KONFIGURASI LENGKAP SISTEM PEMBACAAN METER ENERGI TERKENDALI JARAK JAUH (Sistem AMR dan APP) 1. Pendahuluan Meter energi merupakan salah satu alat ukur penting yang dimiliki dimiliki PLN mulai dari pembangkit, pembangkit, penyaluran dan pendistribusia pendistribusian n energi listrik, karena dengannya dengannya kita dapat mengetahui serta mengontrol seberapa baik mutu kwalitas dari besaranbesaran besaran energi energi yang yang dibangk dibangkitk itkan an pemban pembangki gkitt sampai sampai pendist pendistribu ribusia sianny nnya a pada pada pelanggan serta besar kwantitasnya. Adapun gambaran gambaran secara umum titik acu ukur dari seluruh pengukuran energi (telemetri) sebagai titik transaksi tertera pada gambar 1.
Gambar 1: Titik acu ukur (telemetri) transaksi energi listrik
Meter Energi juga merupakan alat ukur yang digunakan untuk transaksi penjualan listrik pada pelanggan selain transaksi internal PLN dan sebagai titik hitungan biaya pemasukan yang dimiliki PLN, sehingga harus mendapat perhatian secara khusus agar tidak terjadi kerugian yang disebabkan kinerja alat tersebut kurang begitu memadai. Walaupun perhatian sudah sangat besar diberikan termasuk melakukan klalibrasi pada meter tiap kurun waktu tertentu, tapi masih saja banyak jenis kerugian ditimbulkan dari titik tersebut dengan jumlah yang cukup besar, apakah itu sebab meter rusak, counter meter tidak berjalan dengan semestinya, meter macet, salah penyambungan, dan masih banyak model gangguan yang timbul baik disebabkan karena kesalahan PLN atau tindakan yang sengaja dilakukan oleh oknum atau pelanggan nakal agar dapat memperkecil nilai tagihan penggunaan energi listrik. Potensi lain penimbul kerugian selain dari sisi Meter Energi sendiri adalah pembacaan meter yang dilakukan oleh petugas baca meter. Kadang petugas tidak membaca dengan baik dan melakukan kesalahan-kesalahan disebabkan karena posisi meter terlalu tinggi sehingga menimbulkan sudut kemiringan titik baca, angka register yang sudah tidak jelas, dan ada pula yang hanya dikira-kira stan bacanya karena rumah tertutup atau pagar terkunci, dan masih banyak masalah kesalahan baca ini terjadi dimana-mana secara terus menerus. Langkah untuk memperkecil segala kerugian yang timbul seperti tersebut diatas, maka dipasanglah Sistem pengamanan yang disebut dengan kelompok Alat Pembatas, Pengukur dan Perlengkapannya (APP) yang terdiri dari Current Transformer, Power Transformer dan Meter, yang terstandarkan dengan nomer SPLN 55 tahun1990, dan kemudian dilakukan pula penggantian Meter Elektromekanik dengan Meter Elektronik dilengkapi dengan fasilitas alat komunikasi, lengkap dengan segala pengamanannya didalam a kotak APP tersebut, sebagai pengaman terhadap tindakan oknum yang merugikan PLN pada sisi meter. Adapun kerugian lain yang ditimbulkan oleh sistem pembacaan Meter Energi yang dilakukan selama ini, dirombak dengan metode pembacaan jarak jauh melalui fasilitas komunikasi yang tersedia lengkap dengan sistem komputer hardware dan softwarenya menjadi satu kesatuan sistem, dan system ini disebut sebagai system Pembacaan Meter secara Terkendali dari Jarak Jauh, sebagai pengamanan untuk kerugian yang timbul karena kesalahan baca meter. Penggabungan dua perubahan tersebut diatas selanjutnya disebut dengan “Sistem Lengkap Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh” dengan gambar konfigurasi secara umum seperti terlihat pada gambar 2.
