makalah inovasi 2009_nasional

Lomba Karya Inovasi 2009PT. PLN (persero)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sesuai dengan visi distribusi 2012, yakni pencapaian Saidi 100 menit per

pelanggan per tahun dengan Saifi 3 kali pe pelanggan per tahun diperlukan

banyak terobosan untuk mencapai visi tersebut. Dalam pelaksanaan operasi

distribusi, terutama saat melokalisir gangguan, dibutuhkan ketepatan dan

kecepatan dalam menentukan letak gangguan tanpa mengesampingkan efisiensi

perusahaan. PT. PLN (Persero) Cabang Kuala Kapuas memiliki beberapa feeder

yang panjang dan memiliki medan yang berat dalam melakukan operasi,

sehingga seringkali pelaksanan lokalisir gangguan membutuhkan personel,

waktu dan biaya yang besar. Efek yang pasti adalah meningkatnya angka SAIDI-

SAIFI dan besarnya biaya operasi. Disamping itu, keterbatasan personil dan biaya

operasi merangsang kita untuk mencari cara tercepat dan termurah untuk

melakukan lokalisir gangguan.

Pada operasi distribusi, besarnya arus gangguan mengindikasikan jarak

terjadinya gangguan. Hal ini tergantung atas impedansi jaringan, tegangan

sistem, dan impedansi gangguan terutama untuk gangguan ke tanah. Dengan

teori yang telah berkembang, maka korespondensi antara jarak dengan data

besardan jenis gangguan dapat diestimasikan.

GIS adalah software pemetaan geografis yang memiliki fitur-fitur untuk

membuat peta jaringan distribusi dengan memasukkan titik survey dari GPS

(Geographic Positioning System). ArcView 3.3 merupakan versi free dari GIS yang

memungkinkan dan mengijinkan pengguna untuk mengembangkan penggunaan

software tersebut dengan pemrograman berbasis script avenue language.

Dengan menggabungkan antara estimasi penentuan lokasi gangguan

dengan pemrograman ArcView GIS 3.3, maka lokasi gangguan dapat di-request

secara visual dalam bentuk peta jaringan yang telah di adopsi dalam peta

geografis. Harapannya, proses operasi lokalisir gangguan lebih terarah, cepat

dan murah tanpa harus melibatkan banyak personel.

Dalam pelaksanaan dan implementasi awal, objek yang digunakan dalam

hal ini adalah gardu hubung (GH) atau gardu induk (GI) yang memiliki rele yang

mampu menampilkan dan merekam gangguan. Pada PT. PLN Cabang Kuala

Kapuas, objek yang memungkinkan hanya dua lokasi, yakni GH Tingang

1


Menteng, GH Tamiang Layang. Namun pada pengembangan lebih lanjut akan

diterapkan ke jaringan / feeder yang panjang dan menyuplai beberapa kantor

jaga untuk bisa lebih merasakan manfaat dari adanya software ini.

1.2. Tujuan

Tujuan dari pembuatan software ini antara lain:

1. Mempercepat penentuan letak gangguan Jaringan Tegangan

Menengah (JTM)

untuk mempercepat proses lokalisir gangguan.

2. Mengurangi kebutuhan personil untuk menyisir lokasi gangguan.

3. Menekan biaya operasi distribusi pada sektor penanganan

gangguan JTM.

4. Mengoptimalkan fungsi pemetaan GIS dalam operasi distribusi.

1.3. Metodologi dan Batasan

Metodologi yang digunakan dalam pembuatan software ini adalah:

1. Survey Lapangan dan Kondisi Riil Jaringan

Survey pemetaan jaringan distribusi dengan GPS untuk menentukan

lokasi riil sesuai peta Geografis.

2. Perhitungan

Perhitungan arus hubung singkat jaringan berdasar jarak dan

impedansi gangguan. Untuk selanjutnya dijadikan database pada

ArcView 3.3.

