PERANCANGAN SISTEM PROTEKSI OVER CURRENT RELE DIGITAL BERBASIS FUZZY LOGIC Erick Seva 1 *, Ir. Cahayahati, M.T. 1, Ir. Ija Darmana, M.T.

Transkripsi

1 PEANCANGAN IEM POEKI OVE CUEN ELE DIGIAL BEBAI FUZZY LOGIC Erick eva 1 *, Ir. Cahayahati, M.. 1, Ir. Ija Darmana, M Jurusan eknik Elektro, Fakultas eknologi Industri Universitas Bung Hatta Erick_seva@yahoo.com ABAK Pada sistem tenaga listrik diperlukan kecepatan, ketepatan dan kemampuan pengaman bekerja apabila terjadi suatu gangguan yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan sistem tenaga. sistem proteksi digital adalah sistem proteksi ini terdiri dari hardware dan software. oftware sistem proteksi adalah seperangkat sistem yang dibuat dengan teknik fuzzy logic yang diprogram dan diupload ke dalam hardware mikrocontroller. istem proteksi digital yang dirancang dengan teknik fuzzy logic adalah over current rele digital yang dapat mendeteksi gangguan arus lebih pada sistem 3 phasa. Dalam perancangan alat ini ditujukan untuk memudahkan kerja dari Over Current ele digital apabila terjadi arus gangguan, setiap kenaikan arus yang terjadi pada sistem maka rele akan lebih cepat memerintahkan PM untuk trip dengan membandingkan sesuai waktu settingannya. Arus gangguan akan tetap dieksekusi oleh sistem fuzzy untuk dilakukan pengamanan namun tetap membandingkan tingkat arus ganguan dengan lamanya waktu trip. ingkat arus gangguan berdasarkan arus lebih yang terjadi pada sistem. ujuan dari Penelitian ini yang berhubungan dengan pembuatan alat proteksi digital Over current rele dengan menggunakan fuzzy logic yaitu : Untuk merancang pembuatan alat proteksi digital arus lebih dengan menggunakan fuzzy logic sebagai pengaman gangguan arus lebih pada sistem 3 phasa. Untuk membuat suatu alat sistem proteksi digital yang pada saat terjadi gangguan dapat menampilkan besarnya arus gangguan yang terjadi pada suatu sistem yang terganggu serta menampilkan lamanya waktu trip pada setiap gangguan. Fuzzy logic adalah metode pemecahan masalah dengan beribu-ribu aplikasi dalam pengendali yang tersimpan dan pemrosesan informasi pada suatu system yang tertanam pada microcontroller. ystem fuzzy menyediakan cara sederhana untuk mengambarkan kesimpulan pasti dari informasi yang ambigu atau samar-samar atau kurang tepat. Key words : Over Current ele, AD736, Amega 16, Fuzzy Logic. 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Perkembangan yang pesat pada sistem tenaga listrik baik dalam ukuran dan kompleksitasnya membutuhkan relay proteksi yang handal untuk memproteksi peralatanperalatan listrik akibat gangguan. alah satu gangguan yang terjadi adalah gangguan arus lebih, sehingga dapat merusak peralatan. elay proteksi konvensional terdiri dari relay tipe elektromagnetik dan tipe statik. elay tipe elektromagnetik mempunyai beberapa kekurangan seperti penambahan beban untuk trafo ukur, waktu operasi yang lama, permasalahan kontak dan lain-lain. Karena relay type ini dapat mengalami kerusakan dengan cepat keadaan ini dapat membahayakan sistem tenaga listrik. Penggunaaan relay tipe statik dapat memecahkan beberapa permasalahan pada penggunaan relay tipe elektromagnetik. istem digital dapat diaplikasikan sebagai relay proteksi. elay proteksi yang berbasiskan sistem digital mempunyai beberapa keunggulan dari relay tipe konvensional. Diantara keunggulan relay proteksi digital ini adalah respon yang cepat terhadap gangguan, keakuratan terhadap perhitungan, fleksibel serta dapat berkoordinasi dengan baik. Pada saat ini penggunaan sistem digital sebagai relay menggunakan sistem digital yang kompleks. perancangan sistem proteksi arus lebih menggunakan fuzzy logic dimana perancangan ini dilengkapi dengan indikator waktu trip terhadap tingkat tingginya arus gangguan untuk