2. Definisi Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh adalah suatu sistem yang berfungsi untuk membaca dan mengatur (melakukan setting, kontrol dan memberikan informasi misalnya melalui short message) meter energi tegangan rendah, tegangan menengah, tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi, baik yang terpasang di lokasi pelanggan maupun di lokasi sistem kelistrikan PLN, secara jarak jauh dengan metode pembacaan data secara sendiri-sendiri ataupun kolektif, sehingga data dapat diolah dan dipergunakan untuk keperluan transaksi pembayaran, pelayanan, pengoperasian, pengendalian dan perencanaan. Definisi ini dapat digambarkan seperti tertera dalam gambar 2.
Gambar 2: Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh Definisi dan gambar ini diambil dari draft SPLN nomer SPLN D5 002 VER 311207.
3.
Konfigurasi Lengkap Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh Secara garis besar konfigurasi lengkap Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak Jauh terdiri dari 3 sub sistem besar yaitu: - APP (Alat Pengukur, Pembatas dan Perlengkapannya),
A.
- Sistem komunikasi dan peralatannya, - Pusat Kontrol (AMR server komputer beserta Aplikasinya). APP (Alat Pengukur, Pembatas dan Perlengkapannya) APP (Alat Pengukur, Pembatas dan Perlengkapannya) yang telah distandarkan sesuai SPLN 55 tahun1990, merupakan acuan dasar yang dipergunakan, walau meter dalam standar tersebut masih mengacu pada meter elektromekanik. Didalam APP terdapat paling sedikit 4 titik pokok yang rawan dan bisa menimbulkan kerugian sehingga memerlukan perhatian secara teliti baik pada saat pemasangan atau pemeliharaannya, yaitu: o
o
o
o
Kotak APP – tentang posisi, segel, kunci dan pengelola serta penanggung jawab kunci, Meter Energi – tentang tipe dan pengawatannya, jenis pengukuran, kelas dan nilai ukurnya (dari sekunder CT dan PT) dan konsumsi dayanya, Kabel penghubung – panjang dan diameter kabel, ikatan dan sambungan antar alat, pengamanan dan penempatannya, CT dan PT – tipe serta kelas, kapasitas burden dan karakteristik output agar dapat diketahui titik jenuhnya.
Hal ini terjadi karena kotak APP dan meter energi berada ditempat pelanggan. Sedang dengan digantinya meter elektromekanik dengan meter elektronik, bisa memberikan keuntungan bagi perusahaan jika penguasaan kelebihan teknologi dapat betul-betul dimanfaatkan. Oleh sebab itu perlu untuk dapat dijadikan perhatian secara khusus beberapa tambahan fasilitas yang dulunya tidak terdapat didalam meter elektro mekanik agar tidak menimbulkan masalah. Hal itu akan terjadi jika terdapat kurang ketelitian kita terhadap: o Tegangan Operasi serta penyambungan grounding, o Setting fasilitas meter dengan software masing-masing, yang nilainya dapat dilihat dari perbedaan nyala LED atau pesan ber jalan pada LCD, o Pemahaman dan penguasaan penyetelan meter dan fasilitasnya, o Dan masih terdapat beberapa hal lagi lainnya. Kelebihan meter elektronik dibanding dengan meter elektromenkanik antara lain mempunyai banyak fasilitas pengukuran didalam sebuah meter, yang fasilitas tersebut akan dapat terpenuhi dengan memasang beberapa meter elektromekanik menjadi satu kesatuan. Contoh SPESIFIKASI UMUM meter elektronik tersebut seperti: Tipe 3 fasa – 4 kawat, kelas 0.5, akurasi 5% •
Pengukuran tidak langsung (dengan CT-PT) Tegangan 57.7 Vac - pengukuran tidak langsung (dengan PT) Arus 5(6) A - pengukuran tidak langsung (dengan CT) Dengan fasilitas jenis DATA PENGUKURAN: Tegangan per fasa (V) Arus per fasa (A) Faktor Daya (Cos Φ ) per fasa Frekuensi (f) Daya aktif per fasa (kW) Daya reaktif per fasa (kVAr) Daya total per fasa (kVA) Energi aktif per fasa (kWh) Energi reaktif per fasa (kVArh) Energi aktif total terdapat 4 kelompok (kWh) – untuk aplikasi WBP, LWBP Energi reaktif total terdapat 4 kelompok (kVArh) – untuk aplikasi WBP, LWBP Energi aktif total REVERSE (kWh Reverse) Energi reaktif total REVERSE (kVArh Reverse) Daya maksimum (KVA Max) • • •
• •
•
• • • • • •
•
•
• • •
Fasilitas informasi kejadian: Ketidak seimbangan beban Hilang tegangan satu phasa atau pemadaman Perbedaan nilai arus masuk dan arus keluar • •
