Makalah Seminar Kerja Praktek PEMANFAATAN REMOTE TERMINAL UNIT PADA PERALATAN SCADA UNTUK PENGOPERASIAN SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. PLN (PERSERO) P3B JAWA BALI APB JATENG & DIY Larasaty Ekin Dewanta ( 21060110141030 ), Sumardi, ST, MT (196811111994121001) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. H. Soedarto, S.H., Tembalang, Semarang Kode Pos 50275 Telp. (024) 7460053, 7460055 Fax. (024) 746055 larasatyekin@yahoo.com Abstrak Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik seorang operator yang disebut dispatcher membutuhkan sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ) untuk melakukan dan memanfaatkan telekontrol (TC), telesignal (TS), dan telemetering (TM). Telekontrol dimanfaatkan oleh dispatcher untuk melakukan control peralatan secara remote, telesignal digunakan untuk mendapatkan indikasi dari semua alarm dan kondisi peralatan tertentu yang dapat dibuka (open) dan ditutup (close), sedangkan telemetering dimanfaatkan dispatcher untuk memantau meter baik daya aktif dalam MW (Mega Watt), daya reaktif dalam Mvar (Mega Var), tegangan dalam kv (Kilo Volt), dan arus dalam A (Ampere). SCADA dimanfaatkan oleh PT PLN (Persero) APB Jawa Tengah & DIY sebagai unit PLN yang bergerak dibidang pengaturan beban untuk mengatur seoptimal mungkin penyaluran tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban. Kata kunci : SCADA, Dispathcer 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sistem tenaga listrik di Indonesia dikelola oleh PT. PLN (Persero) yang mempunyai cabang diseluruh wilayah Indonesia. Sistem tenaga listrik ini dikelola secara terpadu. Tujuannya adalah agar sistem dapat dioperasikan secara ekonomis namun mutu dan keandalan dapat maksimal, sehingga dapat memberikan pelayanan terhadap pelanggan secara berkesinambungan. Dengan demikian, dibutuhkan suatu perencanaan dan pengendalian sistem operasi yang handal serta akurat untuk memperoleh sistem yang diharapkan. Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin canggih, perkembangan sistem tenaga listrik di Indonesia mengalami peningkatan yang cukup pesat. Sistem tenaga listrik terbagi menjadi 3 bagian, yaitu sistem pembangkit listrik, saluran transmisi dan distribusi serta konsumen (beban). Sehingga, dibutuhkan suatu sistem penyaluran listrik yang terpadu untuk meningkatkan mutu sistem tenaga listrik di Indonesia. Demi mewujudkan sistem interkoneksi Jawa-Bali dan mengoptimalkan penyediaan listrik, dibutuhkan teknik penganalisaan yang baik dan juga diperlukan perancangan sistem software dan hardware yang handal. Selain itu, kondisi tiap Gardu Induk juga harus diperhatikan pemeliharaannya. Hal tersebut bertujuan agar tercipta mutu yang baik dan memudahkan dalam pengendalian serta pengaturan sistem. Selain itu dibutuhkan pula sebuah alat yang mampu merekam dan memberikan informasi secara real time tentang satus maupun gangguan yang terjadi pada alat alat di lapangan. Sehingga apabila terjadi gangguan, proses penganalisaan dan penanganan akan semakin mudah. 1.2 Tujuan Tujuan dari kerja praktek di PT. PLN (Persero) P3B JB APB JTD adalah: 1. Mengetahui tentang penerapan SCADA pada sistem tenaga listrik 2. Mempelajari kinerja dari peralatan SCADA khususnya Remote Terminal Unit (RTU) 1.3 Batasan Masalah Untuk memperjelas ruang lingkup dan analisa, maka permasalahan lebih ditekankan pada fungsi dan bagian bagian dari Remote Terminal Unit (RTU). 1
