SISTEM BCU (BAY CONTROL UNIT) PADA SISTEM OTOMASI GARDU INDUK PURBALINGGA 150KV PDF

Preview

Summary

Makalah Seminar Kerja Praktik SISTEM BCU (BAY CONTROL UNIT) PADA SISTEM OTOMASI GARDU INDUK PURBALINGGA 150KV PT. PLN (PERSERO) TRANSMISI JAWA BAGIAN TENGAH AREA PEMELIHARAAN PURWOKERTO Pangestu Fajar Wibowo1, Agung Mubyarto, S.T., M.T.2 [email protected], [email protected] 1 Mahasiswa...

Description

Makalah Seminar Kerja Praktik SISTEM BCU (BAY CONTROL UNIT) PADA SISTEM OTOMASI GARDU INDUK PURBALINGGA 150KV PT. PLN (PERSERO) TRANSMISI JAWA BAGIAN TENGAH AREA PEMELIHARAAN PURWOKERTO Pangestu Fajar Wibowo1, Agung Mubyarto, S.T., M.T.2 [email protected], [email protected] 1 Mahasiswa Pemakalah, 2Dosen Pembimbing Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jenderal Soedirman Jl. Mayor Jendral Sungkono KM. 5 Kalimanah, Purbalingga, 53371 Abstrak Tenaga listrik merupakan kebutuhan vital dalam kehidupan sehari-hari baik untuk kepentingan pribadi maupun dalam kehidupan bermasyarakat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, tenaga listrik harus selalu tersedia dalam jumlah yang cukup pada waktu yang tepat, dengan keandalan yang tinggi, dan mempunyai mutu yang baik. Disisi lain, ada banyak kendala yang terjadi pada sistem tenaga listrik diantarnya minimnya sumber daya manusia, pencatatan kejadian (event) yang masih manual, dan sebagainya. Untuk mengatasi hal itu saat ini banyak Gardu induk yang mengadopsi Sistem Otomasi Gardu Induk (SOGI). Dengan adanya Otomasi ini, pengelolaan gardu Induk dapat memberdayakan petugas Gardu Induk seoptimal mungkin serta pencatatan kejadian yang otomatis. BCU merupakan salah satu peralatan yang digunakan dalam Sistem Otomasi gardu Induk yang merupakan IED (Intelligent Electronic Device), yaitu suatu perangkat cerdas yang dapat diprogram dan berjalan secara otomatis. BCU merupakan perangkat utama yang digunakan untuk pengontrolan perangkat utama di serandang. Dengan demikian beralihnya Gardu Induk ke sistem otomasi diharapkan mampu mengatasi masalah di atas serta dapat memberikan keandalan dan mutu tenaga listrik yang baik. Kata kunci: Bay Control Unit, Otomasi, Switchyard, IED, SOGI

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tenaga listrik merupakan kebutuhan vital dalam kehidupan sehari-hari baik untuk kepentingan pribadi maupun dalam kehidupan bermasyarakat. Selain itu tenaga listrik juga sangat dibutuhkan untuk industri-industri besar maupun industri kecil, perkantoran, pertokoan dan lain sebagainya. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, tenaga listrik harus selalu tersedia dalam jumlah yang cukup pada waktu yang tepat, dengan keandalan yang tinggi, dan mempunyai mutu yang baik. Untuk itulah diperlukan pengaturan yang baik dalam persediaan dan dalam penyaluran sistem tenaga listrik secara merata dan keandalan sistem dan mutu yang baik, oleh karena itu dibutuhkan suatu sistem tenaga listrik yang memiliki keandalan tinggi. Saat ini kebanyakan gardu induk sudah mengadopsi Sistem Otomasi, yaitu gardu induk

