Secara luas keandalan dapat didefiniskan sebagai kemungkinan
dari kenyamanan operasi system tenaga selama periode tertentu. Dapat dibilang
sebagai kemampuan untuk menyediakan kecukupan pelayanan listrik secara
kesinambungan/kontinyu dengan beberapa interupsi dalam periode waktu tertentu.
Istilah lain yang penting adalah security (keamanan) system
tenaga yang mengacu kepada tingkat resiko dari keandalan untuk bertahan dari
disturbance/gangguan (contingencies) tanpa adanya interupsi pelayanan
pelanggan.
Hubungan antara keandalan dan kemanan adalah : Keandalan
merupakan tujuan keseluruhan dari desain dan operasi system tenaga. Untuk
menjadi andal, maka system tenaga harus aman berkaitan waktu. Jika kemanan
membahayakan dan sistem tenaga mengalami gangguan yang tidak dapat dieliminasi
maka dapat membawa ke scenario terburuk dan mebuat pengaruh serius terhadap
kehidupan sosial. Jika itu terjadi, suatu prosedur untuk pemulihan yang rumit
dan kompleks harus diambil.
Ringkasnya adalah, aspek kemanan merupakan aspek yang
penting untuk diperhatikan dengan memeprtimbangkan aspek-aspek yang lain.
Menemukan keseimbangan dan kompromi diantara kriteria-kriteria diatas merupakan
masalah yang secara umum harus dapat dipecahkan.
Komponen-komponen yang bersama-sama dalam membangun dan
membentuk system tenaga yang lengkap, dapat dibagi menjadi 2 kelompok :
1. Peralatan utama
2. Peralatan Bantu
Peralatan utama merupkan peralatan yang menghantarkan arus
yang besar atau tegangan yang tinggi, dengan kata lain komponen-komponen yang
dapat mentransfer energy. Seperti peralatan-peralatan yang mendukung operasi
dari sistem pembangkit, system transmisi dan sistem distribusi.
Peralatan Bantu adalah komponen atau system yang berisikan
alat-alat untuk monitoring, proteksi dan kontrol.
Struktur dasar dari sistem tenaga dapat digambarkan sebagai
berikut :
Bagian sebelah kiri mempresentasikan pembangkit dari pusat-pusat
listrik, dimana menyalurkan produksinya ke ssitem transmisi melalui trafo
tenaga. Generator yang ada adalah mesin sinkron, dimana produksi tenaga diatur
oleh gerak mekanis yang dikirim melalui poros sedangkan terminal tegangan
diatur oleh arus eksitasi dalam rotor.
Sistem transmisi merupakan backbone (tulang belakang) dari
system tenaga dimana tujuan utamanya adalah untuk menyalurkan energi dalam
jumlah yang besar dan jarak yang panjang. Sistem transmisi beroperasi pada
tegangan tinggi atau ekstra tinggi guna mengurangi rugi-rugi. Sistem distribusi
bertugas untuk mengirimkan energi listrik ke konsumen.
TEKNOLOGI MONITORING DAN KONTROL EKSISTING
Struktur untuk monitoring dan kontrol dari system tenaga
adalah hirarki dan digunakan
untuk beberapa alasan, seperti ketahanan, scalability dan
koordinasi dengan tugas-tugas berbeda. Koordinasi dapat dicapai dengan
kecepatan yang berbeda tergantung dari area yang dicover. Dalam kosnep hirarki,
koordinasi harus mempunyai posisi terendah dibandingkan dengan tindakan lainnya
seperti eksekusi yang lebih cepat dan scope local yang lebih luas.
Dalam konsep hirarki, terdapat dua jenis tugas jika dilihat
dari sudut pandang lokasi :
Task crossing hierarchical layer yang bertujuan untuk
menyediakan suatu platform guna pengawasan system yang luas. Dengan kata lain,
penyediaan informasi kepada operator dalam Regional dan Network Contorl Center,
sebaik mungkin diadakan untuk menunjukkan tindakan control dari operator. Dari
sudut pandang teknologi, tugas peralatan dan impelementasi teknologi seperti
ini dibebankan kepada SCADA.