3. Pemrograman

Mengembangkan pengguanaan ArcView 3.3 dengan memprogram

ulang fitur-fitur ArcView 3.3 dengan menggunakan script avenue

language. Dengan pemrograman ini, request terhadap lokasi

gangguan secara visual dapat ditampilkan dengan fitur yang user

friendly.

4. Analisa dan Evaluasi

Menentukan error penunjukkan jarak berdasar software dengan

jarak sebenarnya.

5. Studi Pustaka

2


Mempelajari referensi yang berkaitan dengan penggunaan script

avenue pada ArcView GIS dan penentuan lokasi gangguan pada

jaringan distribusi.

Penggunaan software ini dibatasi oleh variabel gangguan distribusi yang

jauh lebih komplek dari jaringan transmisi. Sesuai dengan tujuan pembuatan

software ini, yaitu untuk mempercepat lokalisir, mengurangi personel dan biaya,

maka akurasi titik gangguan tidak kami targetkan 100 %. Untuk itu perlu dibatasi

hal-hal sebagai berikut :

1. Software ditekankan pada percepatan lokalisir untuk menentukan Load

Break Switch (LBS) yang harus dibuka dan petugas / kantor jaga yang

diberangkatkan ke lapangan saat terjadi gangguan permanen. Dengan

demikian tujuan untuk mengurangi waktu kerja, menekan biaya dan

jumlah personel sudah tercapai.

2. Lokasi gangguan yang diberikan pada tampilan GIS berupa segment-

segment jaringan dan bukan berupa titik gangguan. Sedangkan

segment diberikan atas Sectional Pole (SP) pada jaringan.

3. Penentuan dan perhitungan titik gangguan mengacu pada karakteristik

empirik atas gangguan dan jarak yang telah terekam pada GH.

3


BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Lokasi dan Arus Hubung Singkat pada Jaringan Distribusi 20 kV

Pada kondisi tertentu, terkadang gangguan 3 fasa bisa terjadi. Misalnya

travers jatuh, jaringan tertimpa ranting atau bencana alam yang memungkinkan

ketiga kawat fasa bertemu.

gambar 2 (1) vektor hubung singkat 3 fasa. (2) rangkaian pengganti hubung singkat 3 fasa. (3) rangkaian pengganti hubung singkat 2 fasa. (4) rangkaian pengganti hubung

singkat 1 fasa ke tanah

Dari gambar 2 (1) didapat bahwa :

……………………………. (1)

4

( 2)

( 1)

(3)

( 4)


Adapun rangkaian pengganti untuk merepresentasikan korespondensi

antara arus dengan lokasi gangguan gangguan yang merupakan bagian dari

perhitungan impedansi jaringan ditunjukkan pada gambar 2. Secara sederhana,

impedansi gangguan pada gangguan 3 fasa adalah jumlah antara impedansi

sumber, impedansi trafo, dan impedansi jaringan. Impedansi jaringan merupakan

hasil perkalian antara jarak gangguan dengan impedansi kawat dalam satuan

ohm / km. Dengan demikian, jarak gangguan dapat ditentukan dengan persaman

2.

………………………………….. (2)

Dengan cara yang sama, maka impedansi untuk gangguan gangguan 2

fasa ke tanah (Line-Line to Ground/ LLG), 2 fasa (Line-Line / LL), dan 1 fasa ke

tanah (Line to Groung / LG). Dengan :

Z (Ω) : Impedansi gangguan, Zn (Ω/km)= impedansi jaringan pada bus n,

dan jarak gangguan pada bus n. dan Rf (Ω): resistansi gangguan . Untuk

gangguan fasa ke tanah baik LG maupun LLG diiperhitungkan besaran resistansi

pentanahan (Rn).

Pada perkembangan saat ini, penentuan letak gangguan pada jaringan

distribusi semakin canggih ddengan error yang kecil. Berbeda dengan jaringan

transmisi, penentuan letak gangguan pada jaringan distribusi jauh lebih rumit.