yang menggunakan mesin, sistem kontrol, dan teknologi informasi untuk optimalisasi dalam penyaluran tenaga listrik. Gardu induk yang sudah mengadopsi sistem otomasi disebut gardu induk modern. Banyak hal yang mempengaruhi gardu induk mengadopsi sistem otomasi modern, di antaranya adalah berkembangnya IED (Intelligent Electronic Device), yaitu suatu perangkat cerdas yang dapat diprogram secara otomatis. Di samping juga itu karena jumlah operator yang terbatas, untuk itu harus menerapkan pola Less Attended Substation Operation (LASO) yang artinya adalah pola pengelolaan gardu Induk 150 KV yang memberdayakan petugas Gardu Induk seoptimal mungkin dan mengubah fungsi operator menjadi fungsi pemeliharaan tanpa mengurangi keandalan operasi. Terlahirnya Sistem Otomasi Gardu Induk (Substation Automation System) memberi dampak yang baik dalam hal keandalan penyaluran tenaga listrik. Dengan sistem otomasi, banyak hal yang sebelumnya dilakukan secara

manual oleh petugas sekarang dapat dilakukan secara otomatis dengan bantuan IED dan perangkat modern penunjang lainnya. BCU merupakan salah satu peralatan yang digunakan dalam Sistem Otomasi gardu Induk. Gardu Induk yang sudah mengadopsi sistem otomasi telah menggunakan peralatan berbasis IED demi menunjang tercapainya sistem otomasi. Salah satu perangkat yang digunakan dalam Sistem Otomasi Gardu Induk adalah BCU (Bay Control Unit). BCU merupakan perangkat canggih yang dapat melakukan proses kontrol terhadap bay, yaitu sub-sistem dari diagram satu garis Gardu Induk. Pada kerja praktik yang telah dilakukan, saya mengambil topik bahasan mengenai Sistem BCU (Bay Control Unit) pada Sistem Otomasi Gardu Induk 150KV yang berlokasi di kabupaten Purbalingga. Hal mendasar pengambilan topik tersebut adalah karena saat ini perkembangan teknologi sangat pesat terutama perubahan dari generasi konvensional ke generasi otomasi. Di samping itu, topik yang diambil pada kerja praktik tersebut sesuai dengan konsentrasi yang saya dalami yaitu Sistem Isyarat dan Kendali (SIK) yang salah satunya mempelajari tentang Sistem Otomasi dalam pembelajarannya. 1.2 Ruang Lingkup Pembahasan 1. Secara umum akan membahas mengenai Sistem Otomasi Gardu Induk 150KV Purbalingga. 2. Secara khusus akan membahas tentang peranan IED Bay Control Unit (BCU) dalam Sistem Otomasi Gardu Induk 150 KV Purbalingga. 3. Tidak membahasa mengenai Sistem Proteksi Gardu Induk 150 KV Purbalingga.

1.4 Waktu Pelaksanaan 1. Tempat Gardu Induk Purbalingga 150 KV PT. PLN (Persero) APP Purwokerto. 2. Waktu 1 Februari 2016 sampai 1 Maret 2016. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gardu induk Gardu Induk (Substation) adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang berfungsi untuk mentransfer tenaga listrik dari tegangan yang berbeda, pengukuran, pengawasan, pengamanan sistem tenaga listrik serta pengaturan daya listrik. 2.2 Fungsi Gardu Induk 1. Mengubah tenaga listrik tegangan tingi yang satu ke tegangan tinggi yang lainnya atau tegangan menengah. 2. Pengukuran, pengawasan, operasi serta pengaturan pengamanan sistem tenaga listrik. 3. Pengaturan daya ke Gardu Induk lain melalui tegangan tinggi dan Gardu Distribusi melalui gawai tegangan menengah. 2.3 Peralatan pada Gardu Induk 1. Switchyard Merupakan bagian dari gardu induk yang dijadikan sebagai tempat peletakan komponen utama gardu induk. Komponen terpasang di area terbuka yang luas. Kawat penghantar pada switchyard menggunakan isolasi berupa udara.

1.3 Tujuan Kerja Praktik 1. Menerapkan dan membandingkan antara ilmu yang diperoleh dari bangku kuliah dengan ilmu yang diterapkan pada praktik nyata di industri. 2. Mengamati penerapan Sistem Otomasi dalam Gardu Induk. 3. Mengamati peranan IED Bay Control Unit dalam Sistem Otomasi Gardu Induk 150 KV Purbalingga.

