Penggunaan IED Pengendali Pemutus Sirkuit dalam Substasi Tinggi Tegangan
Ringkasan Kontrol Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi dengan Perangkat Elektronik Cerdas (IED)
Pendahuluan
Perangkat Elektronik Cerdas (IEDs) telah merevolusi kontrol dan otomatisasi pemutus sirkuit tegangan tinggi (HV) di substation. Dengan mengintegrasikan teknologi digital canggih, IEDs memungkinkan pemantauan, manajemen, dan kontrol secara real-time dari pusat remote yang terpusat, meningkatkan efisiensi, keandalan, dan keselamatan sistem tenaga listrik.
Instalasi dan Integrasi
Sebuah IED kontrol pemutus sirkuit dapat dipasang baik di dalam kabinet pemutus sirkuit di switchyard atau di ruang relay/kontrol. Perlu dicatat bahwa fungsi-fungsi seperti Gagal Pemutus (BF), Penutupan Otomatis (AR), dan Pengawasan Sirkuit (CS) biasanya tidak diintegrasikan ke dalam IED Kontrol Pemutus tetapi mungkin ditangani oleh relai pelindung terpisah atau perangkat lainnya.
Konsolidasi Sinyal
Dalam beberapa aplikasi substation, alih-alih memiliki kabel trip/tutup individual untuk setiap IED pelindung atau kontrol yang terhubung ke pemutus sirkuit yang sama, sebuah IED kontrol pemutus sirkuit tunggal dapat mengkonsolidasikan semua sinyal trip atau tutup dari beberapa IED. Pendekatan ini menyederhanakan kabel dan mengurangi jumlah koneksi, membuat sistem lebih efisien dan lebih mudah untuk dipelihara.
Pemantauan dan Fungsi Tambahan
IED kontrol pemutus sirkuit secara berkelanjutan memantau status pemutus sirkuit, termasuk:
Status Posisi: Terbuka, tertutup, atau posisi tengah.
Tingkat Tekanan: Hidrolik, pneumatik, atau tekanan gas, yang kritis untuk operasi yang tepat.
Kontak Tambahan: Digunakan untuk memberikan informasi status kepada IED terkait
Selain itu, IED menyediakan beberapa fungsi tambahan:
Fungsi Anti-Pumping: Mencegah pemutus sirkuit ditutup kembali hingga penyebab kegagalan diselesaikan. Jika fungsi anti-pump ada di pemutus sirkuit itu sendiri, fungsi anti-pump IED harus dinonaktifkan untuk menghindari konflik.
Pengawasan Kumparan Pemutus Sirkuit: Memantau kesehatan kumparan trip dan tutup untuk memastikan mereka berfungsi dengan benar.
Pengawasan Tekanan: Memberi peringatan kepada operator tentang kondisi tekanan rendah dan memblokir perintah trip/tutup jika tekanan tidak mencukupi.
Fungsi Utama IED Kontrol Pemutus Sirkuit
Pengumpulan Informasi Status Saklar Utama: IED mengumpulkan data tentang posisi dan status pemutus sirkuit.
Pelaksanaan Perintah Trip/Tutup: IED dapat melaksanakan perintah trip atau tutup secara lokal atau jarak jauh melalui SCADA, Unit Kontrol Bay, atau IED pelindung.
Trip dan Tutup Berdasarkan Fase: IED dapat secara independen melakukan trip atau tutup fase individu (A, B, C) atau melakukan operasi tiga fase. Namun, tidak termasuk logika terintegrasi untuk ketidaksesuaian kutub.
Fungsi Anti-Pumping: Mencegah pemutus sirkuit ditutup berulang kali selama kondisi gangguan.
Pengawasan Kumparan Pemutus Sirkuit: Menjamin integritas kumparan trip dan tutup.
Pengawasan Tekanan: Memantau tingkat tekanan untuk memastikan operasi yang aman dan mencegah tindakan yang tidak aman.
Interaksi Sinyal dalam IED Pemutus Sirkuit
Saat terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik:
IED pelindung mendeteksi gangguan dan mengeluarkan perintah trip ke IED Kontrol Pemutus. IED Kontrol Pemutus kemudian melakukan trip pada pemutus sirkuit yang sesuai menggunakan sinyal hardwired (Phase A, B, C, atau tripping tiga fase). Setelah trip, IED mengambil status baru pemutus sirkuit (misalnya, terbuka atau tertutup) dan memberikan informasi ini kepada IED terkait melalui sinyal hardwired. Informasi status tambahan, seperti tekanan rendah, juga dipantau dan dilaporkan. Sinyal trip dari IED pelindung juga digunakan untuk menginisiasi fungsi Penutupan Otomatis (AR), yang mencoba memulihkan tenaga listrik setelah gangguan. Perintah tutup AR dikirim ke IED Kontrol Pemutus melalui sinyal hardwired. Demikian pula, sinyal trip dapat menginisiasi fungsi Gagal Pemutus (BF), dan sinyal re-trip juga dihardwired ke IED. Perintah kontrol jarak jauh (membuka/menutup) dari RTU/SCADA, sistem otomatisasi substation lokal, atau Unit Kontrol Bay juga dihardwired ke IED kontrol pemutus sirkuit.
Komunikasi dengan IEC 61850 dan GOOSE
Di substation modern, IED Kontrol Pemutus dapat berkomunikasi menggunakan protokol IEC 61850, khususnya melalui pesan GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event). Hal ini memungkinkan integrasi tanpa hambatan dengan perangkat cerdas lainnya di substation, mengurangi kebutuhan untuk koneksi hardwired dan meningkatkan fleksibilitas dan keandalan sistem.
