UKURAN KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI DAN TRANSMISI
14.1 Pendahuluan Keandalan sistem tenaga listrik merupakan salah satu fitur dari kualitas sistem daya, selain memerlukan tegangan dan frekuensi konstan. Industri utilitas listrik telah mengembangkan kinerja beberapa indeks keandalan [1-24]. Indeks – indeks keandalan mencakup langkah – langkah dari durasi pemadaman, frekuensi pemadaman, jumlah atau pelanggan yang mengalami rugi – rugi daya atau energi, dan waktu respon. IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) mendefinisikan indeks keandalan berlaku secara umum dalam jumlah yang standar [1]. Daftar standar beberapa definisi penting untuk keandalan, meliputi gangguan sesaat, kejadian gangguan sesaat, dan gangguan yang berkelanjutan. Indeks keandalan standar distribusi dan transmisi serta faktor – faktor yang mempengaruhi perhitungannya dikumpulkan dan disajikan. Indeks dimaksudkan untuk diterapkan pada sistem distribusi dan transmisi tenaga listrik, gardu, dan rangkaian.
14.2 Indeks Keandalan Distribusi Indeks keandalan sistem distribusi dan transmisi meliputi indeks frekuensi gangguan rata – rata sistem (SAIFI), SAIFI transformator, perbandingan jumlah gangguan terhadap kapasitas yang terpasang (NIEPI), gangguan pelanggan, indeks durasi gangguan rata – rata sistem (SAIDI), SAIDI transformator, perbandingan waktu gangguan terhadap kapasitas yang terpasang (TIEPI), menit kerugian pelanggan (CML), indeks durasi gangguan rata – rata pelanggan (CAIDI), indeks durasi gangguan rata – rata total pelanggan (CTAIDI), indeks frekuensi gangguan rata – rata pelanggan (CAIFI), indeks ketersediaan pelayanan rata – rata (ASAI), pelanggan mengalami beberapa gangguan (CEMIn), energi tak tersalurkan (ENS), energi tak tersalurkan rata – rata (AENS), indeks kekurangan pelanggan rata – rata (ACCI), indeks frekuensi gangguan sistem rata – rata (ASIFI), indeks durasi gangguan sistem rata – rata (ASIDI), waktu gangguan rata – rata (AIT), frekuensi gangguan rata – rata (AIF), durasi gangguan rata – rata (AID), indeks frekuensi gangguan rata – rata sesaat (MAIFI), indeks frekuensi kejadian gangguan rata – rata sesaat (MAIFIE), dan pelanggan mengalami beberapa gangguan berkelanjutan dan gangguan sesaat (CEMSMIn). 14.2.1 Indeks Frekuensi Gangguan Rata – rata Sistem SAIFI menunjukkan seberapa sering rata – rata pelanggan mengalami gangguan berkelanjutan selama periode waktu yang telah ditetapkan, biasanya satu tahun.
∑
dimana jumlah semua kejadian i yang diambil, baik di semua tingkat tegangan atau hanya salah satu yang dipilih. Ni adalah jumlah pelanggan yang terganggu oleh setiap insiden i, dan NT adalah jumlah pelanggan dalam sistem yang indeks dihitung. SAIFI juga dapat diukur dengan waktu rata – rata antar kegagalan (MTBF), yang merupakan kebalikan nilai tingkat kegagalan . Nilai SAIFI tertentu kebanyakan antara satu dan dua gangguan berkelanjutan per tahun [11]. Nilainya tergantung pada konfigurasi sistem dan lebih tinggi untuk konfigurasi radial, lebih kecil untuk perumahan bawah tanah, dan terkecil untuk jaringan [11].
14.2.2 SAIFI Transformator SAIFI Transformator biasanya digunakan di Finlandia untuk mengetahui frekuensi gangguan rata – rata sistem (perangkat transformator), dimana SAIFI dipertimbangkan untuk konsumsi energi tahunan [2].