Hal ini dikarenakan adanya percabangan serta variasi hambatan penyebab

gangguan, Rf. Jurnal internasional saat ini mengembangkan metode berbasis

kecerdasan buatan ( Artificial Intellegent / AI) untuk menentukan lokasi dan jenis

gangguan. Diantaranya adalah Neural Network, Neural Fuzzy Logic, dan metode

Wafelet.

2.2. Fitur – fitur Penting Arcview 3.3

ArcView 3.3 (GIS) telah banyak digunakan dalam pemetaan geografis.

Untuk mengembangkan software ini, user diberi keleluasaan untuk

menambahkan program sesuai kebutuhan tanpa harus membeli lisensi terlebih

dahulu.

5


gambar 1 tampilan pemetaan jaringan pada ArcView 3.3

Display ArcView 3.3 terbentuk atas layer-layer yang bisa diaktifkan maupun

dinonaktifkan. Layer berupa theme yang memiliki extension .shp dalam bentuk

polyline, point, dan polygon. Sedangkan shp sendiri menampilkan grafik pada

peta sesuai data yang tersimpan pada database. Shp dapat dibentuk dari hasil

survey melalui media GPS untuk kemudian ditransfer dengan support DNR

Garmin 5.3.2. Gambar 3 menunjukkan tampilan pemetaan dengan ArcView 3.3.

Database arcView ditampilkan berupa tabel yang telah tersusun dan accesible

terhadap excell. Gambar 4 menunjukkan tampilan database. Untuk dapat

mengadaptasi ArcView 3.3 menjadi software lokator, harus dilakukan

penambahan program dengan menggunakan avenue language, karena dengan

bahasa tersebut arcview dibuat. Shape pada databese dapat ditandai secara

khusus pada peta dengan meng ‘klik’ record pada database dan secara otomatis

tampilan pada peta geografis berubah menjadi shape berwarna kuning.

gambar 2 tampilan database pada arcView 3.3

Pemrograman avenue untuk memodifikasi aplikasi arcView 3.3 dilakukan dengan menampilkan menu editing sebagaimana gambar 5. Untuk kemudian dibuat script sesuai dengan tampilan program yang diinginkan sebagaimana gambar 6.

6


gambar 3 tampilan menu editing untuk menampilkan script

BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Perhitungan Estimasi Jarak Gangguan Berdasar Informasi Arus dan Tipe Gangguan

Sebagaimana telah dijelaskan di atas, bahwa estimasi lokasi gangguan pada jaringan distribusi lebih komplek dari transmisi. Namun, dengan pendekatan-pendekatan tertentu, kita dapat memperkirakan lokasi gangguan secara empirik sesuai tipikal jaringan itu sendiri. Dengan kata lain ketergantungan perhitungan terhadap variabel-variabel impedansi gangguan dibatasi oleh kondisi riil yang dialami oleh jaringan. Dengan pembatasan tersebut, maka resistansi ganggua Rf tidak bisa kita perhitungan secara tepat. Gambar 7 menunjukkan hasil perhitungan prediksi araus gangguan tiap segment dengan jenis gangguan yang bervariasi.

7


Tabel 1 perhitungan prediksi arus hubungsingkat tiap segment

Tiap segmen dalam peta jaringan menggambarkan sectional pole. Perhitungan terhadap arus maupun impedansi hubungsingkai merupakan data empirik yang didapatkan pada data arus gangguan dan lokasinya. Data prediksi arus dan hambatan di atas selanjutnya di export ke database arcview 3.3 sebagai acuan untuk menentukan lokasi gangguan.