•
B. Sistem komunikasi Sistem komunikasi adalah fasilitas yang dipergunakan untuk melakukan hubungan dari modem yang terdapat pada meter energi ke modem yang berada di pusat kontrol dengan mempergunakan sarana telephone (PSTN, GSM, CDMA), HF Radio (PTT, FDC, FDMA, TDMA), PLC/DLC, kabel data dan serat optic. Komunikasi ini merupakan kunci utama keberhasilan sistem AMR untuk dapat meng-akses, mengontrol dan menonitor meter energy dari jarak jauh, sehingga harus diberikan fasilitas hubungan 2 arah, baik untuk dasar hubungan point to point, Multidrop point dan IP base LAN / WAN. Hal yang perlu mendapat perhatian khusus pada system komunikasi adalah: o
o
o
Standar sambungan yang dipergunakan serial atau parallel serta linknya, berkaitan dengan konfigurasi system yang bisa diterapkan, Kecepatan data transfer dan jenis modulasi modem synchron / tidak, untuk synchron sebaiknya dipilih 1200 s/d 9600 baud sedang asynchron 33,6 s/d 64 kilo baud, Metode transfer data dan Protocol yang digunakan, DLMS, modbus, dll.
o o
o
Jenis data dan pengamanannya, encrypt atau squize pack data. Mutu dan kwalitas komunikasi dalam segala kondisi, Ratio kemungkinan dan lama tersambung untuk HF radio dan system yang mempergunakan fasilitas jalur komunikasi umum.
Secara umum dan banyak digunakan pada jaringan pengukuran adalah “Serial Data Communications Link” yang dapat digambarkan pada gambar 3: Meter Energi
PusatKontrol
Transmitted Data
Analog Signal
Received Data
RS-232
RS-232
DTE
DCE
Terminal
Modem
• •
Communication Link
DCE
DTE
Modem
Terminal
DTE = Data Terminal Equipment DCE = Data Communication Equipment Gambar 3: Serial Data Communications Link Agar kedua lokasi dapat mengirim serta menerima data dengan benar maka diperlukan protocol, atau dengan kata lain adalah aturan pengiriman sekumpulan data. Basic Structure dari Information Frame yang didefinisikan dalam Protocol adalah seperti gambar 4:
Sync Byte -
Destination Address
Source Address
Data to be Transmitted
Error Detection Byte
SYNCHRONIZING BYTE digunakan untuk synchronisasi oleh penerima, DESTINATION ADDRESS adalah posisi dimana data tersebut ditempatkan, SOURCE ADDRESS merupakan petunjuk tempat asal data, DATA adalah keseluruhan informasi yang dikirimkan, ERROR BYTE/S merupakan informasi hasil dari hitungan Error Correction. Gambar 4: Basic Structure Information Frame
Mengacu pada banyaknya jenis protocol yang ada, yang paling efektif dan sudah distandarkan untuk telemetri adalah DLMS, yang digunakan sebagai dasar pada pembentukan protocol IEC. Sedang untuk model yang lebih komplek seperti hubungan komunikasi dalam dalam suatu jaringan atau hubungan antar computer dalam satu pusat kendali atau hubungan antar pusat kendali, maka perlu diketahui dan dipahami standar acuan dari 7 layer model OSI, seperti tertera pada gambar 5:
Gambar 5: 7 layer OSI model Secara rinci dari masing-masing layer dapat dijelaskan sebagai berikut:
Gambar 6: rincian 7 layer OSI model
Dimana 3 layer pertama dari bawah sudah dikenal umum dalam bidang industry peralatan elektronika dengan acuan hubungan secara elektrik phisik jenis terminal sambungan standar data tersebut adalah: •
•
•
•
EIA/RS-232 Interface Standard mempunyai kemampuan komunikasi Half atau Full Duplex dengan jenis pengiriman data Asynchronous atau synchronous, umum digunakan sebagai sambungan modem atau kabel komunikasi data jarak pendek. EIA/RS-422 Interface Standard mempunyai kemampuan komunikasi Full Duplex dengan jenis pengiriman data Point to Point, umum digunakan sebagai sambungan modem synchron dan asynchrony atau kabel komunikasi data terisolasi dan telanjang dalam jarak jauh. EIA/RS-485 Interface Standard mempunyai kemampuan komunikasi Full Duplex dengan jenis pengiriman data Multidrop Point, umum digunakan sebagai sambungan jaringan, kabel komunikasi data terisolasi dan serta optik dalam segala jenis jarak. USB (universal Serial Bus) merupakan perkembangan baru dari serial interface yang bersifat lebih umum dan dapat dipergunakan segala type.