Gambar 1 Switchyard

Switchyard (switchgear) terdiri atas satu atau lebih rangkaian busbar dan bay. Bay merupakan penghubung sirkuit masuk (incoming circuit) seperti power line, trafo, dan lainnya ke rangkaian busbar. Setiap bay biasanya terdiri pemutus tenaga, pemisah, trafo pengukuran dan penangkal petir. Gambar di bawah ini merepresentasikan arsitektur sebuah gardu induk.

Gambar 3 PMT 5. PMS (Pemisah) PMS disebut juga Disconnecting Switch (DS). PMS berfungsi untuk mengamankan peralatan dari sisa tegangan yang timbul sesudah daya diputuskan. Tujuannya untuk keamanan orang yang bekerja pada instalasi jika dilakukan pemeliharaan.

Gambar 2 Arsitektur Gardu Induk 2. Trafo Daya (Power Transformer/ PT) Trafo tenaga berfungsi menyalurkan tenaga/daya dari tegangan tinggi atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). 3. Neutral Grounding Resistance (NGR) Komponen yang dipasang antara titik netral trafo dan pentanahan. Berfungsi untuk memperkecil arus gangguan yang terjadi. 4. Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Brreaker (CB) Pemutus Tenaga disebut juga Circuit Breaker (CB). PMT berfungsi untuk memutuskan hubungan tenaga listrik dalam keadaan tersambung ke beban. Proses pemutusan harus dilakukan secara cepat agar tidak terjadi loncatan bunga api listrik dan ledakan. Apabila kondisi peralatan PMT menurun karena karangnya pemeliharaan, sehingga tidak sesuai lagi kemampuan dengan daya yang di putuskannya, maka PMT tersebut akan rusak (meledak).

Gambar 4 PMS(Pemisah) 6. Trafo Arus (Current Transformer/CT) Berfungsi untuk menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan rendah untuk keperluan alat-alat ukur dan keperluan pengamanan. 7. Trafo Tegangan Berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi atau tegangan menengah menjadi tegangan rendah yang di perlukan alat-alat ukur dan alat pengaman (proteksi). 8. Busbar (Rel) Berfungsi sebagai terminal (jumper) tenaga listrik dari transmisi ke transformator atau ke transmisi lain. 9. Lighting Arrester (LA)

Berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik pada instalasi dari gangguan tegangan impuls petir atau surya petir. 2.4 Sistem Otomasi Gardu induk (SOGI) Sistem Otomasi Gardu Induk (SOGI) adalah kemampuan dalam mengontrol sistem gardu induk secara otomatis. Sistem Otomasi Gardu Induk terdiri dari peralatan proteksi kontrol dan pengukuran yang dapat berkomunikasi satu sama lain secara lokal maupun remote.

Station level terdiri dari beberapa perangkat yang mempunyai fungsi untuk mengakuisisi, memproses, remote control, menampilkan informasi dan menyimpan data. Perangkat utama yang berada pada lapis ini adalah Local HMI. Local HMI berfungsi untuk perekaman, pemantauan, serta menampilkan besaran-besaran sensor dari lapis di bawahnya yaitu BCU. 3. Control Center

2.5 Fungsi SOGI 1. Fungsi Pengontrolan. Pengontrolan yang dimaksud adalah pengontrolan terhadap peralatan primer seperti PMT/Circuit Breaker (CB), PMS/Disconnecting Switch (DS), PMS Tanah/Earthing Switch (ES), Posisi Tap Trafo Tenaga dan Sistem Pendingin Trafo Tenaga. 2. Fungsi Monitoring. Monitoring di sini dimaksudkan untuk menampilkan Status Peralatan dari Gardu Induk, Alarm Gangguan dan Posisi Tap Trafo Tenaga 3. Fungsi Pengukuran. Pengukuran dilakukan terhadap Arus (I), Tegangan (V), Daya Nyata (P), Daya Reaktif (Q), Daya Kompleks (S) dan Power Factor. 4. Fungsi Pencatatan Otomatis. Pencatatan yang dilakukan berupa Pencatatan Urutan Peristiwa (Event List), Pencatatan Kondisi Gangguan (Alarm List) dan Pencatatan Trending semua besaran yang diukur. 5. Fungsi Pengiriman SCADA ke Control Center. III. BCU DALAM SISTEM GARDU INDUK 3.1 Arsitektur SOGI 3.2 1. Bay Level