Local autonomous tasks dengan scope hanya lokal dan biasanya
memerlukan persayaratan yang sangat tinggi untuk tindakan eksekusinya (seperti
kecepatan). Type ini diwakili oleh proteksi.
Hirarki dalam monitoring system tenaga disusun atas
tingkatan-tingkatan berikut :
· Process level
Untuk meringkas, sinyal interface diantara process dan bay
level dapat diuraikan sebagai berikut (dari perspektif process level) :
· Input biner (perintah membuka atau menutup saklar)
· Output biner (informasi status saklar)
· Output analog (pengukuran dari tegangan dan arus)
Sedangkan interface diantara peralatan primer dan sekunder
dilakukan oleh :
· Sensor (VTs, CTs dan saklar dengan status sensor)
· Aktuator (koil trip saklar dan motor penggerak kontak)
Koneksi yang paling umum diantara process dan bay level
adalah koneksi langsung dengan kabel (hard wired).
· Bay level
Peralatan di bay level biasanya ditempatkan dalam dua
cubicle yang terpisah disesuaikan dengan jenis dan fungsi pelayanannya, yaitu :
· Proteksi
· Kontrol
· Substation level
Elemen yang ada dalam station level adalah:
- Gateway :
- Time synchronization
- Busbar dan breaker failure protection
- Tariff metering
Substation level berisikan pusat computer, tempat kerja
operator, peralatan peripheral (spt computer) dan komunikasi diantara
komponen-komponen yang sudah diuraikan diatas.
Otomasi substation merupakan suatu system yang menyediakan
satu set dari fungsi substation secara luas. Beberapa kemungkinan monitoring
dari keseluruhan substation, komponen monitoring tambahan ( contohnya adalah
banyaknya operasi saklar dari circuit breaker yang berpengaruh terhadap usia
circuit breaker), penerimaan data dan operasi saklar diantara bay. Operasi
switching dapat dilaksanakan dengan menggunakan suatu fungsi urutan berdasarkan
aturan inter bay interlocking, dimana harus sama dengan satu dalam bay level
dengan mempertimbangkan hubungan diantara bay yang berbeda. Fungsi peralatan
proteksi dan control seringkali disebut sebagai IED (Intelligent Electronic
Device).
IED memiliki kapabilitas untuk menerima dan memproses
pengukuran, perintah control dan komunikasi dengan system yang lebih tinggi
(substation automation).
Seperti terlihat dalam gambar, fungsi dari arsitektur IED
adalah :
- CPU (Central Processing Unit) untuk menginterpretasikan
instruksi dan meproses data yang diisikan dalam program proteksi, control dan
fungsi komunikasi.
- PCMCIA (Personal Computer Memory Card International
Association) merupakan standard untuk Portable Computer Card. PC Card adalah peripheral
dimana mampu menambah funsi perangkat keras. Dalam masalah yang khusus,
dikomunikasikan ke system dengan level yang lebih tinggi seperti Station Level
Computer.
- RAM (Random Acces Memory) Menyimpan data sepanjang power
supply tersedia. Dalam IED, RAM digunakan untuk menyimpand ata yang berhubungan
dengan komputasi real time seperti perhitungan dan funsi penyelesaian instruksi
proteksi.
- EPROM Data disimpan dalam Eraseble Programmable Read Only
Memory menjadi agar tidak tersentuh selama power supply mati. Data dapat
dihapus hanya dengan memaparkan EPROM ke sinar ultra violet yang kuat. Dalam
IED, EPROM digunakan sebagai media penyimpanan untuk program-program.
- Filter A/D Converter pengukuran analog yang masuk
seringkali mengandung noise dimana dapat dihilangkan dengan low-pass filter.
Kemudian A/D mengkonversi sinyal sample analog kedalam bentuk digital yang
sesuai untuk diproses oleh IED.
- Interface to HMI, kebanyakan IED dapat dikonfigurasikan
dan dikontrol melalui local maupun remote HMI.
- Interface to Process Level suatu isolasi galvanis
digunakan diantara sinyal yang datag dari Process Level dan IED. Contohnya,
pengukuran analog disiolasi oleh trafo sebelum diproses dlebih lanjut.