2 2. Sistem SCADA SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) adalah suatu sistem pengawasan, pengendalian dan pengolahan data secara real time. Dalam pengoperasian tenaga listrik, seorang operator/dispatcher membutuhkan sistem SCADA untuk melakukan dan memanfaatkan hal-hal seperti Telemetering (TM), Telesinyal (TS), dan Telekontrol (TC). Sistem SCADA terdiri dari 3 bagian utama yaitu: Master Station, Link Komunikasi Data, dan Remote Station. Gambar 2.1 Alur Sistem SCADA 2.1 Master Station Dalam sistem SCADA, Master Station mempunyai fungsi melaksanakan telekontrol (telemetering, telesinyal, dan remote control) terhadap remote station. Remote Station adalah stasiun yang dipantau, atau diperintah dan dipantau oleh master station, yang terdiri dari gateway, IED, local HMI, RTU, dan meter energi. Master station yang dibangun harus mempunyai kapasitas minimum Input/ Output (I/O) sebanyak 3 kali dari jumlah I/O yang terpasang. Kinerja master station dapat diukur dengan menguji kapasitas maksimum sesuai spesifikasi dimana peak-nya tidak boleh melebihi 50% dari RAM, tidak boleh melebihi 50% dari kemampuan CPU, dan tidak boleh melebihi 40% dari kapasitas LAN [1]. Response time SCADA paling lambat adalah telesignaling 3 detik, telemetering 10 detik, remote control 6 detik mulai dari eksekusi remote sampai dengan perubahan status di master station, remote tap changer 20 detik, dan remote LFC 4 detik. 2.2 Remote Station Remote Station adalah stasiun yang dipantau, atau diperintah dan dipantau oleh master station, yang terdiri dari gateway, IED, local HMI, dan RTU. Remote Station dapat berfungsi sebagai [1] : a. GI Otomasi yang terdiri dari: Gateway, IED Bay Control Unit (BCU), IED Bay Proteksi, dan LAN. b. Remote Terminal Unit (RTU) 2.2.1 Peralatan Remote Station Mengacu pada SPLN S3.001:2008 butir 7.2, peralatan remote station terbagi atas beberapa, antara lain [1] : a. Gateway Gateway dapat berkomunikasi dengan RTU, IED, dan relay proteksi. Gateway mampu berkomunikasi secara bersamaan dengan minimal dua control center dengan protokol yang berbeda dan dapat dihubungkan dengan Local HMI di gardu induk sebagai pengganti control panel b. Intelligent Electronic Device (IED) IED berfungsi untuk melakukan remote control, telemetering, telesignal, dan proteksi, yang terpasang pada bay controller dan dapat berkomunikasi dengan RTU atau Gateway menggunakan protokol standar. c. Digital Meter Digital meter merupakan alat yang dipasang pada panel sebagai pengganti transducer konvensional dan terhubung dengan remote station. Protokol yang digunakan adalah IEC 60870-5-104, DNP3, atau Modbus. Parameter yang ditampilkan oleh digital meter antara lain adalah phase amp, phase volts, line volts, per phase PF, per phase kw, per phase kvar, per phase kva, 3 phase PF, 3 phase kw, 3 phase kvar, 3 phase kva, frequency, amps puncak, phase volts puncak, arus netral. d. Local HMI Local HMI berfungsi sebagai pengganti control panel, terdiri dari satu buah komputer dilengkapi dengan aplikasi HMI. Komunikasi antara local HMI dengan gateway menggunakan protokol standar melalui TCP/IP, yaitu IEC 60870-5-104, IEC 61850, dan DNP 3.0. [2] e. Remote Terminal Unit (RTU) RTU dapat mengakuisisi digital input, digital output, analog input, dan analog output. RTU dapat berkomunikasi dengan
