OVERVIEW SCADA 1.1 Pendahuluan SCADA singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition Dimaksudkan dengan SCADA adalah suatu sistem pengawasan, pengendalian dan pengolahan data secara real time. .Komponen SCADA meliputi Master Station, media telekomunikasi dan Remote Station /Remote Terminal Unit. Sistem SCADA diterapkan di banyak perusahaan antara lain : Perusahaan Listrik, Perusahaan Air Minum, Pabrik Semen, Pabrik Susu, Perusahaan Transportasi,Pengeboran Minyak Lepas Pantai , Gedung – Gedung modern dll. Pada Perusahaan Listrik , penggunaan SCADA melingkup pada banyak pengusahaan .Pengusahaan tenaga listrik meliputi pengoperasian pada bidang :
Sistem Pembangkitan
Sistem Penyaluran
Sistem Distribusi .
Didalam pengoperasian secara sistem, diharapkan tidak terjadi pemutusan pelayanan selama 24 jam selama sehari dan tujuh hari dalam seminggu. Untuk tujuan tersebut SCADA dan Telekomunikasi menjadi hal yang sangat diperlukan keberadaannya sebagai sarana pengendali real time.. Kegiatan operasi jaringan sistem penyaluran dan distribusi dikoordinir dikoordini r oleh Pusat Pengatur Beban (Penyaluran atau Distribusi ) dan pada hirarki dibawahnya oleh Regional Contol Centre / RCC untuk sistem Penyaluran dan Area Pengatur Distribusi/APD Distribusi /APD untuk sistem Distribusi. Petugas pelaksana pengaturan biasa disebut sebagai Dspatcher dan ditempatkan pada gedung kontrol RCC atau APD Tugas dari dispatcher ialah
mengkoordinir operasi jaringan yang menjadi tanggung
jawabnya jawabnya menyangkut menyangkut pengawasan, pengawasan, pengendalian pengendalian dan pencatatan pencatatan
serta melakukan
tindakan-tindakan untuk mempertahankan keandalan, mutu dan efisiensi operasional sistem tenaga listrik.Kegiatan tersebut meliputi keadaan sistem pada saat kondisi normal , menghadapi gangguan serta recovery terhadap terjadinya suatu gangguan. Untuk mencapai tujuan operasi diharuskan memenuhi faktor-faktor berikut :
Mengenal dengan baik jaringan sistem tenaga listrik yang dikelola termasuk kondisinya.
Menyusun pedoman operasi yang mencakup tujuan, aturan, tugas, aturan pelengkap dan gambar/tabel/formulir.
Organisasi pelaksana.
Faktor-faktor tersebut sangat terbantu dengan adanya fasilitas SCADA (Supervisory, Control and Data Acquisition). Pola Operasi sesuai dengan keadaan di lapangan sudah diantisipasi dengan faslitas ini. Jadi faktor-faktor yang menyebabkan kesalahan operasi dapat diminimalisir. Pola operasi sesuai konfigurasi jaringan distribusi direprentasikan dalam bentuk Single Line Diagram dengan peralatan-peralatan manuver atau switching. Untuk mengoperasikan peralatan tersebut harus memenuhi kriteria-kriteria yang telah ditetapkan dalam tahapan-tahapan yang harus dipenuhi.Apabila salah satu tahapan tidak terpenuhi maka eksekusi atau menuver jaringan tersebut tidak dapat dilaksanakan. Jadi kesalahan yang diakibatkan oleh faktor manusia dapat dihilangkan. Meskipun telah dibantu
dengan peralatan SCADA ,setiap Dispatcher harus memahami
Standing Operation Prosedure (SOP) jaringan sistem tenaga listrik yang menjadi tanggung jawabnya. Demikian pula , operator Gardu Induk maupun operator gardu distribusi harus tetap mengetahui prosedur operasi pengaturan dan pengusahaan jaringan yang menjadi tanggung jawabnya, sehingga fungsi peralatan SCADA sebagai alat kerja operasional akan menjadi optimal. Operasi Sistem Tenaga Listrik berlangsung secara terus menerus selama 24 jam sehari dan biasa dikenal dengan istilah Real Time Dispatcher / operator Sistem Distribusi Tenaga Listrik atau Dispatcher yang bekerja secara bergiliran 24 jam sehari. Biasanya dibagi dalam 3 regu piket dalam 24 jam. Setiap regu piket yang menggantikan regu sebelumnya harus mengadakan persiapanpersiapan sebelum melakukan tugasnya yaitu melaksanakan operasi harian dalam Real Time. Persiapan-persiapan yang harus dilaksanakan adalah :
Mempelajari Rencana Operasi Harian dari Sistem Transmisi, baik yang menyangkut rencana pembangkitan maupun yang menyangkut penyaluran. Dispatcher harus mengetahui kondisi penyaluran dalam keadaan Normal, Siaga atau Darurat. Hal ini diperlukan untuk melaksanakan operasi pengaturan beban sistem distribusi. Untuk itu perlu
saling berkomunikasi anatar dispatcher Pembangkitan, Penyaluran
maupun
distribusi.
