Kata kunci : SMS, Gardu Distribusi, PLN, Monitoring

Transkripsi

1 ABSTRAK Gardu distribusi merupakan komponen utama dari sistem distribusi tenaga listrik. Monitoring arus beban pada gardu distribusi harus dilakukan secara berkala untuk mencegah terjadinya gangguan. PLN sebagai penyedia kebutuhan listrik di Indonesia masih menggunakan cara konvensial dalam memonitoring arus beban yaitu dilakukan dengan datang ke lokasi dan langsung mengambil data. Jarak setiap gardu distribusi yang jauh serta waktu beban puncak yang berbeda-beda menghambat petugas dalam monitoring arus beban. Solusi untuk membantu meringankan petugas adalah suatu sistem monitoring arus beban pada gardu distribusi yang dapat dikontrol petugas dengan menggunakan SMS. Sistem monitoring arus beban merupakan sebuah alat yang akan diintegerasikan pada gardu distribusi. Metode pembacaan arus beban menggunakan sensor arus YHDC SCT V. Nilai arus beban yang dibaca dan dikonversi oleh sensor, informasi waktu dan tanggal secara real time ditampilkan pada LCD. Alat ini dapat melakukan monitoring arus beban berdasarkan perintah yang dikirimkan petugas melalui SMS. Petugas akan secara otomatis mendapat SMS balasan informasi nilai arus beban masing-masing fasa pada gardu distribusi. Pada alat ini terdapat sistem data logger yang dapat digunakan untuk merekam perubahan arus beban pada gardu distribusi serta terdapat sistem notifikasi yang akan secara otomatis memberikan SMS peringatan saat arus beban mencapai batas maksimal dan minimal yang ditetapkan. Pengimplementasian sistem monitoring arus beban dilakukan pada gardu distribusi KA-0298 pada jurusan I yang mensuplai Laboratorium Teknik Elektro Universitas Udayana. Perintah yang dikirim dengan kode CEKARUS dapat diterima dan direspon oleh sistem monitoring arus beban sesuai dengan perencanaan. Sistem data logger yang dirancang mampu menyimpan data arus beban pada gardu distribusi setiap satu jam. Kata kunci : SMS, Gardu Distribusi, PLN, Monitoring viii

2 ABSTRACT Distribution substation is the main component of the electricity distribution system. Monitoring the at the load current at the distribution substation should be done regularly to prevent disturbance. PLN as a provider of electricity needs in Indonesia are still using the conventional method in monitoring the load current is carried by coming to the location and retrieve data. The distance of each distribution substation is much with different peak load time inhibit the officer in monitoring load current. Solutions to help the officer is a monitoring load current distribution substation system that can be controlled the officer using SMS. Current load monitoring system is an instrument that will be integrated in the distribution substation. The reading method of load current using YHDC SCT V current sensor. Load current value is read and converted by the sensor, time and date information in real time display on LCD. This instrument can monitor the load current based on command by the officer via SMS. The officer will automatically receive a reply SMS load current value information of each phase in the distribution substation. In this instrument there is a data logger system which can be used to record the changes load current of distribution substation and there is a notification system that will automatically give a warning SMS when the load current reaches the maximum and minimum limit set. Implementation of the current load monitoring system carried on the distribution substation KA-0298 on the direction I which supplies The Electrical Engineering Laboratory of the Udayana University. Command sent by code CEKARUS can be received and responded the load current system according to plan. Data logger designed system capable of storing data the load current of distribution substation per hour. Keyword : SMS, Distribution Substation, PLN, Monitoring ix

3 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL DEPAN... i HALAMAN SAMPUL DALAM... ii LEMBAR PERSYARATAN GELAR... iii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iv LEMBAR PENGESAHAN... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi ABSTRAK... viii ABSTRACT... ix DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Gardu Distribusi Tenaga Listrik GSM (Global System For Mobile Communication) SMS (Short Message Service) Data Logger Syarat Alat Ukur Blok Diagram Hardware... 9 x

