Dasar Teori "Sistem Monitoring Micro Scada"

Dasar Teori

SISTEM MONITORING MICRO SCADA

1.     Sistem SCADA

Fasilitas SCADA diperlukan untuk melaksanakan pengusahaan tenaga listrik terutama pengendalian operasi secara realtime. Suatu sistem SCADA terdiri dari sejumlah RTU (Remote Terminal Unit), sebuah Master Station / RCC (Region Control Center), dan jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master Station. RTU dipasang di setiap Gardu Induk atau Pusat Pembangkit yang hendak dipantau. RTU ini bertugas untuk mengetahui setiap kondisi peralatan tegangan tinggi melalui pengumpulan besaran-besaran listrik, status peralatan, dan sinyal alarm yang kemudian diteruskan ke RCC melalui jaringan telekomunikasi data. RTU juga dapat menerima dan melaksanakan perintah untuk merubah status peralatan tegangan tinggi melalui sinyal-sinyal perintah yang dikirim dari RCC.

Dengan sistem SCADA maka Dispatcher dapat mendapatkan data dengan cepat setiap saat (real time) bila diperlukan, disamping itu SCADA dapat dengan cepat memberikan peringatan pada Dispatcher bila terjadi gangguan pada sistem, sehingga gangguan dapat dengan mudah dan cepat diatasi / dinormalkan. Data yang dapat diamati berupa kondisi ON / OFF peralatan transmisi daya, kondisi sistem SCADA sendiri, dan juga kondisi tegangan dan arus pada setiap bagian di komponen transmisi. Setiap kondisi memiliki indikator berbeda, bahkan apabila terdapat indikasi yang tidak valid maka operator akan dapat megetahui dengan mudah.

Fungsi kendali pengawasan mengacu pada operasi peralatan dari jarak jauh, seperti switching circuit breaker, pengiriman sinyal balik untuk menunjukkan atau mengindikasikan kalau operasi yang diinginkan telah berjalan efektif. Sebagai contoh pengawasan dilakukan dengan menggunakan indikasi lampu, jika lampu hijau menyala menunjukkan peralatan yang terbuka (open), sedang lampu merah menunjukkan bahwa peralatan tertutup (close), atau dapat menampilkan kondisi tidak valid yaitu kondisi yang tidak diketahui apakah open atau close. Saat RTU melakukan operasi kendali seperti membuka circuit breaker, perubahan dari lampu merah menjadi hijau pada pusat kendali menunjukkan bahwa operasi berjalan dengan sukses.

Operasi pengawasan disini memakai metode pemindaian (scanning) secara berurutan dari RTU-RTU yang terdapat pada Gardu Induk-Gardu Induk. Sistem ini mampu mengontrol beberapa RTU dengan banyak peralatan pada tiap RTU hanya dengan satu Master Station. Lebih lanjut, sistem ini juga mampu mengirim dari jarak jauh data-data hasil pengukuran oleh RTU ke Master Station, seperti data analog frekuensi, tegangan, daya dan besaran-besaran lain yang dibutuhkan untuk keseluruhan / kekomplitan operasi pengawasan .

Keuntungan sistem SCADA lainnya ialah kemampuan dalam membatasi jumlah data yang ditransfer antar Master Station dan RTU. Hal ini dilakukan melalui prosedur yang dikenal sebagai exception reporting dimana hanya data tertentu yang dikirim pada saat data tersebut mengalami perubahan yang melebihi batas setting, misalnya nilai frekuensi hanya dapat dianggap berubah apabila terjadi perubahan sebesar 0,05 Herzt. Jadi apabila terjadi perubahan yang nilainya sangat kecil maka akan dianggap tidak terjadi perubahan frekuensi. Hal ini adalah untuk mengantisipasi sifat histerisis sistem sehingga nilai frekuensi yang sebenarnya dapat dibaca dengan jelas.