- Power supply module Substation dilengkapi dengan suatu
jaringan Power supply DC yang aman.
Tugas Bay level dapat dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu :
- Proteksi
- Kontrol
Proteksi adalah tugas tersendiri yang hanya dibebankan
kepada bay level (kecuali proteksi busbar).
Sedangkan control berdasarkan fungsinya dibagi menjadi dua
kelompok, yaitu :
- Monitoring
- Switching operation
· Regional Control Center Level
Tugas utama dari control center adalah menyediakan informasi
ke operator untuk membuat keputusan apakah melakukan tindakan control atau
tidak. Suatu contoh dari control center seperti gambar 6, menerima data dari
substation dan berdasarkan pada arsitektur system dapat juga menerima dari
control center yang lain (dari regional control center dan/atau nasional control
center suatu Negara). Data secara langsung ditampilkan dan lebih lanjut
diproses oleh Energy Management System (EMS) bersama-sama dengan sinyal rantai
acquisition data dan komponen dalam control center.
· Network Control Center Level
SCADA/EMS
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) merupakan
teknologi yang memberikan pengumpulan data (umumnya ke suatu lokasi central)
dari fasilitas remote (didistribusikan sesuai area geografi) dan mengirim
perintah control ke fasilitas tersebut. Dengan kata lain, SCADA
mempresentasikan suatu alat dimana operator menggunakannya untuk supervisi
suatu proses yang besar (system).
Struktur dasar SCADA yang modern berisikan tiga kelompok
komponen :
· Distibuted Data Acquisistion and Control Execution – RTU
dan Aktuator dan Sensor
· Komunikasi
· Central Processing
Central processing biasanya mengambil tempat didalam
sehingga disebut Master Station (biasa disebut Master Terminal Unit) dan dapat
menyediakan akses secara langsung untuk operator (HMI). Master station
berisikan bermacam hardware dan modul software. Dalam skala SCADA yang besar,
perangkat keras berisikan beberapa server, operator dan tempat kerja
pemeliharaan. Tempat kerja operator biasanya direpresentasikan dengan keyboard
dan satu atau beberapa layer. Kadangkala penyediaan media yang lebih besar
dipakai, seperti proyeksi di dinding dengan dimensi yang besar, panel LCD yang
besar, atau dinding khusus yang menampilkan pengawasan sistem. Satu set printer
disediakan untuk menghasilkan hard copy dari susatu kejadian. Sistem operasinya
biasanya Unix atau sama. Windows kadangkala digunakan untuk interface grafik.
Modul software mengimplementasikan fungsi sebagai komunikasi, penyimpanan dan
penerimaan data, HMI dan lain-lain.
Dalam hardware, system komunikasi SCADA menggunakan semua
jenis media, seperti radio dan serial langsung atau koneksi modem yang
dikombinasikan dalam satu system instalasi SCADA. Standar protocol komunikasi
SCADA adalah IEC 60870-5-101 atau 104, profibus DAB DNP3.
Komponen utama dalam data acquisition and control execution
adalah RTU (Remote Telemetry Unit atau sering dibilang Remote Terminal Unit).
Umumnya terdapat satu RTU tiap masing-masing lokasi geografi dari fasiltias
remote. RTU mormalnya diletakkan di Substation Level dimana satu RTU per
substation. RTU mempunyai struktur modular untuk mengakomodasi sejumlah besar
arbitrary dari input, bisa analog atau biner dan output biner. RTU adalah
interface komunikasi ke process level seperti pengukuran (input analog),
switches (circuit breaker, diskonektor), status (input biner) dan pembukaan atau
penutupan switches (output biner). Pengukuran itu sendiri diambil dari suatu
sensor yang dikonversi ke bentuk yang sesuai untuk input RTU. Dalam system
tenaga dilaksanakan dalam dua tingkatan yang terpisah yaitu yang pertama
kuantitas pengukuran di konversi ke tingkat yang aman (tegangan diukur trafo
pengukur tegangan dan dikonersi ke nilai sekitar 100 volt) dan kemudian
disearahkan oleh tranducer ke nilai RMS. Output RTU akan menuju ke actuator
untuk mengeksekusi perintah control yang diinginkan.