3.2. Algoritma Penentuan Lokasi Gangguan Distribusi Tegangan Menengah

3.3. Evaluasi dan Pengembangan

3.3.1 Evaluasi Penggunaan Lokator

8


Tabel 2 perhitungan error penunjukkan lokasi gangguan pada feeder TM 2

Real Estimation

29/05/2009 13:46 Over Current 823 0,05 0,043 0,007 0,0000

29/05/2009 14:46 Ground Fault 167 20,82 21,05 -0,230 0,0529

29/05/2009 15:46 Ground Fault 176 10,3 11,078 -0,778 0,6053

03/06/2009 16:09 Over Current 364 22 21,89 0,110 0,0121

03/06/2009 16:27 Over Current 370 22 21,89 0,110 0,0121

0,8261Source : PT. PLN (Persero) Cabang Kuala Kapuas Ranting Pulang Pisau

Type of FaultDate of Fault Mean Square ErrorError (km)Fault CurrentLocation of Fault (km)

Tabel 2 adalah data error penunjukkan jarak gangguan berdasar arus dan jenis gangguan yang terjadi. Saat terjadi gangguan terdekat, overcurrent di muka GH, error menunjukkan 0,043 km. Ground fault 176 A ditunjukkan pada jarak 11,078 km dari realisasi 10,3 km, ini adalah error terbesar yang tercatat yakni 0,778 km. Sejauh percobaan dan pencatatan terakhir gangguan sejak diimplementasikan software ini di feeder TM 2, error masih tergolong kecil dan dapat diabaikan. Namun ini baru sedikit dari rekaman gangguan pada feeder yang pendek. Jadi error tersebut sejatinya masih belum bisa menunjukkan keakuratan perhitungan estimasi lokasi gangguan terutama jika gangguan terjadi di tengah jaringan.

gambar 4 Penunjukkan software terhadap lokasi rii dengan error 0,7 km

9


gambar 5 Penunjukkan lokasi gangguan dengan error 0,2 km

3.3.2 Pengembangan yang telah Dilakukan

Semenjak diimplementasikan pada bulan mei 2009, lokator ini mengalami

beberapa permasalahan untuk kemudian disempurnakan agar menjadi software

yang handal dan akurat. Diantara penyempurnaan dan pengembangan tersebut

adalah :

1. Penambahan database arus gangguan untuk gangguan dengan

impedansi besar.

Pada gangguan impedansi besar, biasanya sentuhan dengan pohon

atau sulur, arus gangguan menunjukkan angka sangat kecil dimana

saat itu elemen rele yang bekerja adalah ground fault pada setting I<<.

Realisasinya pada GH Tingang menteng gangguan seperti ini tidak

pernah permanen. Namun, sebagai langkah preventif jika terjadi

gangguan permanen seperti ini, maka ditambahkan database arus

gangguan untuk gangguan impedansi tinggi sebagaimana disebutkan

pada tabel 1.

2. Perluasan lokator pada feeder TM 1.

GH Tingang Menteng menyuplai dua feder yakni TM 1 dan TM 2. Feeder

TM 2 merupakan lokasi awal dari pemesangan lokator dengan panjang

jaringan 22 kms. Sedangkan Feeder TM 1 dengan panjang jaringan

mencapai 39.3 Kms. Dengan Kesamaan level hubung singkat pada

pangkal GH, maka lokator feeder TM 1 dengan TM 2 adalah identik.

Pengembangan lokator pada feeder TM 1 terfokus pada penyesuaian

10


peta Jaringan distribusi terhadap database arus gangguan sebagaimana

feeder TM 2 dengan penyesuaian panjang jaringan.

3. Perbaikan Tampilan dan Fitur software

4. Perluasan pada seluruh unit Ranting baik yang Integrated maupun

Isolated (PLTD)

Dengan mempertimbangkan manfaat dan akurasi lokator gangguan,

serta kemudahan yang didapatkan dan tentunya efisiensi waktu,

personel dan biaya, maka lokator ini telah disiapkan untuk dipasang

pada seluruh Cabang Kuala Kapuas baik yang terintegrasi dengan

sistem Kalselteng maupun yang Isolated (PLTD). Secara terperinci,

perluasan yang telah siap dilaksanakan antara lain :

1. Ranting Tamiang Layang, pada feeder KL 2 sepanjang 181 Kms

2. Ranting Buntok, terdiri atas feeder OF 1 24 Kms, OF 3 196 Kms, OF

4 (Ampah) 219 Kms.