3 sub-rtu yang dinamakan RTU Konsentrator. RTU harus memiliki port komunikasi redundant yang mampu berkomunikasi secara bersamaan dengan minimal dua control center dengan protokol yang berbeda dan dapat dihubungkan dengan Local HMI di gardu induk sebagai pengganti control panel. RTU harus dilengkapi dengan fasilitas dummy breaker yang berfungsi untuk melakukan simulasi remote control. 2.2.2 Bagian Remote Station Berikut ini adalah bagian utama dari remote station : 1. Modul Mikroprosessor Fungsi Modul Mikroprosessor adalah organisasi aliran data. Sinkronisasi waktu dengan GPS lokal atau GPS di control center, Sinkronisasi komunikasi serial atau field bus. 2. Modul Komunikasi Fungsi modul komunikasi yaitu dapat berkomunikasi menggunakan protokol sesuai dengan standar, memiliki fungsi http dan ftp (optional), dapat melakukan switch secara otomatis. 3. Modul Input/Output (I/O) Jenis I/O pada remote station terdiri dari 4, yaitu Analog Input, Analog Output, Digital Input, Digital Output [2]. 4. Modul Pulse Counter Modul pulse counter berfungsi sebagai akumulator dari sinyal kontrol status peralatan. 5. Modul Catu Daya Catu daya mempunyai protokol komunikasi Modbus. Besaran nominal toleransi dan sistem pentanahan untuk peralatan catu daya 48 VDC mengacu pada SNI 04-7021.2.1-2004: 2004 6. HMI (Human Machine Interface) Human Machine Interface atau Man Machine Interface adalah perangkat yang sangat penting dalam Pusat Pengatur Beban. HMI digunakan sebagai media komunikasi antara Operator/Dispatcher dengan komputer. Modul Local HMI berfungsi sebagai panel display operator terhadap seluruh peralatan Gardu Induk. Operator tersebut dapat melaksanakan eksekusi/perintah maupun monitoring peralatan di gardu Induk yang masuk ke dalam sistem SCADA. Selain itu, HMI juga menyimpan data dan informasi sistem secara real time untuk dijadikan bahan analisa selanjutnya. Jumlah operator yang bekerja dalam ruangan pusat pengatur menentukan banyaknya workstation/ terminal yang diperlukan. Sistem HMI tersebut meliputi semua peralatan yang dipergunakan untuk menyampaikan informasi kepada operator/dispatcher dan dapat dipakai oleh operator/ dispatcher untuk mengoperasikan sistem. 7. FMEA (Failure Mode And Effect Analysis) Remote Station yang sedang beroperasi kemungkinan terjadi gangguan hardware atau software pada salah satu komponen. Untuk mengetahui gangguan salah satu modul dari Remote Station diperlukan pemahaman alternatif jenis gangguan maka digunakan metode Failure Mode And Effect Analysis (FMEA) 2.3 Media Komunikasi Media komunikasi ini adalah menghubungkan antara Master Station dan Remote Terminal Unit, biasanya menggunakan PLC (Power Line Carrier) dan FO (Fiber Optik). PLC ini dihubungkan melalui jaringan kabel transmisi 150 kv dan 500 kv. Gambar 2.5 Peralatan PLC 3. RTU (Remote Terminal Unit) RTU (Remote Terminal Unit) adalah salah satu komponen dari suatu sistem pengendali tenaga listrik yang merupakan perangkat elektronik yang dapat diklasifikasikan sebagai perangkat pintar. RTU biasanya ditempatkan di gardu induk, gardu hubung, gardu distribusi, maupun pusat - pusat pembangkit sebagai perangkat yang diperlukan oleh control centre untuk mengakuisisi datadata rangkaian proses dalam melakukan remote control, teleindikasi dan telemetering. RTU merupakan komponen yang sangat penting dalam sistem pengendalian, sehingga