Dalam kontek sistem tenaga, central processing ditempatkan
di control center. Suatu back up control center harus ada untuk berjaga-jaga
apabila control center mengalami kegagalan. Dalam beberapa system, satu atau
beberapa control center regional menyediakan back up untuk control center
nasional. SCADA biasanya mengirim hanya data mentah, dimana lebih lanjut
diproses oleh Energy Management System (EMS). EMS adalah satu set program/tools
yang ditambahkan sebagai interpretasi untuk pengukuran, mengijinkan operator untuk
mengamankan system agar lebih baik dengan jalan melakukan tindakan kontrol yang
sesuai.
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI MONITORING DAN KONTROL KE DEPAN
Sistem tenaga listrik berkembang terus mengikuti kebutuhan
konsumen akan tenaga listrik. Untuk dapat mengoperasikan system tenaga listrik
yang terus berkembang, maka fasilitas operasi khususnya untuk system monitoring
dan control juga harus dikembangkan. Ke depan, teknik tenaga lsitrik menuju ke
wilayah hijau dan intelligent. Hijau berarti ramah lingkungan, sedangkan
intelligent dapat diartikan pintar dan otomasi.
Strategi pegembangan
Untuk itu pengembangan system monitoring dan kontrol untuk
operasi system tenaga harus mencakup strategi-strategi sebagai berikut :
1. Dapat meningkatkan keandalan dan power quality
Keandalan berkaitan dengan waktu kegagalan. Diupayakan agar
waktu kegagalan dapat dikurangi seminimal mungkin untuk mendapatkan nilai
keandalan yang tinggi. Sedangkan power quality lebih mengarah kepada kualitas
dari tenaga listrik yang dihasilkan, seprti pengaturan tegangan, frekwensi dan
lain-lain. Pengembangan system monitoring dan control ke depan harus dibangun
dengan tujuan untuk menghasilkan keandalan yang tinggi dan power quality yang
sesuai standard.
2. Dapat mengurangi biaya operasi
Untuk keperluan penyediaan tenaga listrik bagi para
pelanggan diperlukan beberapa peralatan listrik yang dihubungkan satu dengan
yang lain dan mempunyai relasi secara keseluruhan akan membentuk satu system
tenaga. Peralatan listrik yang dimaksudkan disini adalah sekumpulan pusat
pembangkit listrik yang dihubungkan oleh jaringan transmisi dengan pusat beban
(dalam hal ini gardu induk) sehingga menjadi suatu kesatuan interkoneksi.
Dalam operasi system tenaga listrik yaitu pada proses
penyediaan tenaga listrik bagi para pelanggan, memerlukan biaya bahan bakar
yang tinggi dan terdapat rugi-rugi jaringan. Keduanya merupakan factor-faktor
yang harus ditekan agar menjadi sekecil mungkin dengan tetap memperhatikan mutu
dan keandalan system dalam menyuplai daya.
3. Meningkatkan outage restoration time
Tidak bisa dipungkiri bahwa gangguan terhadap operasi system
tenaga listrik pasti akan terjadi. Hal yang harus dilakukan adalah menyiapkan
langkah-langkah untuk mengatasi gangguan dan yang paling penting adalah jika
terjadi gangguan, bagaimana dapat mempercepat waktu keluaran akibat gangguan ke
kondisi normal lebih cepat.
4. Meningkatkan pelayanan kepada konsumen
Tujuan akhir proses penyediaan tenaga listrik adalah untuk
memenuhi kebutuhan konsumen. Peningkatan pelayanan harus terus dilakukan agar
konsumen dapat menikmati tenaga listrik sesuai yang diharapkan. Pengembangan
monitoring dan control tentunya harus memperhatikan faktor-faktor tersebut.
5. Real time data
Real time data didapatkan dari system real time monitoring
yang dapat memberikan informasi secara real time tentang keadaan status system
agar dapat dijadikan dasar untuk melakukan tindakan yang lebih cepat untuk
pemulihan, proteksi atau tindakan lainnya.
......... if you want to read more about this posting,
please contact me (didikw@yahoo.com)