3. Ranting Muara Teweh, terdiri atas feeder OF 1 96 Kms dan OF 3 65

Kms.

4. Ranting Puruk Cahu, pada feeder OF 1 42.5 Kms.

Sedangkan feeder yang telah dipetakan namun masih belum memiliki

peralatan pendukung (rele digital numerik) adalah :

1. Kantor Cabang Kuala Kapuas : terdiri atas feeder SL 2 23.3 Kms, SL

4 118.8 Kms, SL 5 192.01 Kms.

2. Ranting Pulang Pisau : terdiri atas feeder SL 1 92.71 Kms, PP1 144

Kms, PP3 52 Kms.

Untuk pengembangan ke depan dan meningkatkan akurasi penunjukan

lokasi gangguan, maka perlu dikembangkan metode estimasi lokasi gangguan

dengan memanfaatkan metode kecerdasan buatan (Artifisial Intellegent) seperti

Neural Network, Neural Fuzzy Logic, dan metode Wafelet.

11


BAB IV

ANALISA MANFAAT DAN RESIKO

4.1. Biaya Pembuatan Software Lokator

Software ini dibuat dengan memprogram ulang Arcview 3.3 yang merupakan software pemetaan geografis pada Wilayah Kalselteng. Untuk lebih mendayagunakan peralatan atau sumberdaya yang telah ada, maka software tersebut dikembangkan dengan memasukkan script avenue language. Arcview sendiri memberikan keleluasaan sedemikian spasial maupun pemetaan geografis pada suatu sistem.

Dengan keleluasaan tersebut, sekaligus meningkatkan pengembangan kemampuan individu pegawai, maka secara swakarsa program lokator dibuat tanpa melibatkan programmer dari luar PLN. Dengan kata lain, pembuatan software ini tidak mengeluarkan biaya selain biaya akomodasi penelitian.

4.2. Manfaat

Sebagaimana tujuan yang telah dijelaskan pada bab I, bahwasanya software ini memiliki tujuan utama untuk mengurangi waktu, menekan jumlah personel dan biaya operasi saat melokalisir gangguan. Untuk itu perlu dijelaskan secara kuantitatif manfaat yang diperoleh dengan memanfaatkan software lokator seperti ini. Disamping itu perlu diketahui juga resiko maupun kendala yang dihadapi dalam implementasi software ini.

Tabel 3 saving waktu pada implementasi feeder TM 2

manual lokator saving

waktu (menit) waktu (menit)waktu

(menit)5 30 5 25

10 60 10 5015 90 15 7520 120 20 10025 150 25 125

jarak (km)

Tabel 3 menunjukkan keuntungan kuantitatif yang didapatkan pada implementasi saat ini yakni di GH Tingang Menteng tepatnya pada feeder TM 2. Feeder TM 2 merupakan feeder pendek dengan panjang jaringan 22 kms. Feeder TM 2 dijadikan tempat implementasi software ini karena memiliki rele yang dapat menampilkan besar dan jenis arus gangguan seketika saat terjadi gangguan.

12


Sedangkan kebanyakan feeder pada unit kecil tidak memiliki fasilitas seperti ini. Kendatipun demikian, tidak ada salahnya software ini dibuat di unt yang memiliki keterbatasan fasilitas proteksi. Yang jauh lebih penting, software ini dapat dikembangkan untuk feeder yang menyulang beberapa kantor pelayanan / Unit Listrik Desa (ULD). Keuntungan yang didapat untuk implementasi pada TM 2 antara lain:

1. Secara kuantitatif, mengurangi waktu lokalisir gangguan hingga 2 jam lebih cepat.

2. Secara kualitatif, merupakan dasar untuk implementasi software lokator di feeder/unit lain serta pembelajaran bagi pegawai untuk lebih maju dalam mengimplementasikan kerja cerdas.