4 RTU ini harus mempunyai tingkat keandalan dan ketepatan (akurasi) yang tinggi, dan tidak boleh terpengaruh oleh gangguan - gangguan, misalnya noise, guncangan tegangan catu, dsb. 3.1 Fungsi RTU Sebagai perangkat pemroses sinyal, RTU dirancang untuk dapat melakukan prosesproses sebagai perangkat pengiriman data ke pusat pengendalian sistem seperti perubahan status peralatan, perubahan besaran analog, perubahan sinyal (alarm), pembacaan harga pulse akumulator, pembacaan besaran analog, serta memproses data perintah yang datang dari satu, dua atau tiga control centre ke rangkaian proses dan mengirim data hasil pengukuran/pemantauan ke pusat pengendali yang sesuai dengan ketetapan (mampu berkomunikasi dengan satu, dua atau tiga control centre). Pada prinsipnya, RTU mempunyai fungsi dasar sebagai berikut [3] : - Mengakuisisi data analog maupun sinyal digital. - Melakukan kontrol buka/tutup kontak, naik/turun start/stop setting atau fungsifungsi set point lainnya. - Meneruskan hasil-hasil pengukuran (daya aktif, daya reaktif, frekuensi, arus, tegangan, energi) dan sebagainya ke pusat pengendali (Control Centre). - Sebagai data logging, RTU berfungsi untuk merekam semua kejadian, termasuk apabila terdapat kelainan dari sistem maupun sinyal yang sedang dipantau. Data logging disini dapat bersifat pengarsipan. Laporan dapat diperoleh dari layar monitor atau dari printer, dalam bentuk kumpulan data berdasarkan tanggal/bulan sesuai yang diminta untuk keperluan pengecekkan atau perbaikan. - Sebagai Event recording. Agak berbeda dengan data logging, Event recording merekam setiap kejadian sesuai dengan prosedur yang ada atau sesuai dengan yang diperintahkan/ diprogram dari pusat pengendali, misalnya perintah buka/tutup pemutus hubungan beserta reaksinya (sudah dilaksanakan, gagal dsb), hasil - hasil pengukuran beserta komentarnya (nilai pengukuran atau berita khusus bila batas terlampaui, dsb). - Berkomunikasi dengan lokal personal komputer untuk keperluan supervisi dan pengendalian secara lokal serta untuk keperluan pemeliharaan. Gambar 2.6 Bagian utama RTU 3.2 Modul RTU Pada perangkat RTU, dibuat sistem modul dimana perangkat keras maupun lunak dapat saling menyesuaikan di dalam perencanaan dan pembuatan. Hal ini dilakukan untuk mempertinggi fleksibilitas RTU sesuai dengan keperluan pengembangan maupun pemeliharaan yang diperlukan dimasa mendatang. Seperti misalnya, apabila diperlukan perbaikanpenggantian komponen dengan mudah dan tanpa mengganggu operasi. Tiap modul RTU mempunyai fungsinya sendiri. Seperti pada setiap satu kabinet RTU, selalu terdapat Central Unit, I/O Pheripheral dan Power Supply Unit. Pada Central Unit terdapat modul CPU, Memori dan Komunikasi. Power Supply Unit adalah modul yang menyediakan catu daya untuk keperluan operasi. Fungsi utama dari I/O adalah sebagai media masukan besaran analog, sinyal digital, tranducer, akumulator, dan sumber sinyal lainnya dari rangkaian proses. Disamping itu, I/O juga merupakan perangkat-perangkat yang melakukan dan meneruskan perintah kendali seperti untuk pegoperasian relay, pemutus daya, motor start/stop unit dan lain sebagainya termasuk kendali set point. Sinyal input-output pada modul I/O RTU harus terisolasi secara galvanic terhadap sumber sinyal dari rangkaian proses yang akan
5 dikirimkan oleh RTU ke control centre atau sinyal kendali yang akan diteruskan oleh RTU dari control centre ke gardu induk. Dalam hal proses indikasi alarm atau perubahan status posisi peralatan, dapat juga diterapkan metode isolasi dengan isolator optik (optoelectronic isolator) dengan kemampuan isolasi sekitar 1000 sampai 3000 volt. Modul I/O ini harus dapat berfungsi sebagai : 1. Restitusi logic Sinyal dengan restitusi logic digunakan untuk pengendalian jarak jauh. Seperti peralatan pemutus rangkaian, switchgear, isolators dll. Peralatan yang dituju dapat diaktifkan dengan mengirimkan perintah tutup/buka dari pusat kendali. Pengendalian satu atau lebih peralatan (tergantung dari kemampuan modul) dapat dilakukan serempak untuk sebuah perintah open/close. 