2. Station Level

OTOMASI

Bay level merupakan lapisan bawah yang terdiri dari perangkat kendali bay termasuk Bay Control Unit, Bay proteksi, ethernet switch, dan perangkat penunjang lainnya. Level ini berhubungan langsung dengan perangkat utama yang ada di switchyard seperti PMT, PMS, dan sensor-sensor.

Control center merupakan pusat kendali dari sistem otomasi secara global, yaitu kendali dari beberapa Gardu Induk yang tercakup di wilayahnya. Control Center terletak di luar Gardu Induk atau di suatu tempat. Control center Gardu Induk Purbalingga terletak di Ungaran, Semarang. Dispatcher dapat melakukan kontrol terhadap peralatan di setiap GI melalui remote.

Gambar 5 Arsitektur SOGI 3.3 Protokol Komunikasi IEC 61850 IEC 61850 adalah standar internasional untuk desain otomatisasi gardu induk. IEC 61850 adalah salah satu bagian dari standarisasi protokol dan smart grid yang diatur oleh International Electrotechnical Commission (IEC). Protokol ini dapat berjalan melalui jaringan TCP/IP atau jaringan LAN pada Gardu Induk yang menggunakan Ethernet Switch berkecepatan tinggi untuk mendapatkan waktu respons yang dibutuhkan di bawah empat mili detik. 3.4 IED Bay Control Unit (BCU) Bay Control Unit (BCU) adalah perangkat yang digunakan untuk melakukan kontrol atau kendali terhadap bay-bay yang ada dalam gardu

induk. Saat ini perangkat ini sudah mengusung sistem IED (Intellegent Electronic Device). IED itu sendiri adalah perangkat elektronik canggih dengan fungsi dan kemampuan yang dapat dikonfigurasi oleh Engineer dan merupakan peralatan terdepan yang berhubungan langsung dengan peralatan di lapangan. IED berfungsi untuk melakukan remote control, telemetering, telesignal, atau proteksi dan dapat berkomunikasi dengan RTU (Remote Terminal Unit) atau Gateway menggunakan protokol standar. 1. Operasi BCU Gardu induk otomasi atau Substation Automation System merupakan gardu induk yang sudah menggunakan level otomasi dalam melaksanakan kerja pada switchyard. Sistem otomasi diperlukan karena lebih andal dalam operasinya dibandingkan dengan gardu induk konvensional. Untuk melakukan sistem otomasi, tentunya membutuhkan peralatan-peralatan yang dapat bekerja secara otomatis. Slah satu perangkat otomasi gardu induk yaitu Bay Control Unit (BCU). Semua perangkat dalam serandang dikendalikan oleh alat ini dalam hal switching. BCU akan menjalankan perangkaian instruksi yang telah tersimpan dalam pemrograman pengguna. 2. BCU GI Purbalingga BCU merupakan salah satu IED yang diperlukan dalam sistem otomasi. Adapun BCU yang digunakan dalam Sistem Otomasi Gardu Induk Purbalingga adalah: 1. 2. 3. 4. 5.

2 buah BCU Bay penghantar Mrica 2 buah BCU Bay penghantar Rawalo 1 buah BCU Bay Trafo I – 60 MVA 1 buah BCU Bay Kopel 3 buah BCU spare

