pengendalian jaringan listrik mampu menawarkan perlindungan cepat. Selain itu, keduanya mengintegrasikan fungsi UFLS dan UVLS otomatis, kontrol tegangan dan frekuensi, deteksi osilasi dan pemisahan di luar langkah, dll. Selain itu, IWAPC juga memasukkan fungsi P&C keselamatan penampang transmisi. Tidak seperti proteksi dan pengendalian konvensional, yang desain dan pengoperasiannya terpisah, IWAPC mengintegrasikan proteksi dan pengendalian ke dalam satu sistem gabungan yang optimal, yang secara efektif mengoordinasikan perlindungan dan pengendalian wilayah (regional) yang luas, untuk mencapai peningkatan yang signifikan dalam perlindungan dan pengendalian. pengendalian sistem tenaga listrik.
Jaringan komunikasi berkecepatan tinggi yang disinkronkan
Salah satu elemen terpenting dari sistem IWAPC adalah jaringan komunikasi yang cepat.
Dalam hal ini, perkembangan terkini dalam jaringan komunikasi, adalah Packet Transport Network (PTN) mungkin merupakan pilihan yang lebih baik untuk melaksanakan tugas tersebut. Jaringan komunikasi listrik saat ini terutama digunakan dalam transportasi multi- layanan platform berdasarkan Synchronous Digital Hierarchy (SDH). Keunggulannya terletak pada efisiensi tinggi untuk menjalankan layanan TDM, latensi rendah, keandalan tinggi, dengan kemampuan manajemen akhir. Namun, seiring dengan tren baru dalam pengembangan jaringan listrik pintar, teknologi SDH secara bertahap menunjukkan keterbatasannya, seperti efisiensi bearing yang rendah dan fleksibilitas layanan data yang buruk. Sebaliknya, PTN dapat mewujudkan statistik dan transfer layanan paket yang efisien dengan menggunakan inti packet-switched, yang dapat mengatasi kelemahan bandwidth kaku SDH. Selain itu, dapat memberikan kualitas pelayanan, pengoperasian, administrasi dan pemeliharaan yang baik. Jaringan serat optik penyembuhan mandiri digunakan untuk menghubungkan sejumlah gardu induk di wilayah tersebut, untuk memastikan pembagian informasi dinamis dan sementara secara penuh untuk semua pengukuran listrik, status pemutus dan operasi perlindungan; menggunakan teknologi IEEE-1588 dengan keandalan tinggi untuk memastikan waktu sinkronisasi berbagi data, untuk membuktikan data untuk perlindungan dan kontrol area luas yang terintegrasi. Namun, SDH masih menjadi pilihan karena telah diterapkan secara luas di jaringan listrik.
Platform Informasi yang Tersinkronisasi
Gardu induk dipasang dengan berbagai macam peralatan listrik dengan desain yang rumit dan sulit perawatannya. Dengan peningkatan berkelanjutan dalam otomatisasi sistem tenaga dan tingkat kecerdasan, jaringan sistem telah berkembang, seiring dengan banyaknya informasi dalam perlindungan dan pengendalian. Karena setiap informasi dikumpulkan dan disimpan oleh perangkat yang berbeda di setiap sistem yang terpisah, interoperabilitas data sistem tenaga internal antar sistem menjadi buruk, sedangkan protokol komunikasi yang rumit cenderung menciptakan pulau informasi. Akibatnya, data pengukuran dan mekanisme kontrol proteksi tidak dapat dibagikan, sehingga membatasi informasi integrasi. Proteksi dan pengendalian jaringan pintar memerlukan penanganan terhadap tuntutan situasi baru dari aplikasi, untuk meningkatkan informasi lebih lanjut kemampuan platform untuk pengembangan teknologi utama di masa depan, dan untuk membuat sistem platform informasi lebih terbuka.
Platform informasi tersinkronisasi real-time secara akurat mengumpulkan informasi area luas dan melakukan penambangan data untuk menyelidiki hubungan logika antara keduanya informasi real-time untuk meningkatkan sensitivitas, keandalan, dan kemampuan toleransi kesalahan. Data yang diterima dari platform mencakup pengukuran statis, dinamis, sementara dan status pemutus rangkaian, dll. Informasi berharga diambil dari data dan dialokasikan ke berbagai algoritma komputasi yang dirancang khusus di platform untuk melakukan fungsi perlindungan dan kontrol tingkat lanjut untuk platform. jaringan listrik. Dalam platform, kumpulan data perlu ditransfer dan kecepatan transfernya bergantung pada aplikasi, misalnya, kecepatan lambat untuk analisis kontingensi, kecepatan hampir real-time untuk pemantauan, kecepatan real-time untuk kontrol, dan kecepatan tinggi untuk perlindungan area luas;
khususnya, sinkronisasi waktu. Informasi tersebut juga dapat mencakup jenis data lain, seperti minyak dan suhu lingkungan transformator, kecepatan dan arah angin, intensitas matahari, dll. Di sisi lain, informasi disimpan secara hierarki dan bukan terpusat. yang terdiri dari sistem perlindungan dan pengendalian hierarkis. Dilengkapi dengan teknologi komunikasi tersinkronisasi berkecepatan tinggi terkini, terintegrasi dengan teknik perlindungan canggih dan perkembangan terkini dalam sistem kendali, sistem ini tidak hanya menawarkan perlindungan cepat, namun juga kendali penuh atas seluruh jaringan listrik.