4 2.6.1 Arduino Arduino Mega Modul IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Fitur Fitur dari IComSat v 1.1 SIM900 GSM/GPRS Modul Micro SD Card Modul RTC (Real Time Clock) AC Current Sensor SCT LCD (Liquid Crystal Display) Dioda Voltage Regulator Arduino IDE BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber Data Jenis Data Metode Pengumpulan Data Bahan Peralatan Kerja Pemodelan Sistem Metode Rancang Bangun Sistem Monitoring Arus Beban Pada Gardu Distribusi Menggunakan Short Message Service Perancangan Perangkat Keras Perancangan Rangkaian Power Supply Perancangan Rangkaian Sensor Arus AC Perancangan Rangkaian Data Logger Perancangan Rangkaian RTC Perancangan Rangkaian LCD Perancangan Rangkaian Mikrokontroler xi

5 3.6.2 Perancangan Perangkat Lunak Diagram Alir (Flowchart) Alur Kerja Monitoring Arus Beban Gardu Distribusi BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sistem Monitoring Arus Beban Pada Gardu Distribusi Hasil Perancangan Penjelasan Gambar Pada Sistem Monitoring Arus Beban Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Power Supply Pengujian Stabilitas Tegangan Pengujian Konsumsi daya Listrik Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Mikrokontroler Pengujian dan Pembahasan Rangkaian LCD Pengujian dan Pembahasan Rangkaian RTC Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Data Logger Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Arus Pengujian Sistem Monitoring Sebagai Alat Ukur Pengujian dan Pembahasan Modul IComSat v1.1-sim900 GSM GPRS Pengujian Keseluruhan Sistem Pengujian Pengecekan Arus Beban Menggunakan SMS Pengujian Data Logger Arus Beban Pada Gardu Distribusi Pengujian Notifikasi Arus Beban Dalam Keadaan Mencapai Batas Maksimal dan Minimal yang Ditetapkan BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xii

6 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Line Diagram Gardu Distribusi... 5 Gambar 2.2 Proses Data Logger... 7 Gambar 2.3 Blok Diagram Rangkaian... 9 Gambar 2.4 Arduino Mega Gambar 2.5 IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS Shield for Arduino Gambar 2.6 Modul Micro SD Card Gambar 2.7 Modul RTC (Real Time Clock) Gambar 2.8 Skema Transformator Arus Gambar 2.9 AC Current Sensor SCT Gambar 2.9 LCD (Liquid Crystal Display) Gambar 2.10 Voltage regulator Gambar 3.1 Pemodelan Sistem Gambar 3.2 Blok Diagram Rangkaian Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Arus AC Gambar 3.5 Rangkaian Data Logger Gambar 3.6 Rangkaian RTC Gambar 3.7 Rangkaian LCD Gambar 3.8 Tampilan Awal Software Arduino IDE Gambar 3.9 Diagram Alir (Flowchart) Program Utama Gambar 3.10 Alur Kerja Monitoring Arus Beban Gardu Distribusi Gambar 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Gambar 4.2 Tampak Samping Siatem Monitoring Arus Beban Gambar 4.3 Pengukuran Tegangan Keluaran Pada IC LM Gambar 4.4 Pengujian Konsumsi Daya Listrik Secara Keseluruhan Gambar 4.5 Pengujian Konsumsi Daya Listrik Pada Rangkaian Utama Gambar 4.6 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Gambar 4.7 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler 43 xiii

7 Gambar 4.8 Blok Diagram Pengujian Rangkaian LCD Gambar 4.9 Tampilan LCD Pengujian Rangkaian LCD Gambar 4.10 Blok Diagram Pengujian Rangkaian RTC Gambar 4.11 Hasil Pengujian Rangkaian RTC Gambar 4.12 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Data Logger Gambar 4.13 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Data Logger Gambar 4.14 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus Gambar 4.15 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Arus Gambar 4.16 Blok Diagram Pengujian Modul IComSat v1.1-sim900 GSM GPRS Gambar 4.17 SMS Balasan Yang Dikirim Modul IComSat v1.1-sim900 GSM GPRS Gambar 4.18 Blok Diagram Pengujian Pengecekan Arus Beban Menggunakan Pesan Singkat Gambar 4.19 Penempatan Sistem Monitoring Arus Beban Gambar 4.20 Tampilan SMS Yang Dikiri Petugas Gambar 4.21 Respon Alat Saat Menerima Dan Mengirim SMS Gambar 4.22 Tampilan SMS Yang Diterima Petugas Gambar 4.23 Pengujian Data Logger Arus Beban Gambar 4.24 File Data Logger Yang Tersimpan Pada SD Card Gambar 4.25 Grafik Perubahan Nilai Arus Beban Pada Gardu Distribusi Gambar 4.26 Tampilan LCD Untuk Respon Alat Keadaan Arus Beban Mencapai Batas Minimal Gambar 4.27 Tampilan SMS Yang Diterima Petugas Gambar 4.28 Tampilan LCD Untuk Respon Alat Keadaan Arus Beban Mencapai Batas Maksimal Gambar 4.29 Tampilan SMS Yang Diterima Petugas xiv