Secara keseluruhan isi standar yang ada untuk system 7 layer adalah:
Gambar 7: rincian isi standar 7 layer OSI model
Ini merupakan acuan yang harus dipahami untuk pengembangan dan hubungan antar pusat kendali. Berdasar pada jenis hubungan yang terjadi maka komunikasi pada system lengkap AMR (antara Pusat Kendali dan Meter Energi) dapat dibagi menjadi 2 yaitu: i.
ii.
C.
Langsung yaitu suatu metode proses hubungan komunikasi melalui segala media yang terjadi secara langsung antara pusat kontrol dengan meter energi. Tidak Langsung yaitu metode proses hubungan komunikasi melalui segala media yang terjadi antara pusat kontrol dengan meter energi melewati suatu proses perantara baik itu berupa data konsentrator atau peralatan berjalan lainnya.
Pusat Kontrol / Kendali Pusat Kontrol / Kendali merupakan satu kesatuan kerja dari kumpulan peralatan elektronika dan computer yang terhubung menjadi satu, yang saling mendukung dengan koordinasi software aplikasi untuk dapat melakukan control / kendali, monitoring dan melakukan pengambilan serta pengiriman data yang ada di meter energy, data concentrator, data collector maupun dari computer atau pusat kendali lainnya, baik melalui sambungan langsung maupun jaringan. Karena system telemetri ini adalah untuk keperluan transaksi paling utamanya, maka diperlukan suatu pengamanan data yang cukup handal, karena jika tidak maka akan muncul suatu kerugian baru diluar dari 2 permasalahan utama pada APP dan Baca Meter. Untuk itu factor-faktor yang berhubungan dengan interaksi antara operator dan peralatan penyimpan dan pengolah data harus diberikan pengamanan tinggi. Model pengamanan pada pusat kendali dapat diberikan dengan cara memberi pengamanan: o o
Akses masuk dan data yang dapat diolah, Pengolahan data secara automatis oleh system dan data yang dapat diakses adalah data copy.
Cara pengamanan ke 2 jauh lebih efektif dan lebih menguntungkan karena para pengguna tidak terbatasi untuk mengambil dan mengolah jenis data apapun, dan hasil dari analisa tidak mempengaruhi data yang digunakan untuk keperluan transaksi, sehingga kerugian akibat kesalahan tidak disengaja atau oleh oknum pelaku yang sengaja ingin melakukan perubahan dapat dihindarkan.