Teknologi komputasi canggih diperkenalkan untuk membangun platform informasi tersinkronisasi untuk perlindungan dan kontrol area luas, untuk membangun jaringan pengumpulan data operasi dan pemeliharaan panorama, menyediakan antarmuka standar ke perangkat terminal, untuk membentuk berbagi sumber daya, fleksibel dan interaktif, terbuka
dan memesan platform informasi. Singkatnya, teknologi komputasi canggih digunakan untuk membangun platform informasi cerdas kolaboratif terdistribusi, menyederhanakan peralatan pengumpulan data terminal, dan mendobrak hambatan antara sistem perlindungan dan kontrol di berbagai gardu induk melalui platform informasi tersinkronisasi yang dirancang khusus.
Cloud Tenaga Listrik Area yang Luas
Berdasarkan platform informasi yang disebutkan di atas, sistem cloud terdistribusi dirancang untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi di tingkat gardu induk dan regional, seperti lokasi kesalahan area luas, pemilihan garis kesalahan, pemantauan kualitas daya, pengaturan perlindungan, dll. Fungsi yang diperluas juga mencakup peralatan pemantauan, siklus hidup dan manajemen operasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur Sistem Cloud Tenaga Listrik Terdistribusi
Saat ini, berbagai jenis peralatan sekunder dengan fungsi berbeda dipasang di setiap gardu induk, dan semakin banyak sumber daya energi terdistribusi berkapasitas kecil yang ditambahkan ke sistem, jumlah peralatan tersebut akan sangat meningkat. Untuk mengimplementasikan peralatan ini, fungsi kompleks dalam sistem “cloud” terdistribusi yang dikembangkan secara khusus akan sangat mengurangi investasi peralatan. Cloud di tingkat gardu induk menerima data dari tingkat proses, dan cloud regional menerima data dari platform informasi, yang mencakup pengukuran statis, dinamis, sementara dan status pemutus rangkaian, mengekstraksi informasi berharga dan mengalokasikannya ke berbagai komputasi yang dirancang khusus. algoritma dalam platform untuk melakukan fungsi-fungsi lanjutan untuk mengidentifikasi garis patahan, lokasi patahan yang akurat dan isi harmonik, dll.
Platform komputasi cloud dapat memanfaatkan sepenuhnya “kemampuan pemrosesan cloud” untuk mengurangi beban peralatan sekunder terminal. Berdasarkan teknik data besar, cloud komputasi memanfaatkan kekuatan pemrosesan yang kuat berdasarkan permintaan.
Tidak perlu peningkatan tanpa akhir untuk meningkatkan kapasitas pemrosesan peralatan, dan juga tidak perlu memperbarui perangkat lunak untuk mencapai berbagai pemrosesan tugas. Masih banyak lagi keuntungan yang dapat diperoleh dari sistem cloud, seperti pembagian informasi yang luas, standarisasi perangkat lunak dan algoritma, pengurangan investasi peralatan, penggunaan area gardu induk dan beban kerja untuk operasi dan pemeliharaan.
Kesimpulan
Makalah ini menyajikan sistem proteksi dan pengendalian wilayah luas yang terintegrasi berdasarkan struktur hierarki, yang mengintegrasikan proteksi dan pengendalian di tingkat lokal, gardu induk, dan regional. Mencakup jaringan transmisi dan distribusi, sistem ini didukung oleh jaringan komunikasi tersinkronisasi berkecepatan tinggi yang diusulkan serta platform informasi proteksi dan kontrol waktu nyata. Sistem ini, yang mengintegrasikan teknik proteksi tingkat lanjut dan perkembangan terkini dalam sistem kendali, tidak hanya menawarkan proteksi cepat, namun juga kendali penuh atas seluruh jaringan listrik. Hal ini menawarkan potensi penggabungan tiga lini pertahanan ke dalam sistem terpadu untuk memastikan pengoperasian jaringan listrik yang lebih efektif dan aman. Berdasarkan platform informasi sistem, sistem cloud daya terdistribusi juga dirancang untuk mendukung banyak aplikasi tingkat lanjut untuk perlindungan dan pengendalian area luas yang terintegrasi.