14.2.3 Perbandingan Jumlah Gangguan Terhadap Kapasitas yang Terpasang NIEPI digunakan di Spanyol sebagai alternatif SAIFI untuk menghitung jumlah rata – rata dari gangguan suplai. ∑
dimana Pri adalah jumlah rating dari semua gangguan transformator tegangan menengah / tegangan rendah ditambah daya dari semua gangguan tegangan menengah dan tegangan tinggi pelanggan. PrT adalah rating total dari semua transformator tegangan menengah / tegangan rendah ditambah daya total dari semua tegangan menengah dan tegangan tinggi pelanggan yang terhubung ke sistem.
14.2.4 Gangguan Pelanggan Gangguan Pelanggan digunakan di Inggris, bukan SAIFI, tetapi dinyatakan sebagai jumlah gangguan per 100 pelanggan per tahun [2]. 14.2.5 Indeks Durasi Gangguan Rata – rata Sistem
SAIDI menunjukkan total durasi gangguan rata – rata pelanggan selama periode waktu standar. Hal ini biasanya diukur dalam menit pelanggan atau jam pelanggan dari gangguan. ∑
dimana ri adalah waktu pemulihan untuk setiap interupsi i. Nilai – nilai tertentu dari SAIDI adalah antara 1,5 dan 3 jam per tahun [11].
14.2.6 SAIDI Transformator SAIDI Transformator digunakan di Firlandia untuk mengetahui durasi gangguan rata – rata sistem (perangkat transformator), dimana SAIDI dipertimbangkan untuk konsumsi energi tahunan [2].
14.2.7 Perbandingan Waktu Gangguan Terhadap Kapasitas yang Terpasang TIEPI digunakan di Spanyol dan Portugal untuk mengukur waktu rata – rata selama memasok daya ke pelanggan terganggu. ∑
dimana Pri adalah jumlah rating dari semua gangguan tegangan menengah / tegangan rendah transformator ditambah daya dari semua gangguan tegangan menengah dan tegangan tinggi pelanggan. PrT adalah rating total dari semua tegangan menengah / tegangan rendah transformator ditambah daya total dari semua tegangan menengah dan tegangan tinggi pelanggan terhubung ke sistem. Transformator ditambah daya total dari semua tegangan menengah dan tegangan pelanggan terhubung ke sistem.
14.2.8 Menit Kerugian Pelanggan CML (Customer Minute Lost) biasanya digunakan di negara Inggris untuk mengetahui durasi gangguan rata – rata yang dialami setiap pelanggan dalam sebuah sistem, bukan menggunakan SAIDI. 14.2.9 Indeks Durasi Gangguan Rata – rata Pelanggan CAIDI merupakan waktu rata – rata yang dibutuhkan untuk memulihkan layanan perbaikan. Hal ini dinyatakan dalam satuan waktu per gangguan, biasanya dalam menit per
gangguan. Dari sudut pandang pelanggan, hal ini terkait erat dengan waktu rata – rata untuk memulihkan atau waktu rata – rata untuk memperbaiki (MTTR). ∑ ∑ Nilai – nilai tertentu dari CAIDI adalah antara 90 dan 150 menit per gangguan. Nilainya tergantung pada konfigurasi sistem dan lebih rendah untuk konfigurasi radial, lebih tinggi untuk perumahan bawah tanah, dan tertinggi untuk jaringan grid. 14.2.10 Indeks Durasi Gangguan Rata – rata Total Pelanggan Indeks durasi gangguan rata – rata total pelanggan merupakan waktu rata – rata total dalam periode pelaporan bahwa pelanggan benar – benar mengalami gangguan tanpa daya listrik. Indeks ini merupakan gabungan dari CAIDI dan dihitung serupa kecuali para pelanggan dengan beberapa gangguan hanya dihitung sekali. Seperti SAIDI, biasanya dinyatakan dalam menit per pelanggan per tahun. ∑
dimana NC adalah jumlah total pelanggan yang telah mengalami setidaknya satu gangguan selama periode pelaporan. 14.2.11 Indeks Frekuensi Gangguan Rata – rata Pelanggan CAIFI memberikan frekuensi rata – rata gangguan yang berkelanjutan bagi pelanggan yang mengalami gangguan berkelanjutan. Pelanggan dihitung sekali terlepas dari jumlah waktu gangguan untuk perhitungan ini. Seperti SAIFI, biasanya dinyatakan dalam gangguan per pelanggan per tahun. ∑
14.2.12 Indeks Ketersediaan Pelayanan Rata – rata ASAI merupakan sebagian kecil waktu bahwa pelanggan telah menerima daya selama periode pelaporan. ∑
dimana T adalah interval waktu (8.760 atau 8.784 jam dalam satu tahun kabisat). Cara lain untuk melihat ASAI secara tahunan didefinisikan dengan SAIDI, dimana SAIDI dinyatakan dalam jam. (
)
14.2.13 Pelanggan Mengalami Beberapa Gangguan CEMIn menunjukkan rasio pelanggan yang mengalami lebih dari n gangguan berkelanjutan untuk jumlah total pelanggan yang dilayani.