Mempelajari penyimpangan-penyimpangan yang terjadi terhadap Rencana Operasi Harian Sistem terutama yang menyangkut gangguan yang terjadi dalam Sistem Transmisi. Kondisi Sistem transmisi harus diketahui setiap saat apakah dalam kondisi Normal, Siaga atau Darurat,
Mempelajari pekerjaan-pekerjaan pemeliharaan dan perbaikan yang dilaksanakan akan memerlukan pemadaman sehingga ada manuver jaringan. Apabila ada perubahan perubahan jaringan maka hal ini memerlukan perhatian khusus agar jangan sampai terjadi kesulitan dalam operasi.
Mengecek kesiapan fasilitas untuk operasi seperti alat komunikasi, telemetering dan telekontrol SCADA sehingga Dispatcher yang akan melaksanakan tugas mengetahui kondisi fasilitas tersebut yang sangat diperlukan untuk pelaksanaan tugas.
Pelaksanaan operasi di dalam real time adalah pelaksanaan Rencana Operasi Harian dan apabila terjadi penyimpangan dari kondisi Normal maka penyimpangan ini harus dikendalikan dalam Real Time Operation dengan mengikuti Pedoman-pedoman Operasi atau Standing Operation Procedure disingkat SOP. Prosedur pengaturan jaringan secara umum dengan menggunakan fasilitas SCADA dilaksanakan dengan :
Manuver atau manipulasi jaringan melalui fasilitas telekontrol SCADA dimana telah disesuaikan dengan pola operasi konfigurasi jaringan distribusi yang ada..
Menerima informasi-informasi yang berhubungan dengan keadaan jaringan dari Workstation dan kemudian membuat penilaian atau observasi seperlunya untuk menetapkan tindak lanjut.
Memonitor besaran-besaran pengukuran dengan fasilitas telemetering SCADA pada jaringan dan
kemudian
membuat penilaian
atau observasi seperlunya untuk
menetapkan tindak lanjut.
Mengkoordinasikan pelaksanaannya dengan pihak-pihak lain yang berhubungan dengan operasi jaringan yaitu : Region P3B, Petugas Pelayanan Gangguan, Petugas Pemeliharaan dan Operator Gardu Induk bila ada.
Mengawasi
jaringan
secara
terus
menerus
dan
tidak
terputus
putus
oleh
operator/dispatcher dibantu oleh fasilitas SCADA yang berfungsi sebagai supervisi jaringan dimana bila terjadi kondisi abnormal akan memberi masukan berupa alarm.
Mengusut dan melokalisasi jaringan terganggu dengan fasilitas SCADA melalui perintah telekontrol
dengan
memperhatikan
besaran-besaran
telemeter
yang
ada
pada
workstation.
Mendeteksi gangguan sehingga titik gangguan dapat diketemukan untuk diperbaiki.
Mode operasi sitem tenaga listrik dalam kondisi real time ada 4 (empat) keadaan mode operasi yaitu, keadaan normal, gangguan, darurat dan pemulihan. Mode tersebut dapat digambarkan seperti di bawah ini.
NORMAL
PEMULIHAN
GANGGUAN
DARURAT
Gambar 1 : Empat keadaan sistem operasi tenaga listrik. Seperti dijelaskan diatas bahwa sistem tenaga listrik bila terjadi gangguan sedapat mungkin diatasi, sehingga kembali pada keadaan normal dan waktu yang diperlukan juga semakin singkat.Peran peralatan SCADA dan Telekomunikasi adalah sangat dominan untuk mencegah terjadinya gangguan yang meluas, dan mengupayakan agar gangguan dapat segera datasi dengan waktu yang secepat-cepatnya
1.2 Sistem SCADA Jaringan Sistem Tenaga Listrik Pengertian Umum SCADA Beberapa definisi utama yang sering ditemui dalam konteks SCADA adalah sebagai berikut:
SCADA. Supervisory Control and Data Aquisition (SCADA) merupakan suatu sistem untuk mendapatkan data tepat waktu (real time) baik dari Remote Terminal Units (RTUs) atau sumber komunikasi lain di lapangan, sehingga operator jaringan memungkinkan melakukan pengawasan (supervisory) operasi jaringan dan pengendalian peralatan pemutus beban dari jauh (remote operation).