Selain dari itu data copy yang disimpan dapat digunakan untuk model dari analisa untuk keperluan operasi dan perencanaan serta dapat pula digunakan untuk keperluan analisa automatisasi lain untuk keperluan pembandingan pemasukan, penanganan rugi-rugi serta untuk P2TL. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada pusat kontrol / kendali antara lain: •
FITUR SOFTWARE APLIKASI SECARA UMUM Dapat melakukan pembacaan terhadap sejumlah merek dan tipe meter AMR yang dioperasikan PLN. Data-data hasil pembacaan ditampilkan dalam format tabel dan grafik, sehingga mudah dianalisa. Data hasil pemrosesan yang tertampil dalam bentuk tabel dapat diekspor ke dalam bentuk spreadsheet dan word file, sehingga dapat diolah dengan program aplikasi Office seperti MS Excel© dan MS Word© atau aplikasi Office lainnya, untuk pembuatan laporan sesuai yang diinginkan user. Otoritas pengoperasian dapat dikelompokkan berdasarkan area kerja dan berdasarkan tingkatan kewenangan. Scheduler pemangggilan meter AMR fleksibel baik dari segi skenario maupun jenis data yang akan diambil. Hal ini penting untuk mengantisipasi performansi maupun optimalisasi biaya komunikasi. •
•
•
•
•
•
Dengan FITUR SISTEM paling tidak seperti: Sistem berupa jaringan berbasis TCP/IP, dapat dikoneksi ke LAN user. Program aplikasi berbasis web, dapat diakses melalui internet. Hardware berupa rackmount server/computer berbasis pada kehandalan yang terjaga dan sourcing untuk sparepart/upgrade mudah. Operating system yang handal dan aman dari hack dan virus. •
• •
•
Dan paling sedikit pada pusat control / kendali tersedia aplikasi penyajian dan pengolahan data untuk keperluan: •
NIAGA •
• •
•
Transaksi Billing Evaluasi hasil Pemasukan III-07 dan II-09 Evaluasi kVA Max based insentif/disinsentif
OPERASI Evaluasi TMP (SAIDI/SAIFI dan Tegangan) Evaluasi Susut Teknis dan Non Teknis mulai dari penyulang sampai dengan indikasi susut di Trafo distribusi Evaluasi Pembebanan Trafo Distribusi & Jaringan Evaluasi P2TL •
•
•
•
•
PERENCANAAN
• • •
•
Pembuatan Trend Beban Perkiraan pembebanan jaringan Maksimalisasi jaringan system
DCC (distribusi control center) Maneuver beban Pola perencanaan pembebanan dan pengalihan beban saat pemadaman baik yang terencana maupun tidak • •
•
Aplikasi WEB Pelayanan Pelanggan dan Pemakai Lain diluar sistem jaringan •
•
•
Aplikasi lain dan maintenance tools … Backup data secara regular bulanan dan 3 bulanan Backup data lengkap tiap 6 bulan Diagnostis performance system dan jaringan rutin tiap bulanan, •
•
•
Dalam rangka mendukung kebutuhan tersebut diatas maka paling sedikit diperlukan informasi yang ada pada data base pusat control / kendali adalah: i.
Kualitas pasokan listrik ke pelanggan: Data profil tegangan (V) Data Durasi dan frekuensi padam • •
ii.
Profil konsumsi energi (Energy Usage) pelanggan: Data profil kWh LWBP, kWh WBP, kWh Total dan kVArh •
iii.
Profil beban pelanggan (Load Profile): Data profil konsumsi arus per fasa Data profil tegangan per fasa Data profil konsumsi energi aktif (kWh) total Data profil konsumsi energi reaktif (kVArh) total
• • • •
iv.
Karakteristik beban pelanggan: Pemantauan Cos Ø (divisualisasikan dengan gambar diagram fasor untuk tegangan dan arus)
•
v.
Posisi Stand Meter bulanan: Data Stand Meter bulanan (untuk Billing) Data posisi Stand Meter saat ini • •
vi.
Pembacaan data KVA Maksimum: Data kVA Max pada setiap bulan (LWBP, WBP, Total) •
vii.
Pembacaan data besaran sesaat: Data tegangan (V), Arus (I), Daya Aktif (kW), Daya (kVA), Daya Reaktif (kVAr) per fasa Data Faktor Daya dan frekuensi •
•
•
viii.
Dan data sesaat lain yang disediakan oleh meter AMR
Menampikan DLPD (Daftar Langganan yang Perlu Diperhatikan) dengan parameter: Jumlah jam menyala dalam satu bulan atau mempergunakan kurva beban masing-masing jenis pelanggan Arus dan tegangan Perubahan pola konsumsi (perbandingan konsumsi energi bulan ini vs bulan lalu) Stand Meter •
• •
•
ix.