2 memproteksi gangguan pada sistem dengan tegangan 220 volt dalam bentuk prototype 1.2. ujuan ujuan dari Penelitian pembuatan alat system proteksi digital over current rele digital dengan mengunakan fuzzy logic yaitu : Untuk merancang pembuatan alat proteksi digital arus lebih dengan menggunakan fuzzy logic sebagai pengaman ganguan arus lebih. istem proteksi digital yang dibuat pada perancangan ini adalah sistem yang pada saat terjadi gangguan dapat menampilkan besarnya arus gangguan yang terjadi pada sistem yang terganggu serta menampilkan lamanya waktu trip pada setiap gangguan Batasan Masalah Untuk mencapai tujuan diatas dalam penelitian ini dilakukan pembatasan masalah dengan ruang lingkup sebagai berikut : - Perancangan rele arus lebih dengan fuzzy logic digunakan untuk mengamankan gangguan arus lebih pada sistem 3 phasa. Untuk pengujian arus lebih pada sistem over current rele digital dengan fuzzy logic dilakukan dengan penambahan beban. - Perancangan rele arus lebih dengan fuzzy logic digunakan pada tegangan 220 Volt AC. - Penampilan waktu trip terhadap arus gangguan yang terjadi pada sistem proteksi sederhana. 2. injauan Pustaka Pada penelitian ini penulis mencari acuan materi buku dan pada riset-riset sebelumnya, seperti yang tercantum dibawah in : 1. Amanah Kurniawati Ir. Juningtyastuti Mochammad Facta,, M Jurusan eknik Elektro Fakultas eknik Universitas Diponegoro. Dalam jurnalnya menjelaskan tentang evaluasi koordinasi rele proteksi pada feeder distribusi terhadap kemungkinan gangguan symphathetic tripping pada gangguan satu phasa saluran ke tanah. 2. Carwoto, Program tudi eknik Informatika MIK, emarang. Dalam jurnalnya menjelaskan tentang pemilihan fungsi proteksi dan perhitungan setting rele digital mcx-913 untuk proteksi transformator 11,5 kv. rele digital mcx-913 adalah jenis rele static berbasis moicrocontroller untuk keperluan proteksi peralatan system tenaga listrik, kelebihan rele ini antara lain adalah kemampuannya untuk mengoperasikan beberapa fungsi proteksi sekaligus dan menyimpan nilai settingnya. 3. Heru Dibyo Laksono, M. Nasir oni, Jurusan eknik Elektro. Universitas Andalas, Padang. Dalam jurnalnya menjelaskan tentang perancangan dan implementasi relay arus lebih sesaat berbasis microcontroller dimana system digital dapat diaplikasikan sebagai relay proteksi yang berbasiskan system. elay digital memiliki beberapa keunggulan dari relay tipe konvensional. Diantara keunggulan relay proteksi digital ini adalah respon yang cepat terhadap gangguan, keakuratan dalam perhitungan, fleksibel serta dapat berkoordinasi dengan baik. 4. Dani Brami Purwosetyo, Margo Pujiantara, Heri uryoatmojo Jurusan eknik Elektro. urabaya. Dalam jurnalnya menjelaskan tentang koordinasi proteksi rele arus lebih dengan metode fuzzy logic menggunakan plant P KPI (Kaltim Parna Industri). 2

3 3. Metodologi Penelitian Ini Meliputi : 1. Identifikasi masalah gangguan untuk perancangan proteksi arus lebih dengan menggunakan logika fuzzy. 2. Perancangan Hardware meliputi - angkaian Current ransformer - angkaian Pengubah arus ketegangan dengan menggunakan Op-Amp pembanding. - Modul mikrocontroller - erta perancangan konstruksi dan rangkaian pendukung lainnya 3. Perancangan software meliputi : - Perancangan rele arus lebih digital dengan fuzzy logic. 4. Pengujian alat Dalam tahap ini pengujian yang akan dilakukan adalah : 1. Pengujian Pengubah arus ketegangan dengan menggunakan rangkaian Op-Amp pembanding. 2. Pengujian microcontroller dengan menggunakan LCD 3. Pengujian arus hubung singkat 4. Pengambilan Data etelah dilakukan pengujian alat, maka dari hasil pengujian tersebut akan didapatkan data-data yang mana data-data tersebut dapat dijadikan acuan dari setingan awal pada pengujian alat. 5. Analisa Analisa dilakukan untuk membuktikan kebenaran dari data yang didapat pada hasil pengujian perancangan rele arus lebih dengan logika fuzzy dengan rumus yang digunakan apakah nilai dari hasil pengujian sama atau tidaknya dengan rumus. 6. Penulisan laporan Penulisan laporan berdasarkan pada hasil pengujian sistem yang telah dilakukan pada perancangan alat yang dibuat. 4. Hasil Pengujian dan Analisa Cara pengujian kerja sistim Proteksi Over Current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. Pada awal system proteksi over current rele digital dengan mnggunakan fuzzy logic dihidupkan system akan menampilkan pada LCD setting arus yang digunakan, waktu jeda serta menampilkan trip yang terjadi pada PM. Gambar ampilan LCD Pada aat Awal Dihidupkan Pengaturan etting Arus ecara Manual. Gambar Pengaturan setting arus secara manual pada system proteksi over current rele digital 3