dimana Nc, k>n adalah jumlah pelanggan yang mengalami gangguan lebih dari n berkelanjutan dan peristiwa interupsi sesaat selama periode yang diamati.
14.2.14 Energi Tak Tersalurkan ENS memberikan jumlah total energi yang akan diberikan kepada pelanggan terganggu jika ada tidak akan gangguan. Hal ini biasanya dinyatakan dalam MWh. ∑
∑
dimana Pi adalah beban rata gangguan oleh setiap i gangguan dan Ei adalah energi yang tidak disalurkan karena setiap i gangguan. 14.2.15 Energi Tak Tersalurkan Rata – rata Indeks AENS menunjukkan banyaknya energi rata – rata yang tidak disalurkan kepada pelanggan selama periode waktu yang sudah ditetapkan. Hal ini biasanya dinyatakan dalam MWh. ∑ ∑
14.2.16 Indeks Kekurangan Pelanggan Rata – rata
∑
ACCI menunjukkan banyak energi rata – rata yang tidak disalurkan kepada pelanggan yang mengalami gangguan selama periode waktu standar. Hal ini biasanya dinyatakan dalam MWh. ∑
14.2.17 Indeks Frekuensi Gangguan Pelanggan Rata – rata Perhitungan ASIFI didasarkan pada beban daripada pelanggan yang terkena dampak. ASIFI kadang – kadang digunakan untuk mengukur kinerja distribusi di daerah – daerah yang melayani pelanggan relatif sedikit memiliki konsentrasi beban yang relatif besar, sebagian besar industri / pelanggan komersial. Secara teoritis, dalam sistem distribusi beban homogen, ASIFI adalah sama dengan SAIFI. Hal ini biasanya dinyatakan dalam jumlah gangguan per tahun. ∑
dimana PT adalah total daya sistem. 14.2.18 Indeks Durasi Gangguan Sistem Rata – rata Perhitungan ASIDI didasarkan pada beban daripada pelanggan yang terkena dampak. Penggunaannya, pembatasan, dan filsafat dinyatakan dalam definisi ASIFI. ASIDI biasanya dinyatakan dalam menit per tahun. Faktor 60 dapat digunakan untuk mengubah satuan dari jam ke menit. ∑
14.2.19 Waktu Gangguan Rata – rata AIT (Average Interruption Time) adalah ukuran untuk jumlah waktu suplai listrik yang mengalami gangguan. Hal ini hampir serupa dengan ASIDI, yang digunakan dalam distribusi, sementara AIT digunakan dalam transmisi. Waktu gangguan rata – rata biasanya dinyatakan dalam menit per tahun. Faktor 60 dapat digunakan untuk mengubah satuan dari jam ke menit.