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Hubungan Pin pada Rangkaian Data Logger Tabel 3.2 Hubungan Pin pada Rangkaian Mikrokontroler Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan Keluaran Rangkaian Power Supply Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus Secara Keseluruhan Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus Pada Rangkaian Utama Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Arus YHDC SCT V 56 Tabel 4.5 Hasil Data Logger Arus Beban Gardu Distribusi xv

9 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ADC ATcommand AVR CISC CMOS DC E EEPROM ETSI FeCl3 GND GPRS GSM I/O I 2 C IC ICSP IDE KB KΩ LED LCD Mhz MISO MOSI Ω PCB PHB PLN PWM PWK R/W RAM SMD SD Card ROM RS RTC = Analog Digital Converter = Attention Command = Alf and Vegard RISC = Complex Instruction Set Computer = Complementary Metal Oxide Semiconductor = Direct Current = Enable = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory = European Telecomunication Standards Institute = Fericlorida = Ground = General Packet Radio Service = Global System for Mobile communication = Input Output = Inter-Integrated Circuit = Integrated Circuit = In-Circuit Serial Programing = Integrated Development Environment = KiloByte = Kilo Ohm = Light Emitting Dioda = Liquid Crystal Display = MegaHertz = Master Input/Slave Output = Master Output/Slave Input = Ohm = Printing Circuit Board = Panel Hubung Bagi = Perusahaan Listrik Negara = Pulse Width Modulation = Power Key = Read or Write = Random Acces Memory = Surface Mount Device = Secure Digital Card = Read Only Memory = Register Select = Real Time Clock xvi

10 RX = Receiver SC = Service Center SCK = Serial Clock SCL = Serial Clock SCT = Split-core Current Transformer SDA = Serial Data SIM = Subscriber Identity Module SMS = Short Message Service SMSC = Short Message Service Centre SPI = Serial Peripheral Interface SRAM = Static Random Access Memory TM = Tegangan Menengah TR = Tegangan Rendah TX = Transmitter UART = Universal Asynchronous Receiver-Transmitter USART = Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter USB = Universal Serial Bus V = Volt Vc = Circuit Voltage VCC = Voltage Common Collector Vdc = Direct Voltage XTAL = Crystal µf = mikrofarad xvii

11 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Jadwal Kegiatan Lampiran 2 Rincian Biaya Lampiran 3 Data Sheet Arduino Mega Lampiran 4 Data Sheet YHDC SCT V Lampiran 5 Data Sheet IComSat v1.1-sim900 GSM GPRS Lampiran 6 Data Sheet IC LM78XX Lampiran 7 Data Sheet LCD 20x Lampiran 8 Data Sheet Modul RTC Lampiran 9 Data Sheet Modul Micro SD Card xviii