4.3. Manajemen Resiko

Jaringan distribusi memiliki variabel yang lebih komplek dari jaringan transmisi, sehingga penggunaan lokator seperti ini pasti memiliki resiko malfunction walaupun tidak termasuk dalam kategori resiko tinggi maupun extrem. Namun, untuk lebih menjelaskan resiko yang mungkin terjadi, tabel 4 menggambarkan manajemen resiko yang mungkin dapat terjadi pada pengguanaan lokator ini.

Table 4. Manajemen Resiko Lokator Gangguan Jardis TM

PERISTIWA AKIBAT KEMUNGKINAN

1Arus Gangguan kecil, tidak terdapat pada database

lokator tidak dapat menunjukkan lokasi gangguan secara tepat

jarang terjadidatabase gangguan impedansi tinggi tersedia sebagai backup

Ringan

2

Jaringan Distribusi Bercabang, memiliki beberapa level arus hubung singkat yang sama di beberapa segment

lokator menunjukkan 2 atau lebih lokasi gangguan

mungkin terjadiLokator menunjukkan LBS atau cut out yang harus dilepas, sistem yang tidak terganggu tetap aman

Ringan

3

Level hubung singkat berubah akibat perubahan kombinasi pembangkit

Database arus hubung singkat mengalami eror beberapa segment

mungkin terjadi

Lokator diterapkan pada jaringan radial pada penyulang ujung sehingga perubahan kombinasi pembangkit tidak begitu signifikan terhadap perubahan level hubung singkat.

Moderat

NO

RESIKOFAKTOR POSITIF YANG ADA

SEKARANGLEVEL

RESIKO

Secara umum level resiko yang diberikan adalah resiko ringan, error penunjukkan lokasi gangguan pada jaringan distribusi akan selalu menunjukkan angka yang tinggi (1 – 2 km). Namun itu tetap jauh lebih baik dan lebih mudah dari penyisiran jaringan yang selama ini masih dilakukan. Diperkuat lagi, penggunaan lokator ini sangat murah (tanpa biaya maupun tambahan peralatan) dibanding penggunaan miniscada ataupun fault detector yang saat ini banyak dijual di pasaran.

13


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari pembahasan dan analisa di atas disimpulkan bahwa :

1. Pada bidang distribusi, pemetan ArcView 3.3 dapat dioptimalkan

sebagai software lokator gangguan dengan memprogram fitur ArcView

dengan bahasa avenue.

2. Penunjukkan letak gangguan dengan software lokator ini mendekati

kondisi riil di lapangan. Error penunjukkan lokasi gangguan berkisar

antara 0,1 – 0,7 km denagan root mean square 0,8 km.

3. Penggunan Software lokator ini dapat mengurangi waktu penyisiran

gangguan hingg 72%, serta mengurangi kebutuhan personel dan biaya

hingga 80%.

V.2. Saran

Software lokator ini dapat difungsika optimal jika arus dan tipe gangguan

bisa diketahui saat terjadi gangguan. Untuk itu disarankan :

1. Menggunakan relai yang dapat menampilkan besar arus dan jenis

gangguan pada GI maupun GH.

2. Pada koordinasi operasi penanganan gangguan sangat penting bagi

dispatcher untuk menginformasikan arus dan jenis gangguan kepada

petugas unit pelaksana lapangan.

3. Dengan semakin berkembangnya teknologi, perlu dikembangkan

terobosan padat teknologi untuk mempermudah dan mempercepat

pekerjaan sekaligus menekan biaya yang dikeluarkan perusahaan.

14

makalah inovasi 2009_nasional

Documents