Pengatur . Yang dimaksud dengan Pengatur adalah Unit PLN yang melaksanakan pengaturan operasi jaringan sistem tenaga listrik.
Ruang Kontrol (Ruang Kendali-Control Room). Merupakan tempat/ruangan dimana operator melaksanakan tugas pengawasan dan pengaturan operasi jaringan
dan atau
pendistribusian
energi listrik. Ruang Kontrol
disebut pula sebagai Master Station yang terdiri dari komputer utama yang handal dan Communication Interface yang memungkinkan pertukaran data antara RTUs dengan master Station.
Komputer Utama (Main Computer). Adalah prosesor induk yang berfungsi memproses semua data yang diterima dari Remote Terminal Unit, Man-Machine Interface, maupun dari prosesor lainnya.
Front End Computer .
Adalah suatu central processor yang ditempatkan diantara kanal input dan processor lainnya berfungsi untuk memproses data sebelum diteruskan ke processor yang lebih besar.
Human Machine Interface . Merupakan alat penghubung antara Komputer Utama dan manusia/operator.
Papan Peraga (Mimic Board). Papan Peragaan merupakan berupa suatu panel atau layar lebar yang menampilkan informasi umum operasi jaringan real time sebuah jaringan sistem ttenaga listrik.
Layar Tayangan (Projection Screen) Merupakan sebuah layar lebar yang dipakai untuk menerima sorotan gambar dari alat video peragaan (Video Display Unit).
Remote Terminal Unit (RTU) RTU disebutkan pula sebagai Remote Station ditempatkan di gardu induk pengolah
dan
merupakan sebuah peralatan yang
yang berupa prosesor yang berfungsi sebagai penerima,
meneruskan
informasi
dari
peralatan
yang
dimonitornya
serta
mengirimkannya ke master station atau menerima instrtruksi – instruksi dari master Station. Fungsi-fungsi utama dari SCADA adalah sebagai berikut :
Akuisisi data yaitu merupakan proses penerimaan dari data-data RTU di jaringan dan harus dapat berkomunikasi dengan RTU.
Konversi data yaitu merupakan proses konversi data-data telemetri yang diterima dari RTU di jaringan dan merubah data-data tersebut dalam bentuk format standard untuk proses lebih lanjut.
Pemrosesan data yaitu menganalisa data yang diterima untuk dilaporkan kepada operator/dispatcher.
Supervisory
control
yaitu
memungkinkan
operator/dispatcher
melaksanakan
pengendalian pada peralatan-peralatan di jaringan.
Tagging, yaitu operator/dispatcher untuk meletakkan informasi tertentu pada peralatan tertentu dan sebagai alat bertukar informasi sesama operator/dispatcher.
Pemrosesan alarm dan event, menginformasikan kepada operator/dispatcher apabila ada perubahan di dalam sistem jaringan ..
Post Mortem Review, membantu menetukan akibat pada sistem jaringan jika ada gangguan besar pada jaringan. Kemampuan SCADA sangat tergantung kepada
program aplikasi yang dipakai
didalam sistem SCADA tersebut. Beberapa contoh aplikasi : Untuk sistem Distribusi antara lain :
Fault Detection, yaitu memberikan informasi gangguan melalui bekerjanya peralatan proteksi, sehingga deteksi gangguan dapat cepat diketahui dan titik gangguan dapat segera diketahui.
Isolation,
yaitu
kemampuan
untuk
melokalisasi
jaringan
terganggu
dengan
memanfaatkan fasilitas telekontrol untuk manuver atau manipulasi jaringan.
Restoration, yaitu kemampuan untuk mengembalikan kondisi jaringan pada posisi normal sebelum terganggu setelah gangguan diperbaiki dengan fasilitas telekontrol untuk mengendalika peralatan dijaringan seperti cubicle, LBS, recloser maupun sectionalizer. Untuk Sistem Transmisi :
Enegy Management Sistem ( EMS )
Power System Analysis
Load Flow
Load Frequency Control
Konfigurasi perangkat keras Sistem SCADA seperti gambar dibawah ini.
Gambar. 2 Konfigurasi Sistem SCADA
Fungsi Tele Control Control,Tele Signal, Tele Metering Untuk fungsi Distribusi fungsional RTU yang terpasang lokasi ditentukan sebagai berikut : 1. Gardu Induk
Telecontrol
: pemutus beban, pemisah, pengaturan
posisi
tap changer trafo.
Telemeasurement : tegangan. arus, kwh, power factor, kvarh untuk masing-masing penyulang masuk dan keluar, busbar dan trafo.