Dengan kemajuan berkelanjutan dalam teknologi pengukuran, komunikasi dan informasi, sistem ini menghadirkan masa depan cerah untuk penerapan praktis. Peningkatan kinerja proteksi dan pengendalian secara keseluruhan dapat diharapkan dari sistem yang diusulkan.
Namun, agar sistem dapat berguna dalam penerapan sistem tenaga listrik, penerapan praktisnya juga harus mudah dikelola, mudah digunakan, dan hemat biaya. Para penulis berpendapat bahwa, untuk mencapai tujuan-tujuan ini, usulan perlindungan dan pengendalian terpadu di tingkat wilayah yang luas menawarkan jalan ke depan yang menarik.
Referensi
[1] Rockefeller, G. D. (1969). Fault protection with digital computer. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 88(4), 438–461.
[2] Bo, Z.Q., Jiang, F., Chen, Z., et al. (2000). Transient based protection for power transmission systems. In: IEEE PES Winter Meeting. Singapore.
[3] Bo, Z.Q., Jayasinge, J.A.S.B., Aggarwal, R.K., et al. (1996). A new scheme for monitoring and protection of power transmission system based on global positioning system. In: Technol. Educ. Inst. Iraklio The 31st University Power Engineering Conference (pp. 21–24). Crete.
[4] Bo, Z. Q., Weller, G., & Lomas, T. (2000). Positional protection of transmission system using global positioning system. IEEE Transactions on Power Delivery, 15(4), 1163–1168.
[5] Ingelsson, B., Lindstrom, P. O., Karlsson, D., et al. (1997). Wide-area protection against voltage collapse. IEEE Computer Applications in Power, 10(4), 30–35.
[6] Bo, Z. Q., He, J. H., & Dong, X. Z. (2005). Integrated protection of power network.
Relay, 33(14), 33–41.
[7] Gao, H. L., Liu, Y. Q., Su, J. J., et al. (2012). New type of substation-area backup protection for intelligent substation. In 2012 China Smart Grid Seminar.
[8] Bo, Z.Q., Wang, L., Zhou, F.Q., et al. (2014). Substation cloud computing for secondary auxiliary equipment.In: IEEE Powercon2014. Chengdu.
[9] Bo, Z. Q., Zhang, B. H., Dong, X. Z., He, J. H., et al. (2013). The development of protection intellectuation and smart relay network. Power System Protection and Control, 41(2), 1–12.
[10] Guo, Y., Wu, W. C., Zhang, B. M., et al. (2015). A distributed state estimation method for power systems incorporated with linear and nonlinear models. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 64, 608–616.
[11] Chen, R.Z., Wu, W.C., Sun, H.B., Zhang, & B.M. (2013). A two-level online parameter identification approach. In: IEEE Power & Energy Society General Meeting.
Vancouver.
[12] Liu, M.C., Zhang, B.M., Yao, L.Z., et al. (2008). PMU based voltage stability analysis for the transmission corridor. In: IEEE The 3rd Int. Conf. on Electric Utility Deregulation and Restructing and Power Technologies. Nanjing.
[13] He, J. B., Lu, C., Wu, X. C., et al. (2007). Design and experiment of heuristic adaptive
HVDC supplementary damping controller based on online Prony analysis. In Proc.
IEEE Power Engineering Society General Meeting.
[14] Wu, W.C., Zhang, B.M., Sun, H.B., et al. (2010). Development and application of on- line dynamic security early warning and preventive control system in China. In: IEEE Power & Energy Society General Meeting. Mineapolis.
[15] Wang, B., Dong, X. Z., Xu, F., Cao, R. B., Liu, K., & Bo, Z. Q. (2011). Analysis of data sharing for protection and control system in smart distribution substation”.
InProceedings of the CSEE (Vol. 31).
[16] Bo, Z.Q., Ge, S.M., Wang, Q.P., Wang, L., Zhou, F.Q., Liu, X., & Fan, Z.F. (2015).
Integrated wide area protection and control systems based on advanced communication network. In: ATLANTIS PRESS 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Materials and Energy. Tianjin.
[17] Bo, Z.Q., Wang, Q.P., Wang, L., Zhou, F.Q., Ge, S.M., & Zhang, B.M. “Architecture design for integrated wide area protection and control systems”, APPEEC, April 14 2015, The 7 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC 2015).