2. Restitusi Analog Pusat kendali (Control Centre) memberikan besaran analog tertentu yang dikirimkan ke Control Unit dalam bentuk digital. Kemudian oleh modul khusus untuk restitusi analog ini, data digital yang dikirimkan dari Central Unit dikembalikan kedalam bentuk analog, yang dipakai sebagai besaran referensi pada peralatan yang dikendalikan. 3. Keluaran Logic untuk animasi diagram mimic Diagram mimic bermanfaat untuk melihat secara visual keadaan kerja sistem jaringan listrik yang dikontrol dan ditandai dengan indikator lampu menyala (steady atau flashing) atau mati. Modul I/O memberikan keluaran logic yang urutan operasi indikatornya dikontrol oleh software yang ada pada Central Unit. Sinyal ini biasanya digunakan untuk pengendali animasi diagram mimic yang terletak di Control Centre atau Substation. 4. Akuisisi Analog Prinsip kerja dari modul untuk akuisisi analog ini adalah mengambil besaran sinyal yang diukur (besaran analog) dari rangkaian luar dan kemudian diberikan ke modul pengubah bentuk analog ke digital untuk diteruskan ke Control Unit. Sinyal ini digunakan untuk aplikasi pemantauan aliran pada beban di sistem daya (pembangkit). Berdasarkan panggilan dari Control Centre, akan diberikan hasil pengukuran pada periode tegangan ac, dan modul ini akan memberitahu Central Unit apabila sinyal yang diukur melewati ambang batas yang telah disetel untuk kemudian digunakan dalam pengukuran tegangan, arus, daya dsb. 5. Akuisisi Counting Modul dengan fungsi akuisisi Counting ini digunakan untuk menerima data yang dihasilkan oleh pengukur daya (misalnya: KwH dsb), ini dipergunakan untuk bukti transaksi jumlah daya yang dipergunakan. 3.3 Indikasi Indikasi Terdapat beberapa karakteristik sinyal indikasi yang perlu diperhatikan antara lain sebagai berikut: Single Signal S/S Sinyal ini digunakan untuk mengindikasikan status alarm. Alarm bisanya diperoleh dari kontak relay alarm yang bebas tegangan yang dapat diindikasikan dengan posisi terbuka atau tertutupnya kontak tersebut. Umumnya dalam keadaan normal sinyal tersambung dengan posisi tertutup namun sebaliknya juga dapat diterapkan pada posisi kontak terbuka sebagaimana terlihat pada gambar berikut ini: RANGKAIAN PROSES Modul I/O Gambar 2.7 Sinyal tunggal rangkaian proses Informasi Sinyal Ganda (Double Signaling Information DS) Sinyal ini biasanya digunakan untuk merefleksikan status dari peralatan yang bisa digunakan dalam dua keadaan steady state seperti posisi pemutus tenaga yang bisa dalam keadaan terbuka atau tertutup seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
6 RANGKAIAN PROSES ON / OFF Gambar 2.8 Sinyal ganda rangkaian proses Modul Pada umumnya kontak tersebut di supply dengan tegangan DC ± 48V atau ±110V dimana salah satu polaritasnya diarahkan ke ground untuk keperluan keamanan. Posisi open/close menandakan bahwa peralatan tersebut sedang dalam keadaan terbuka, sedang pada keadaan close/open memperlihatkan bahwa informasi tersebut dalam keadaan tertutup. Mengingat status posisi suatu perangkat switching pada jaringan sistem tenaga listrik dapat berada diantara posisi buka/tutup maka suatu RTU perlu dirancang agar dapat mengindikasikan status-status peralatan yang tidak jelas (invalid) dimana kedua status diatas tidak diperoleh karena adanya kelainan sirkuit indikasi. 