Telesignalling
: peralatan pemutus, posisi tap changer, dan pengaman (ground fault, over current, DC source fault,
buchholz,
transformator
temperature
trip/alarm atau peralatan pengaman lain). 2. Gardu Trafo Distribusi (Key Point).
Telecontrol
: pemutus beban, pemisah
Telemeasurement : tegangan. arus, kwh, power factor, kvArh untuk penyulang trafo.
Telesignalling
: peralatan pemutus,
pengaman (ground fault,
over current, DC fault atau peralatan lain). 3. Pole Mounted Swithes (recloser, loadbreak switch dll.)
Telecontrol
: pemutus beban, pemisah
Telesignalling
: peralatan pemutus dan pengaman (ground fault, over current, DC fault, atau peralatan lain).
4. Pole Mounted Capasitor Bank
Telemetering
: capasitive current, power factor, daya reaktif, tegangan.
Telesignalling
: open close status.
Sedangkan untuk fungsi Penyaluran fungsional RTU adalah sebagai berikut :
Telecontrol
: pemutus beban, tap changer Trafo
Telemeasurement : KV, A, MW,MVAR, Cos Phi,.
Telesignalling
: status peralatan pemutus, peralatan pengaman (ground
fault,
peralatan lain).
Load Frequency Control
over
current,
DC
fault
atau
1.3 Peralatan Sistem SCADA Peralatan system SCADA PLN telah diatur pada POLA SCADA, yang merupakan standardisasi peralatan baku .Kompleksitas peralatan SCADA ditentukan oleh pada level organisasi operasi sistem tenaga listrik mana akan dioperasikan, sehingga akan didapat keseragaman pola peralatan SCADA di PLN. Dengan adanya Philosophy ini maka tahap selanjutnya yaitu penyusunan Functional Requirement akan lebih terarah dan lebih pasti, mengacu kepada kebutuhan operasional sistem yang akan dioperasikan antara lain : 1. Melengkapi alat operasional jaringan tegangan menengah serta meningkatkan kemampuan manjemen operasi sistem tenaga listrik. 2. Meningkatkan reliabilitas sistem tenaga listrik. 3. Memperbaiki kualitas jaringan tenaga listrik. 4. Menyediakan data yang akurat/tepat untuk proses lanjutan, seperti: optimisasi operasi jaringan, perencanaan dan perawatan jaringan; maupun untuk pelayanan pelanggan serta peningkatan
kinerja
manajemen operasi sistem tenaga listrik.. Dengan memperhatikan tujuan dan sasaran tersebut maka peralatan SCADA-meliputi: 1. Remote Terminal Units (RTUs) 2. Sistem Komunikasi. 3. Master Station (Ruang Kontrol) 4. Peralatan Interfacing dengan peralatan jaringan .
Master Station Master Station merupakan kumpulan perangkat keras dan lunak yang ada di control center, pada umumnya
konfigurasi sebuah master station tidak akan sama,
disesuaikan dengan kebutuhan
system scadanya.Namun secara garis besar
konfigurasi dari sbuah master station terdiri dari:
Komputer Front End
Komputer Server
Komputer Human Machine Interface
Komputer Database server
Komputer Engineering
Swicth atau HUB LAN
Radio Master
Recorder
Global Position Sistem untuk referensi waktu
DTS ( Dipatcher Training Simulator)
UPS
Projector
Wall Display.
Peripheral pendukung seperti Printer, logger
Sofware Aplikasi SCADA untuk Server maupun HMI
Front End Front End adalah peralatan komputer yang berfungsi sebagai peralatan komunikasi / menghubungkan antara Master Terminal Unit dengan Remote Terminal unit, dimana fungsi dari Front end adalah sebagai pengolah komunikasi dan menyimpan data sementara diantaranya : Pengambilan Data dari RTU, yaitu pengambilan status dan pengukuran dapat diambil secara polling, untuk mempercepat pengambilan data maka hanya data yang berubah yang saja yang diambil.
Penyimpan data, yaitu data status dan pengukuran yang telah di proses, disimpan di file server, atau dikirim ke HMI.
Pengiriman data, yaitu sebagai alat mengirim data dari server ke RTU atau sebaliknya.
Pengiriman data ke HMI yaitu ketika permintaan data status RTU diterima Front End dari HMI, maka seluruh data RTU tersebut akan dikirim ke HMI dan data ini diambil dari file Server.
Penyesuaian Waktu dari setiap RTU yaitu mempunyai fungsi agar setiap RTU mempunyai waktu yang sama dengan Master Terminal Unit, maka secara priodik mengirim data waktu yang diterima dari MTU ke setiap RTU yang dikelolanya.