Master Station secara berurutan memindai (scanning) RTU-RTU dengan mengirimkan pesan pendek pada tiap RTU untuk mengetahui jika RTU mempunyai informasi yang perlu dilaporkan. Jika RTU mempunyai sesuatu yang perlu dilaporkan, RTU akan mengirim pesan balik pada Master Station, dan data akan diterima dan dimasukkan ke dalam memori komputer. Jika diperlukan, pesan akan dicetak pada mesin printer di Master Station dan ditampilkan pada layar monitor.

Siklus pindai membutuhkan waktu relatif pendek, sekitar 7 detik (maksimal 10 detik). Siklus pindai yaitu pemindaian seluruh remote terminal dalam sistem. Ketika Master Station memberikan perintah kepada sebuah RTU, maka semua RTU akan menerima perintah itu, akan tetapi hanya RTU yang alamatnya sesuai dengan perintah itulah yang akan menjalankannya. Sistem ini dinamakan dengan sistem polling. Pada pelaksanaannya terdapat waktu tunda untuk mencegah kesalahan yang berkaitan dengan umur data analog.

Selain dengan sistem pemindaian, pertukaran data juga dapat terjadi secara incidental ( segera setelah aksi manuver terjadi ) misalnya terjadi penutupan switch circuit breaker oleh operator gardu induk, maka RTU secara otomatis akan segera mengirimkan status CB di gardu induk tersebut ke Master Station. Dispatcher akan segera mengetahui bahwa CB telah tertutup.

Ketika operasi dilakukan dari Master Station, pertama yang dilakukan adalah memastikan peralatan yang dipilih adalah tepat, kemudian diikuti dengan pemilihan operasi yang akan dilakukan. Operator pada Master Station melakukan tindakan tersebut berdasar pada prosedur yang disebut metode “select before execute (SBXC)“, seperti di bawah ini:

1.)  Dispatcher di Master Station memilih RTU.

2.)  Dispatcher memilih peralatan yang akan dioperasikan

3.)  Dispatcher mengirim perintah.

4.) Remote Terminal Unit mengetahui peralatan yang hendak dioperasikan.

5.) Remote Terminal Unit melakukan operasi dan mengirim sinyal balik pada Master Station ditunjukkan dengan perubahan warna pada layar VDU dan cetakan pesan pada printer logging.

Prosedur di atas meminimalkan kemungkinan terjadinya kesalahan operasi.

Jika terjadi gangguan pada RTU, pesan akan dikirim dari RTU yang mengalami gangguan tadi ke Master Station, dan pemindaian yang normal akan mengalami penundaan yang cukup lama karena Master Station mendahulukan pesan gangguan dan menyalakan alarm agar operator dapat mengambil tindakan yang diperlukan secepatnya. Pada saat yang lain, pada kebanyakan kasus, status semua peralatan pada RTU dapat dimonitor setiap 2 detik, memberikan informasi kondisi sistem yang sedang terjadi pada operator di Pusat Kendali (RCC).

Hampir semua sistem kendali pengawasan modern berbasis pada komputer, yang memungkinkan Master Station terdiri dari komputer digital dengan peralatan masukan keluaran yang dibutuhkan untuk mengirimkan pesan-pesan kendali ke RTU serta menerima informasi balik. Informasi yang diterima akan ditampilkan pada layar VDU dan/atau dicetak pada printer sebagai permanent records. VDU juga dapat menampilkan informasi grafis seperti diagram satu garis. Pada RCC (pusat kendali), seluruh status sistem juga ditampilkan pada Diagram Dinding (mimic board), yang memuat data mengenai aliran daya pada kondisi saat itu dari RTU.

2.     Kalkulasi Data

Perangkat lunak SCADA digunakan untuk menghitung besaran analog dari hasil pengukuran maupun status dan alarm dari telesinyal. Kalkulasi ini dapat dilakukan dengan beberapa operasi berikut:

       Operasi boolean : AND,OR, NOT.

       Operasi matematis :

ü  +, -, /, >, <, ≤, ≥, √

ü  Sin, Cos, Tan

ü  Ln, Log, Exp

ü  Min, Max, rata-rata

ü  Besaran absolut

Besaran kalkulasi akan dinyatakan tidak valid (invalid) bila salah satu operand juga invalid.