3.4 Perintah Kendali Suatu RTU dirancang untuk dapat mengendalikan device gardu induk yang dapat dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut [3] : Single command Kendali ini pada umumnya terdiri dari satu pulse dengan lebar 1s untuk digunakan menaikkan atau menurunkan posisi tap dari on load tap changer transformer. Double command Kendali ini adalah untuk merubah status dari posisi device gardu induk seperti circuit breaker, disconnecting switch, dll. Kendali ini berupa pulse dengan panjang 1s. Untuk keperluan keamanan, maka sistem harus dilengkapi dengan sistem watch dog yang akan membatalkan semua perintah kendali secara otomatis apabila terjadi keanehan/kesalahan dalam perangkat keras maupun perangkat lunak RTU. Untuk keperluan pemeliharaan atau untuk pengoperasian lokal rangkaian, kendali ini dirancang tersambung I/O dengan switch L/R (local remote switch). 3.5 Macam RTU Berikut ini beberapa contoh RTU yang sering digunakan dalam industry/ perusahaan khususnya PLN [3] : 1. EPC 3200 2. S 900 Programmable 3. INDACTIC 33 / 2033 4. INDACTIC 233 Programmable 5. SAT / AK 1703 Automation / Programmable Gambar 2.8 RTU Indactic 33, Indactic 2033, dan AK 1703 4. Penutup 4.1 Kesimpulan 1. Dalam pengoperasian tenaga listrik, seorang operator/dispatcher membutuhkan sistem SCADA untuk melakukan dan memanfaatkan hal-hal seperti Telemetering, Telesinyal, dan Telekontrol.
7 2. Sistem SCADA terdiri dari 3 bagian utama yaitu: Master Station, Link Komunikasi Data, dan Remote Station 3. Pengontrolan peralatan di gardu induk dapat dilakukan secara remote dari Control Center melalui media RTU. 4. RTU terdiri dari beberapa modul, dan setiap modul memiliki fungsinya masing masing, sebagai contoh Modul Power Supply Unit adalah module/module-module yang menyediakan catu daya untuk keperluan operasi. 5. Suatu RTU dirancang untuk dapat mengendalikan device gardu listrik yang dapat dilakukan dengan cara single command dan double command 4.2 Saran Adapun beberapa saran yang ingin kami sampaikan antara lain : 1. Perlunya penggantian peralatan SCADA yang sudah usang untuk mewujudkan sistem yang andal, aman, bermutu, dan ekonomis, dengan berbasis teknologi sesuai standar dan peraturan yang berlaku. 2. Perlunya penambahan SDM yang berkompeten di bidang SCADA, dikarenakan luasnya wilayah dan banyaknya peralatan SCADA yang harus dipelihara oleh PLN APB Jateng & DIY. 3. Hendaknya hubungan serta kejasama antara pihak perusahaan dan universitas tetap dipertahankan dan dapat terus ditingkatkan lagi sehingga dapat saling menguntungkan bagi kedua belah pihak tersebut /transmission-grid/products/scada-remote terminal-units/ [6] http://scada-pln-jawa-bali.co.id [7] http://pln-jawa-bali.co.id/ Biodata Penulis Larasaty Ekin Dewanta (21060110141030) lahir di Purwokerto, 6 Desember 1992. Telah menempuh pendidikan di SDN Kranji 1 Purwokerto, SMP N 1 Purwokerto, SMA N 1 Purwokerto, dan sekarang masih menempuh pendidikan di Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Kontrol dan Instrumentasi, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang. Semarang, Januari 2014 Menyetujui Dosen Pembimbing SUMARDI, ST, MT NIP.196811111994121001 DAFTAR PUSTAKA [1] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN.Overview SCADA. Jakarta. [2] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Peralatan SCADA Sistem Tenaga Listrik. Jakarta. [3] PT. PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN. Remote Terminat Unit (RTU). Jakarta. [4] PT. PLN (Persero) UDIKLAT. Training Protokol Komunikasi Data SCADA. Semarang. [5] http://w3.usa.siemens.com./smartgrid/us/en