∑
dimana PT adalah daya rata – rata yang diberikan oleh sistem secara total dan Ei adalah energi yang tidak dapat disuplai karena setiap i gangguan. 14.2.20 Frekuensi Gangguan Rata – rata AIF (Average Interruption Frequency) adalah ukuran untuk jumlah suplai listrik yang mengalami gangguan per tahun. Hal ini biasanya dinyatakan dalam gangguan per pelanggan per tahun. ∑
dimana Pi adalah daya gangguan oleh setiap i kejadian. 14.2.21 Durasi Gangguan Rata – rata AID (Average Interruption Duration) adalah ukuran untuk durasi gangguan rata – rata. Hal ini biasanya dinyatakan dalam menit per gangguan. Faktor 60 dapat digunakan untuk mengubah satuan dari jam ke menit. ∑ ∑
∑
14.2.22 Indeks Frekuensi Gangguan Rata – rata Sesaat MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index) menunjukkan frekuensi gangguan rata – rata sesaat. Batas atas dari durasi gangguan singkat bervariasi antara daerah yang berbeda dari 1 sampai 3 menit. MAIFI biasanya dinyatakan dalam jumlah gangguan per tahun sama dengan SAIFI (System Average Interruption Frequency Index). ∑
dimana NIDi adalah jumlah gangguan operasi perangkat. 14.2.23 Indeks Frekuensi Kejadian Gangguan Rata – rata Sesaat MAIFIE (Momentary Average Interruption Event Frequency Index) menunjukkan frekuensi kejadian gangguan rata – rata sesaat. Indeks ini tidak termasuk kejadian langsung sebelum pelarangan bekerja.
∑
dimana NIDE adalah kejadian gangguan kinerja perangkat selama periode pelaporan. Nilai khusus MAIFI sebagian besar antara nol dan sepuluh gangguan sesaat per tahun [11]. Nilainya tergantung pada konfigurasi sistem dan lebih tinggi untuk konfigurasi radial, lebih kecil untuk perumahan bawah tanah, dan yang terkecil untuk jaringan grid, yaitu sekitar nol [11].
14.2.24 Pelanggan Mengalami Gangguan Berkelanjutan dan Gangguan Sesaat Indeks ini adalah rasio pelanggan individu mengalami lebih dari n dari kedua kejadian gangguan berkelanjutan dan gangguan sesaat terhadap total pelanggan yang dilayani. Tujuannya adalah untuk membantu mengidentifikasi masalah pelanggan yang tidak dapat diamati dengan menggunakan rata – rata.
dimana NCT,
k>n
adalah jumlah total pelanggan yang telah berpengalaman lebih dari n
gangguan (gangguan berkelanjutan dan sesaat) selama periode pelaporan.
14.3 Fakta Tentang Indeks Keandalan Indeks keandalan distribusi diklasifikasikan dalam lima kelompok: Indeks Gangguan Berkelanjutan: SAIFI Transformator, perbandingan jumlah gangguan terhadap kapasitas yang terpasang (NIEPI), gangguan pelanggan, indeks durasi gangguan rata – rata sistem (SAIDI), SAIDI transformator, perbandingan waktu gangguan terhadap kapasitas yang terpasang (TIEPI), menit kehilangan pelanggan (CML), indeks durasi gangguan rata – rata pelanggan (CAIDI), indeks durasi gangguan rata – rata total pelanggan (CTAIDI), indeks frekuensi gangguan rata – rata pelanggan (CAIFI), dan indeks ketersediaan layanan rata – rata (ASAI), pelanggan mengalami beberapa gangguan (CEMIn) Indeks berbasis Energi: Energi tak tersalurkan (ENS), energi tak tersalurkan rata – rata (AENS), dan indeks kekurangan pelanggan rata – rata (ACCI) Indeks Berbasis Beban:
Indeks frekuensi gangguan sistem rata – rata (ASIFI) dan indeks durasi gangguan sistem rata – rata (ASIDI) Indeks untuk Sistem Transmisi: Waktu gangguan rata – rata (AIT), frekuensi gangguan rata – rata (AIF), dan durasi gangguan rata – rata (AID) Indeks untuk Gangguan Singkat: Indeks frekuensi gangguan rata – rata sesaat (MAIFI), indeks frekuensi kejadian gangguan rata – rata sesaat (MAIFIE), dan pelanggan mengalami gangguan berkelanjutan dan gangguan sesaat (CEMSMIn) Indeks keandalan, SAIFI, SAIDI, dan CAIDI, adalah indeks utama yang digunakan di sebagian besar negara. Indeks ini didefinisikan antara lain dalam standar [1], dimana pembobotan berdasarkan jumlah pelanggan yang digunakan.