12 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tenaga listrik merupakan kebutuhan pokok untuk menunjang kehidupan manusia seperti kegiatan rumah tangga, pendidikan, pemerintahan, industri dan lain sebagainya. Untuk menjamin ketersediaan tenaga listrik maka diperlukan sistem monitoring dalam pendistribusian tenaga listrik. Monitoring yang baik dibutuhkan pengawasan secara realtime (Prasetya,2011). Gardu distribusi merupakan komponen dari sistem distribusi tenaga listrik yang memegang peranan penting pada kontinyuitas suplai tenaga listrik ke konsumen. Pemeriksaan fisik dan pengukuran arus beban pada gardu distribusi harus dilakukan secara berkala sebagai langkah pemantauan (monitoring) gardu distribusi untuk mencegah terjadinya gangguan pada gardu distribusi. Dari hasil monitoring dapat juga diketahui lebih awal kondisi transformator pada gardu distribusi apakah masih dalam kondisi normal atau OB (Over Blast) / kelebihan beban. Bagian Operasi dan Pemeliharaan merupakan bidang bentukan PLN yang memiliki tugas memonitoring arus beban gardu distribusi secara rutin. Kenyataan di lapangan, petugas Bagian Operasi dan Pemeliharaan mengalami kendala dalam melaksanakan tugasnya, karena selama ini monitoring arus beban pada gardu distribusi masih menggunakan cara konvensional yaitu dilakukan dengan datang ke lokasi dan langsung mengambil data. Jarak setiap gardu distribusi yang cukup jauh selain itu monitoring arus beban gardu distribusi hanya dilakukan pada saat beban puncak. Sedangkan pada setiap gardu distribusi memiliki waktu beban puncak yang berbeda - beda. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka diperlukan suatu cara untuk meringankan pekerjaan dari petugas Bagian Operasi dan Pemeliharaan sehingga dapat mempersingkat waktu pengukuran arus beban pada gardu distribusi. Solusinya adalah dengan perancangan sebuah alat monitoring yang dapat dikontrol langsung oleh pihak PLN dengan menggunakan layanan pesan singkat/sms (Short 1

13 2 Message Service). SMS ini sangat cocok digunakan untuk sistem pengontrolan wireless real time karena kecepatan pengiriman data, efisiensi dan jangkauannya luas. Layanan SMS ini masih perlu dihubungkan ke suatu perangkat kontrol untuk dapat melakukan monitoring piranti listrik dari jarak jauh. Dalam penelitian ini akan dilakukan suatu perancangan sistem monitoring arus beban pada gardu distribusi menggunakan short message service. Alat ini akan dioperasikan oleh Bagian Operasi dan Pemeliharaan berdasarkan perintah dari Bidang Teknik. Bagian Operasi dan Pemeliharaan akan mengirimkan SMS dengan kode CEKARUS dan dikirim ke alat yang terpasang pada gardu distribusi. Sehingga secara otomatis alat tersebut akan memberikan balasan SMS berupa nilai arus beban pada setiap kawat fasa dan netral pada gardu distribusi. Pada alat ini terdapat sistem data logger yang dapat digunakan untuk merekam arus beban seharian pada gardu distribusi serta alat ini juga dapat memberi peringatan kepada bagian Operasi dan Pemeliharaan jika arus pembebanan pada gardu distribusi mencapai batas maksimal yang ditetapkan PLN. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang diuraikan maka rumusan masalah yang akan dibahas yaitu, bagaimana bentuk perancangan serta pengintegrasian rancang bangun sistem monitoring arus beban pada gardu distribusi menggunakan short message service. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini yaitu dapat melakukan monitoring arus beban dengan menggunakan layanan SMS khususnya pada gardu distribusi. 1.4 Manfaat Penelitian PLN merupakan perusahaan penyedia jasa kelistrikan yang memiliki tanggung jawab terhadap pengendalian operasi dan pemeliharaan sistem distribusi secara optimal, efektif dan efisien. Kenyataan di lapangan PLN sering menemui

14 3 kendala waktu dalam pelaksanaan tugas, khususnya dalam memonitoring arus beban pada garsu distribusi. Dari adanya masalah tersebut, sistem ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi PLN untuk meringankan tugas di dalam memonitoring arus beban pada gardu distribusi. 1.5 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dari penelitian ini adalah: 1. Penelitian ini merupakan penelitian awal untuk merancang sistem monitoring arus beban yang akan diintegrasikan pada sisi sekunder gardu distribusi (220/380V). 2. Menggunakan modul mikrokontroler Arduino Mega Modul GSM yang digunakan dalam penelitian ini adalah IComSat v1.1 SIM900 GSM/GPRS. 4. Sistem monitoring yang digunakan dalam penelitian ini memanfaatkan layanan SMS melalui jaringan GSM. 5. Sistem data logger dalam penelitian ini aktif secara otomatis. 6. Perintah SMS yang dapat digunakan oleh sistem adalah CEKARUS.