Gambar 6 Front Panel BCU Keterangan: 1. Display/Mimic Digunakan untuk menggambarkan status peralatan HV(High Voltage) pada Bay penghantar tersebut, kursor akan berkedip untuk menunjukkan peralatan HV (High Voltage) yang di kontrol. 2. Kunci terdiri dari : a) Remote / Lokal Pilihan untuk operasi peralatan HV, dari HMI SICAM atau lokal BCU. Kunci posisi LOKAL, berarti melalui BCU. Posisi lokal hanya dipakai pada saat test dan pemeliharaan atau apabila ada masalah dengan sistem kontrol melalui HMI SICAM. Kunci di posisi REMOTE, berarti melalui HMI SICAM. Pada operasi normal, kunci harus selalu pada posisi REMOTE. b) Normal / Test Kunci pada posisi NORMAL, berarti interlock secara software untuk rangkaian kontrol di aktifkan. Dalam operasi normal harus selalu dalam posisi

NORMAL dan anak kuncinya dicabut. Kunci pada posisi TEST, berarti interlock secara software untuk rangkaian kontrol di nonaktifkan. Posisi TEST hanya diperbolehkan pada saat pemeliharaan atau pengujian. Di posisi TEST anak kunci tidak dapat dicabut. 3. Indikator Lampu Indikator lampu memberikan informasi pada display mimic mengenai status atau keadaan. 1. Q0 not in remote 2. Q1 not in remote 3. Q2 not in remote 4. Q9 not in remote 5. CB Failure 6. Trip coil failure 7. Lock out operated 8. AC MCB Trip 9. DC MCB Trip 10. MK MCB Trip 11. DS motor supplay failure 12. Bus transfer 13. 21 Trip 14. Goose Failure

2. Keypad Close / Open (untuk mengeksekusi peralatan tengangan tinggi) 3. F1 (untuk melihat EVENT LOG (urutan kejadian pada BCU) 4. F2 (untuk melihat pengukuran (Amp, MW, MVAR, kV) 5. Enter (untuk menjawab konfirmasi pada suatu proses) 6. Esc (untuk keluar dari menu yang sedang tampil) 7. CTRL (untuk langsung masuk ke menu kontrol) 8. LED (untuk reset lampu indikasi) 9. MENU (masuk ke pilihan menu) 10. F3 (spare) 11. F4 (spare) 3. Antarmuka Interface)

Manusia

Dalam sebuah sistem, antarmuka pengguna dengan perangkat diperlukan agar operator dapat dengan mudah mengoperasikan mesin sistem. Bahasa mesin dan indikatorindikator akan ditampilkan secara user-friendly melalui antarmuka HMI (Human Machine Interface). Tujuan dibuatnya HMI adalah untuk memudahkan dalam operasi karena manusia dapat dengan mudah memahami dengan tampilan dam bahasa yang lebih manusiawi.

Gambar 8 HMI GI Purbalingga Gambar 7 Contoh BCU Display 4. Tombol / keypad terdiri dari : 1. Keypad tanda panah (untuk menggerakkan kursor di display)

(Human

4. Fungsi HMI 1. Supervisi 2. Kontrol 3. Perekaman data

5. Operasi Manuver Manuver adalah proses pengalihan beban karena suatu alasan tertentu misalnya pemeliharaan, perbaikan, atau alasan yang lain. Proses manuver melibatkan banyak pihak yang berperan mulai dari dispactcher di control center sampai petugas Jargi pada gardu induk. Proses manuver dilakukan secara remote melalui sistem SCADA yang dikendalikan oleh dispatcher. Pengawas manuver dan dispactcher saling berkomunikasi agar tidak proses berjalan dengan lancar. Proses pengalihan beban atau manuver dapat dipantau melalui komputer HMI atau panel depan BCU. Proses ini biasanya akan melakukan pembukaan atau penutupan baik PMT (Circuit breaker) maupun PMS (Disconnecting Switch). Dalam proses ini BCU berperan dalam memberikan perintah kepada peralatan yang ada di serandang(switchyard) untuk melakukan switching. Di samping itu IED proteksi akan memonitor apabila terjadi kegagalan.