Dengan kedua indeks, SAIFI
dan SAIDI, penurunan nilai menunjukkan perbaikan dalam kontinuitas suplai. Penurunan SAIDI dan SAIFI masih bisa mengakibatkan peningkatan CAIDI. Sedangkan CAIDI tetap menjadi indeks berguna, tidak sesuai untuk perbandingan atau untuk analisis tren. Untuk mengukur kinerja yang memadai, durasi dan frekuensi gangguan pelanggan harus diperiksa pada tingkat sistem yang bervariasi. Indeks yang paling umum digunakan untuk mengukur kinerja adalah SAIFI, SAIDI, CAIDI, dan ASAI. Semua indeks memberikan informasi tentang kinerja sistem rata – rata. Banyak utilitas yang juga menghitung indeks sebuah penyulang untuk memberikan informasi lebih rinci untuk pengambilan keputusan. Rata – rata memberikan tren kinerja umum untuk utilitas, namun, penggunaan rata – rata menyebabkan hilangnya detail yang bisa sangat penting untuk pengambilan keputusan. Misalnya, dengan menggunakan rata – rata sistem saja tidak akan memberikan informasi tentang durasi gangguan yang dialami oleh pelanggan secara spesifik. Sulit untuk banyak utilitas guna memberikan informasi pada pelanggan. Pelacakan rincian spesifik termasuk gangguan spesifik dan rata – rata dicapai dengan meningkatkan kemampuan pelacakan.
14.4 Contoh Contoh berhubungan dengan perhitungan indeks keandalan untuk periode waktu tertentu, dimana empat pemadaman telah direkam untuk utilitas. Utilitas memiliki 10.000 total pelanggan. Tabel 14.1 menunjukkan informasi pemadaman untuk masing – masing termasuk tanggal dan waktu terjadinya peristiwa, jumlah pelanggan yang terkena dampak, durasi kejadian, dan hitungan jam pelanggan diperoleh sebagai produk dari dua terakhir.
Tabel 14.1 Data untuk Contoh perhitungan indeks keandalan
Identifikasi Pemadaman
Jumlah Pelanggan
Durasi (Menit)
Waktu Pelanggan (Jam)
1
10
30
5
2
100
10
16,67
3
1
75
1,25
4
2
60
2
Total
113
24,92
Ada 113 pelanggan yang terkena dampak gangguan selama empat peristiwa terpisah dan jumlah pelanggan yang dilayani oleh utilitas adalah 10.000.
Hal ini dapat dilihat dari Tabel 14.1 bahwa pemadaman pertama mempengaruhi 10 pelanggan, yang berada di luar layanan selama 30 menit, yang setara dengan 0,5 jam. Oleh karena itu, waktu pelanggan adalah 10 x 0,5 atau 5 jam pelanggan. Jam pelanggan dihitung untuk pemadaman masing – masing dan kemudian mereka dijumlahkan dengan total 24,92 jam pelanggan – pelanggan atau 1.495 menit.
Perhitungan SAIDI sederhana dan memberikan 0,1495 menit.
Hal ini menyatakan bahwa durasi gangguan rata – rata pelanggan sekitar 0,15 menit. Jika SAIDI dihitung untuk setiap hari, SAIDI bulanan dihitung dengan jumlah dari nilai harian. Menit pelanggan adalah 1.495 dan 113 pelanggan mengalami gangguan. Oleh karena itu, perhitungan CAIDI memberikan 13.23 menit. Rata – rata, setiap pelanggan yang mengalami pemadaman adalah keluar dari layanan untuk 13.23 menit.
Para pelanggan di utilitas ini memiliki probabilitas 0.0113 mengalami pemadaman listrik. SAIFI juga dapat ditemukan dengan membagi nilai SAIDI dengan nilai CAIDI.
CAIFI dievaluasi sebagai rasio antara empat kejadian dan 113 pelanggan yang mengalami gangguan dan memberikan jumlah interupsi rata – rata untuk pelanggan yang mengalami gangguan.