Dan mempunyai fitur-fitur fungsi metering paling tidak untuk: Load Profile Energy Usage Instantaneous Measurement Standmeter Harmonic Distortion
• • • • •
4.
Konfigurasi hubungan antar pusat kendali
Ada 2 jenis system hubungan antar pusat kendali, yaitu: a. Sistem Terdistribusi
Gambar 7: hubungan antar pusat kendali secara TERDISTRIBUSI b. Sistem Terpusat
Gambar 8: system hubungan antar pusat kendali secara TERPUSAT
Hubungan yang lebih menguntungkan dari keduanya adalah system terdistribusi, antara lain seperti: -
Pengolah data ada pada unit sehingga pada kantor distribusi hanya khusus untuk pelayanan pada pengguna dan pelanggan System pusat kendali yang dibangun bisa setara semuanya dan tidak perlu terlalu besar Masing-masing unit bisa mengirimkan data informasi sesuai kebutuhannya dan dapat diolah langsung oleh unit Jika terjadi perubahan yang disebabkan oleh penambahan meter energy jenis khusus, maka hanya unit tertentu saja yang mengalami dan berefek pada unit tersebut saja serta tidak berpengaruh terhadap pengiriman data untuk pengguna lain yang tersambung pada pusat kendali di kantor pusat
-
Jika terjadi kesalahan akses yang berakibat pada perubahan data, maka hanya terjadi pada unit tersebut dan tidak berpengaruh pada unit lain.
5. Contoh metode perhitungan susut yang bisa dilakukan Dari dasar titik telemetri yang berhubungan dengan pelanggan seperti tertera dalam gambar 9, maka dapat diperhitungkan perkiraan susut secara perbandingan pengukuran pada masing-masing titik, dan susut yang terjadi jika dikombinasikan dengan perolehan III-07 untuk dapat
gambar 9. Titik telemetri para pelanggan TT, TM, TR dan SR Dengan menjumlahkan nilai hasil ukur pada seluruh pelanggan pada sebuah trafo seperti gambar 10, kemudian dibandingkan dengan nilai ukur pada trafo tersebut, jika terjadi perbedaan mencolok maka akan ditemukan ketidak jujuran pemakaian pada trafo tersebut shingga dapat dibuatkan TO untuk melakukan P2TL.
gambar 10. Titik telemetri para pelanggan SR dalam satu trafo distribusi Dengan menjumlahkan seluruh pengukuran di trafo distribusi pada satu penyulang seperti gambar 11, kemudian dibandingkan dengan pengukuran pada penyulang, akan didapatkan pada trafo pelanggan mana yang diperkirakan kerugian timbul yang kemudian dapat dikeluarkan TO untuk P2TL.
gambar 11. Titik telemetri trafo distribusi
dengan menganalisa hasil load profile serta membandingkan dengan telemetri terdahulu, maka akan dapat diketahui perubahan pemakaian secara mendadak atau terencana yang mengakibatkan kerugian, untuk berikutnya dapat dibuatkan TO P2TL.
gambar 12. data load profile
dengan informasi automatis dari nilai hasil pengukuran seperti tertera dalam gambar 12, dapat diketahui perubahan pemakaian yang kemungkinan menimbulkan kerugian, sehingga dapat dibuatkan TO untuk P2TL.
gambar 12. data pengukuran arus dan tegangan semua hasil pengukuran dari contoh-contoh tersebut diatas harus dapat dilakukan secara automatis oleh aplikasi pada pusat control / kendali, sehingga operator ataupun analisator tidak perlu meneliti begitu banyak karena semua dapat dilakukan dengan bantuan mesin. Selain dari itu semua data kejadian yang ditimbulkan oleh informasi dari meter ener gy dapat juga digunakan sebagai acuan untuk analisa kemungkinan kerugian yang timbul.
__________00000__________
SISTEM PEMBACAAN METER ENERGI TERKENDALI JARAK JAUH ( AUTOMATIC METER READING )