Diagnosa RTU yaitu untuk memeriksa apabila setiap RTU masih bekerja atau tidak, maka secara periodik dikirim data khusus ke setiap RTU. Bila RTU tidak memberikan jawaban setelah beberapa kali pengulangan, maka Front End akan mengirimkan berita ke Master bahwa RTU tersebut tidak berfungsi.
HMI (Human Machine Interface) Human Machine Interface atau Man Machine Interface merupakan sarana atau perangkat yang sangat penting dalam Pusat Pengatur Beban
sebagai media
komunikasi antara Operator/Dispatcher dengan komputer, dimana operator dapat langsung memantau dan mengomando elemen-elemen yang berada di gardu Induk k yang masuk dalam system SCADA. Selain itu dapat juga menyimpan data data dan
informasi system secara real time untuk dijadikan bahan analisa selanjutnya. Banyaknya operator yang bekerja dalam ruangan pusat pengatur menentukan banyaknya workstation/terminal yang diperlukan. Sistem HMI meliputi semua peralatan yang dipergunakan untuk menyampaikan informasi kepada operator/dispatcher dan dapat dipakai oleh operator/dispatcher untuk mengoperasikan sistem. Secara garis besar fungsi HMI adalah sebagai berikut :
Melihat/memantau kondisi sistem distribusi.
Memasukkan atau merubah data.
Melakukan navigasi diantara fungsi-fungsi SCADA.
Memonitor dan mengendalikan peralatan Sistem Jaringan Distribusi.
Memonitor dan Mengendalikan konfigurasi sistem jaringan distribusi.
Media Komunikasi Kebutuhan media komunikasi dipertimbangkan berdasarkan konfigurasi antara master computer yang berada di pusat pengendali dengan RTU. Konfigurasi yang diperlukan antara Master Komputer dengan RTU berbentuk star atau gabungan bentuk pohon bintang . Dengan spesifikasi media komunikasi sebagai berikut :
Low Data Speed (300 s/d 9600 bps)
Mode transmisi sinkronus atau asinkronus
Prosedur Transmisi Master-Slave
Untuk keandalan diperlukan duplikasi link komunikasi.
Media komunikasi yang dipergunakan dapat bermacam-macam diantaranya Radio Data, Pilot Calbe, Fiber Optic, PLC (Power Line Carrier), Microwave atau Saluran Telepon ( Leased Line).
RTU RTU adalah suatu peralatan yang terpasang pada gardu yang mana didalamnya terdapat processor yang berfungsi untuk mengambil data baik status maupun data pengukuran secara scanning ( polling), serta fungsi lainnya adalah melaksanakan perintah-perintah dari HMI yaitu seperti Buka tutup CB, melaporkan realisasi apa yang diperintahkan HMI lengkap dengan keadaan RTU saat itu (real time). Semua rangkaian proses di sisi site atau gardu baik metering maupun status cb yang diproses oleh RTU , selajutnya data tersebut disimpan dalam data memory (RAM)
sebelum diminta oleh Front End pada control center, selain itu juga Rtu berfungsi untuk melaksanakan komando ( Buka Tutup CB) dengan permintaan dari HMI .
Adaptation Work/Interfacing Interfacing adalah sebuah Panel yang berisi rele-rele bantu /AUX dan terminal terminal antara RTU dengan peralatan yang akan di kontrol oleh system SCADA.
Tele informasi Data Besar kecilnya sistem SCADA ditentukan dari jumlah teleinformasi yang direncanakan. Analisa kebutuhan Sistem SCADA juga mengacu pada besar kecilnya teleinformasi, karena akan menentukan kapasitas dari master komputer yang ada. Macam-macam teleinformasi ditinjau dari bentuknya adalah :
Digital Output, merupakan sinyal digital yang dikirim dari master komputer dan berupa sinyal perintah seperti telekontrol.
Digital Input, merupakan sinyal digital yang dikirim dari peralatan remote ke master komputer setelah melalui RTU yang berupa sinyal indikasi. Sinyal ini terbagi dalam 2 (dua) macam yaitu single signalling dan double signalling yang membedakan keduanya adalah penggunaannya misalnya untuk keakuratan posisi PMT diperlukan double signalling.
Analog Input, merupakan sinyal analog yang dikirim dari meter-meter analog yang mangalami proses Analog to Digital Converter di RTU sebelum dikirim ke master komputer untuk diproses lebih lanjut.
Tele informasi data dituangkan pada tele information plan untuk dapat menyusun data basenya. Tele informaton plan di bedakan antara Tele information plan untuk SCADA, dan tele information plan untuk pemeliharaan.