4 Apabila ingin mengatur setting arus dan waktu pada system proteksi over current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic secara manual, kita dapat menekan tombol Menu terlebih dahulu kemudian atur setting arus maksimal yang diinginkan. Dengan menekan tombol UP dan setting arus minimal dengan menekan tombol Down maka secara otomatis system proteksi over current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic langsung bekerja menyesuaikan setting arus yang sudah kita atur pada phasa,,. Pengujian yang akan dilakukan pada system proteksi over current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic adalah pengujian arus lebih pada system 3 phasa dimana pada masing-masing pengujian akan ditentukan berapakah besar arus gangguan yang terjadi pada system yang terganggu. Pada setiap pengujian akan dibandingkan lama PM akan trip apabila terjadi arus gangguan. Pengujian yang akan dilakukan pada system proteksi over current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic adalah pengujian arus lebih pada system 3 phasa dimana pada masingmasing pengujian akan ditentukan berapakah besar arus gangguan yang terjadi pada system yang terganggu. Pada setiap pengujian akan dibandingkan lama PM akan trip dengan menggunakan fuzzy logic apabila terjadi arus gangguan. Pada gambar 4.2. dapat dilihat bentuk dari pengujian over current rele digital berbasis fuzzy logic dengan menggunaka beban lampu. Potensial ransformer BEBAN LAMPU N N ele OC Digital N N Gambar 4.2. angkaian Pengujian Ac C P M B E B A N pada gambar pengujian 4.2. beban yang digunakan pada pengujian tersebut adalah beban lampu pijar dan beban lampu L. Dimana masing-masing lampu ang. I/V OC DIGIAL ADC Program Fuzzy Logic memiliki daya yang berbeda-beda, beban lampu pijar memiliki daya 100 watt dan beban lampu L memiliki daya 40 watt. Hasil dari pengujian over current relay digital dengan menggunakan fuzzy logic ini dapat dilihat pada tabel 4.1. sampai dengan tabel 4.4. AMEGA16 Gambar 4.1. angkaian Over current rele digital berbasis fuzzy logic Pada gambar 4.1. merupakan rangkaian pengujian dari sistem proteksi over current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic. 4

5 able 4.1. Pengujian ele Arus Lebih Digital Pada ystem 3 Dengan setting arus 1 Amper No etting Beban Lampu (Watt) Kerja ele Keterangan Arus Waktu Detik 1. 1 A 10 s ele idak 2. 1 A 10 s ele 3. 1 A 10 s ele idak 4. 1 A 10 s ele idak 5. 1 A 10 s ele 6. 1 A 10 s ele 7. 1 A 10 s ele 8. 1 A 10 s ele 9. 1 A 10 s ele A 10 s ele abel 4.2. Pengujian ele Arus Lebih Digital Pada ystem 3 Dengan etting Arus 2 Amper No etting Beban Lampu (Watt) Kerja ele Keterangan Arus Waktu Detik 1. 2 A 10 s ele idak 2. 2 A 10 s ele idak 3. 2 A 10 s ele idak 4. 2 A 10 s ele 5. 2 A 10 s ele 6. 2 A 10 s ele 7. 2 A 10 s ele 8. 2 A 10 s ele 9. 2 A 10 s ele A 10 s ele Arus abel 4.3. Pengujian ele Arus Lebih Digital Pada ystem 3 Dengan setting arus 3 Amper No etting Beban Lampu (Watt) Kerja ele Keterangan Arus Waktu Detik 1. 3 A 10 s ele idak 2. 3 A 10 s ele idak 3. 3 A 10 s ele idak 4. 3 A 10 s ele idak 5. 3 A 10 s ele idak 6. 3 A 10 s ele 7. 3 A 10 s ele 8. 3 A 10 s ele 9. 3 A 10 s ele A 10 s ele Arus Arus abel 4.4. Pengujian ele Arus Lebih Digital Pada ystem 3 Dengan setting arus 4 Amper No etting Beban Lampu (Watt) Kerja ele Keterangan Arus Waktu Detik Arus 1. 4 A 10 s ele idak 2. 4 A 10 s ele idak 3. 4 A 10 s ele idak 4. 4 A 10 s ele idak 5. 4 A 10 s ele idak 6. 4 A 10 s ele idak 7. 4 A 10 s ele idak 8. 4 A 10 s ele idak 9. 4 A 10 s ele idak A 10 s ele Pada table 4.11 s/d table 4.14 dapat dilihat bagaimana prinsip kerja system fuzzy yang mana fuzzy disini berkerja dengan cara membandingkan setiap kenaikan arus dengan setingan waktu. Pada system over current rele digital dengan mengunakan fuzzy logic apabila rele merasakan adanya kenaikan arus pada system melebihi arus settingannya maka rele akan memerintahkan PM untuk trip sesuai dengan kenaikan arus yang terjadi pada system, semakin besar arus yang terjadi pada system yang terganggu, maka waktu PM untuk trip dari system yang terganggu akan semakin cepat. Pada table 4.11 dapat dilihat bahwa pada saat settingan arus 1 amper dan settingan waktu jeda rele 10 detik, apabila rele merasakan arus yang terjadi pada system sebesar 1 Amper maka PM akan memerintahkan rele untuk melepas dalam waktu 1.5 detik, apabila perubahan arus semakin besar 1.4 amper maka rele aka melepas lebih cepat lagi selama waku 0.25 detik. Pada pengujian prinsip kerja fuzzy logic terhadap besarnya arus gangguan dan lamanya waktu trip dilakukan untuk mengetahui perbandingan kenaikan Arus dengan waktu yang dibutuhkan pada PM untuk trip. Data hasil pengujian ini dapat dilihat pada abel 4.11 s/d tabel