Gambar 9 Laporan Manuver Pada gambar di atas diakukan pemeliharaan pada trafo 1. Urutan manuver yang dilakukan pertama kali adalah membuka PMT incoming. PMT harus dibuka pertama kali karena PMT merupakan pemutus tenaga bertenggangan tinggi sehingga PMT merupakan perangkat yang paling aman untuk memutus tenaga. Setelah PMT pada beban diputus, selanjutnya yaitu PMT pada trafo. Hal ini karena trafo sudah tidak berbeban sehingga akan aman. Yang terakhir yaitu

pembukaan PMS yang terhubung ke rel atau bus bar. Pemutusan PMS dilakukan terakhir karena bay dalam kondisi tanpa beban, sehingga tidak akan terjadi loncatan bunga api ketika PMS dibuka. Proses manuver ini sepenuhnya dilakukan oleh dispatcher di control center Ungaran, Semarang. Petugas pengawas manuver mencatat waktu manuver untuk pelaporan ke PLN. Setelah proses manuver selesai, pengerjaan seperti perbaikan, pemeliharaan baru bisa dilakukan. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Sistem Otomasi Gardu Induk (SOGI) merupakan Suatu sistem untuk mengatur penyaluran listrik, Otomasi terdiri dari peralatan proteksi, kontrol dan pengukuran yang dapat berkomunikasi satu sama lain baik secara lokal maupun secara remote. 2. Beberapa hal yang perlu diperhitungkan dalam pengoperasian sistem tenaga listrik antara lain adalah security system, power quality dan cost. Untuk memenuhi tuntutan tersebut diperlukan tindakan yang cepat dan tepat. Untuk itu dibutuhkan kemampuan operator yang tinggi, peralatan yang andal dan mempunyai respons yang cepat serta memberikan indikasi dan warning yang sesuai. 3. IED (Intellegent Electronic Device) merupakan peralatan yang menggabungkan satu atau lebih prosesor, dengan kemampuan untuk menerima atau mengirim data/kontrol dari atau ke, sumber eksternal, misalnya electronic multifunction meter, relay digital, kontroler. Peralatan mampu mengeksekusi satu atau lebih logical node yang ditentukan dalam sebuah konteks tertentu dan dibatasi oleh antarmukanya. 4. BCU (Bay Control Unit) adalah perangkat yang digunakan untuk melakukan kontrol atau kendali terhadap bay- bay yang ada dalam gardu induk melalui modul input dan modul output yang ada.

5. HMI (Human Machine Interface) pada Sistem Otomasi Gardu Induk merupakan antarmuka yang menjembatani manusia dengan mesin kontrol, sehingga operator dapat dengan mudah memahami dan mempermudah dalam melakukan suatu tugas seperti switching, monitoring, perekaman data kejadian (Event Logger), dan sebagainya. 4.2 Saran 1. Dalam melaksanakan kerja praktik sebaiknya dilakukan pada saat ada perbaikan atau pemeliharaan objek yang dikaji sehingga pemahaman dan pengalaman terhadap objek penelitian cukup dalam. 2. Adanya fasilitas teknis bagi mahasiswa yang melakukan kerja praktik atau bimbingan di Gardu Induk 150Kv Purbalingga, seperti : ruangan khusus bagi mahasiswa kerja praktik atau magang. 3. Sebaiknya dalam ada pembimbing khusus atau trainer yang khusus menagani magang atau kerja praktik sehingga lebih efisien dan peserta kerja praktik atau magang tidak terbengkalai. DAFTAR PUSTAKA Kemendikbud.2013.Gardu Induk.BSE: Jakarta Selatan Sulistiono, A. 2013. “Protokol Komunikasi”.(Online). Diakses 1 Juni 2016. http://www.arisulistiono.com/2013/04/ap akah-protokol-komunikasiitu.html#.V19KHI9OLIW PT. PLN (Persero).2014. Buku Pedoman Pemeliharaan Sistem Otomasi Gardu Induk PT. PLN (Persero): Jakarta Selatan PT. PLN (Persero).2009. Teleinformasi data Untuk Pemeliharaan Instalasi Sistem tenaga Listrik. PT. PLN (Persero): Jakarta Selatan PT. PLN (Persero).2009. Pengenalan SOGI. PT. PLN (Persero): Jakarta Selatan Siemens AG.2015. SIPROTEC Multi-Functional Relay With local Control. Siemens: Germany...