3.     Tagging (Penandaan)

Tagging sangat bermanfaat untuk dispatcher di control center. Tagging

digunakan untuk menghindari dioperasikannya peralatan, juga untuk memberi peringatan pada kondisi yang diberi tanda khusus tersebut.

4.      Post Mortem Review

Fungsi post mortem review adalah melakukan rekonstruksi bagian dari sistem yang dipantau setiap saat yang akan digunakan untuk menganalisa setelah kejadian. Untuk melakukan hal ini, sistem control center mencatat secara terus menerus dan otomatis bagian yang telah didefinisikan (semua kejadian) dari data yang diperoleh. Post mortem review mencakup dua fungsi yaitu pencatatan dan pemeriksaan. Dalam banyak kasus, database SCADA yang telah direkonstruksi dapat digunakan sebagai sumber data untuk:

ü  Mengeksport data ke aplikasi yang berorientasi jaringan.

ü Inisialisasi simulator untuk pelatihan dispatcher. Dalam kasus ini, data yang direkonstruksi digunakan sebagai start (titik awal) untuk membangun skenario sebuah pelatihan yang baru.

5.     Pelaporan

Tool untuk pembuat laporan menggunakan Relational Data Base Management System (RDBMS). Tool ini digunakan untuk mencetak laporan secara otomatis dan periodik setiap setengah jam, satu jam, harian, mingguan, dan bulanan. Pencetakan juga dapat dilakukan sesuai dengan permintaan dispatcher pengguna. Fungsi kalkulasi diberikan oleh tool pembuat laporan yang berkaitan dengan kemampuan RDBMS yang dapat dikembangkan sampai maksimum. Hal ini termasuk untuk mendefinisikan yang berhubungan dengan kalkulasi ( minimum, maksimum, rata-rata, standard deviasi, integrasi, kurva durasi, dan lain-lain). Data pelaporan yang dihasilkan mempunyai kemampuan dapat dibaca. Pengguna diberikan kemampuan untuk melihat dan mengubah data laporan.

6.      Aplikasi SCADA

Bagian utama dari sistem manajemen jaringan SCADA adalah fungsi dasar sistem, sistem manajemen sumber data, Human Machine Interface dan sub sistem komunikasi. Dengan aplikasi SCADA, semua fungsi secara bersamaan yang diperlukan digolongkan untuk supervisi dan pengendalian sistem tenaga listrik.

Aplikasi SCADA berisi fungsi:

ü  Telesinyal.

ü  Telemeter.

ü  Telekontrol.

ü  Load Frequency Control (LFC).

ü  Tap changer.

ü  Monitoring.

ü  Pembacaan parameter proteksi.

ü  Pembacaan meter transaksi energi.

6.1  Pengendalian Jaringan

Sistem kontrol jaringan yang modern dapat mengurangi waktu eksekusi dan dapat meningkatkan keandalan operasional. Pengendalian jaringan dapat dilakukan oleh dispatcher melalui jaringan komunikasi manapun yang telah dipersiapkan. Untuk meyakinkan keandalan, konsep pengendalian jaringan meliputi beraneka ragam fasilitas keamanan tambahan seperti :

ü  Pengecekan aneka kondisi interlock.

ü  Monitoring keandalan jaringan pada operasi switching yang direncanakan.

ü  Monitoring terhadap perubahan jaringan selama operasi switching.

6.2.  Manajemen Prosedur Switching

Manajemen prosedur switching memungkinkan pengguna di ruang control center mempunyai peralatan lengkap untuk menciptakan, memeriksa dan mengeksekusi operasi switching di jaringan (dalam mode proses dan mode studi).

6.3.  Akuisisi Data Gangguan

Dengan menggunakan akuisisi data gangguan, personel pada control center atau enjiner sistem dapat menganalisa perilaku sistem dalam jaringan suplai energi sebelum dan sesudah terjadi gangguan. Data berikut ini dapat disimpan dalam analisa tersebut :

ü  Tampilan sesaat (snapshots).

ü  Trend data.

ü  Perubahan status.