6 5. Kesimpulan Dari hasil perancangan alat istem Proteksi Over Currentt ele Digital Dengan Menggunakan Fuzzy logic ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan mikrocontroler AMega 16 tidak diperlukan lagi komponen atau rangkaian ADC dan rangkaian penguat tegangan dari sensor LM35 karena resolusi ADC AMega 16 adalah 16 bit dan tegangan referensi yang digunakan 5 volt, jadi nilai terkecil yang dapat terbaca mikrocontroler melalui out analog adalah 5,4 mv. 2. Dengan system proteksi over current rele digital dengan fuzzy logic, system dapat memerintah PM untuk memutus tanpa harus menunggu waktu setting rele tersebut terpenuhi. Fuzzy disini bekerja apabila kita berikan setting waktu pada rele adalah 10 detik, fuzzy dapat membandingkan kerja dari system dari 0-10 detik. Jadi furzzy dapat memerintah PM untuk memutus dari 0-10 detik jadi fuzzy bekerja antara range yang diberikan pada system. 3. Kelebihan dari rele proteksi over current digital dengan menggunakan fuzzy logic dengan rele analog adalah pada system fuzzy rele dapat disetting tanpa perlu diberikan penambahan pada system. sedangkan pada analog. Apabila disetting untuk mengukur arus yang lebih besar, maka harus dilakukan penambahan pada system. 4. ystem proteksi over current current rele digital dengan menggunakan fuzzy logic tidak dapat digunakan untuk memproteksi ganguan hubung singkat, karena pada saat pengujian arus hubung singkat, arus yang terjadi jauh lebih besar dan lebih cepat sehingga menyebabkan kerusakan pada system proteksi over current rele dengan mengunakan fuzzy logic. 6. Daftar Pustaka 1. Abdurrahman Ghifari, Jurusan eknik Elektro Fakultas eknik Universitas Diponegoro, Pengujian Over Current elay. emarang 2. Amanah Kurniawati Ir. Juningtyastuti Mochammad Facta,, M Jurusan eknik Elektro Fakultas eknik Universitas Diponegoro Evaluasi Koordinasi ele Proteksi Pada Feeder Distribusi erhadap Kemungkinan Gangguan ymphathetic ping Pada Gangguan atu aluran Ke anah. 3. Budi Wirawan, 2010, etting Koordinasi Over Current ele Pada ravo 60 MVA 150/20 kv Dan Penyulang 20 kv. Universitas Mercu Buana, Jakarta. 4. Cahayahati, Mirza Zoni M, Jurusan eknik Elektro Fakultas eknik Universitas Bung Hatta, Perancangan ele Arus Lebih Dengan Karakteristik Invers Berbasis Microcontroller Atmega Carwoto, Pemilihan Fungsi Proteksi Dan Perhitungan etting ele Digital MCX-913 untuk proteksi transformator 11,5 KV. 6. Heru Dibyo Laksono, M. Nasir oni, Perancangan dan implementasi rrelay arus lebih sesaat berbasis microcontroller. 7. Irfan Affandi, 2009, Analisa etting elay Arus Lebih Dan elay Gangguan anah Pada Penyulang adewa di GI Cawang. Universitas Indonesia komponenkomponen elektronika 9. mikrokontroller Amega16 6