Gambar 1 mengilustrasikan aplikasi tipikal IED kontrol pemutus sirkuit menggunakan komunikasi GOOSE. Dalam praktiknya, jaringan redundan (Jaringan A dan Jaringan B) sering diimplementasikan untuk memastikan keandalan yang lebih tinggi.
Peran dalam Otomatisasi Substation
IED Kontrol Pemutus bertindak sebagai antarmuka digital antara perangkat sekunder (seperti IED pelindung, sistem SCADA, dan Unit Kontrol Bay) dan peralatan utama tegangan tinggi (pemutus sirkuit). Ia memfasilitasi transisi dari sistem analog tradisional ke substation sepenuhnya digital, memungkinkan fitur canggih seperti pemantauan real-time, kontrol otomatis, dan penanganan gangguan yang ditingkatkan.
Fungsi Utama Lainnya dari IED Kontrol Pemutus Sirkuit:
Pada Gambar 2 menunjukkan fungsionalitas dan interaksi sinyal IED kontrol pemutus sirkuit:
Tinjauan Komprehensif tentang Kontrol Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi dengan Perangkat Elektronik Cerdas (IED)
Pendahuluan
Perangkat Elektronik Cerdas (IEDs) memainkan peran penting di substation modern dengan memungkinkan kontrol dan pemantauan canggih pemutus sirkuit tegangan tinggi (HV). Kontrol Pemutus Sirkuit adalah IED khusus yang mengumpulkan informasi dari pemutus sirkuit dan mengirim perintah kontrol ke mereka, memfasilitasi manajemen dan otomatisasi real-time. Perangkat ini berinteraksi dengan pemutus sirkuit berbasis sinyal analog tradisional melalui kontak input/output hardwired, mengkonversi sinyal listrik menjadi data digital untuk komunikasi via protokol IEC 61850 dan pesan GOOSE (Generic Object-Oriented Substation Event).
Fungsi Kunci dari Kontrol Pemutus Sirkuit
Mengumpulkan Informasi dari Pemutus Sirkuit
Status Posisi: Terbuka, tertutup, atau posisi tengah.
Status Tekanan Kontrol: Tingkat tekanan hidrolik, pneumatik, atau gas.
Kontak Tambahan: Sinyal status tambahan seperti tekanan rendah, kondisi gangguan, dll.
Input Hardwired: Kontrol Pemutus Sirkuit menggunakan kontak input hardwired untuk mengumpulkan berbagai informasi status dari pemutus sirkuit, termasuk:
Konversi Analog-ke-Digital: Kontroler mengubah sinyal-sinyal analog ini menjadi format digital, membuat data kompatibel dengan protokol komunikasi modern.
Mengirim Perintah Kontrol ke Pemutus Sirkuit
Output Hardwired: Kontrol Pemutus Sirkuit menggunakan kontak output hardwired untuk mengirim perintah trip atau tutup ke pemutus sirkuit. Perintah-perintah ini dieksekusi berdasarkan instruksi yang diterima dari perangkat pelindung, sistem SCADA, atau unit kontrol bay.
Sirkuit Berdasarkan Fase: Kontroler biasanya menyediakan sirkuit trip dan tutup berdasarkan fase, memungkinkan kontrol independen fase individu (A, B, C) atau operasi tiga fase. Untuk pemutus sirkuit tiga fase, biasanya disediakan satu kumparan tutup dan dua kumparan trip.
Komunikasi via Pesan GOOSE
Mempublikasikan Informasi ke Perangkat Level Bay: Setelah mengumpulkan informasi listrik dari pemutus sirkuit, Kontrol Pemutus Sirkuit mengubah data ini menjadi sinyal digital dan mempublikasikannya ke IED level bay melalui bus proses menggunakan pesan GOOSE. Ini memungkinkan perangkat lain di substation untuk mengakses pembaruan status real-time.
Menerima Pesan GOOSE dari Perangkat Level Bay: Saat terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik atau perintah kontrol jarak jauh dikeluarkan, perangkat pelindung atau unit kontrol bay terkait mempublikasikan pesan GOOSE yang sesuai (misalnya, perintah trip, perintah tutup). Kontrol Pemutus Sirkuit, bertindak sebagai subscriber, menerima pesan-pesan ini dan mengambil tindakan yang sesuai, seperti melakukan trip atau tutup pemutus sirkuit melalui kontak output hardwirednya.
Pencegahan Trip Berulang (Fungsi Anti-Pump)
Mencegah Trip Berulang: Jika pemutus sirkuit ditutup secara manual atau otomatis pada gangguan permanen dan sinyal tutup tetap ada, pemutus sirkuit mungkin mencoba menutup beberapa kali setelah setiap trip. Untuk mencegah hal ini, Kontrol Pemutus Sirkuit mencakup fungsi anti-pump yang memastikan pemutus sirkuit hanya melakukan trip sekali dan mencegah penutupan lebih lanjut hingga sirkuit tutup dimatikan oleh operator.
Pertimbangan Konfigurasi: Jika pemutus sirkuit itu sendiri memiliki sirkuit anti-pump, fungsi anti-pump di Kontrol Pemutus Sirkuit harus dinonaktifkan untuk menghindari konflik.
Pengawasan Kumparan Pemutus Sirkuit
Pengawasan Kumparan Tutup: Kontrol Pemutus Sirkuit dapat memantau status kumparan tutup menggunakan relai tambahan. Hal ini dicapai dengan menghubungkan terminal ke kutub negatif sumber daya dalam seri dengan kontak tambahan normal tertutup (52b) pemutus sirkuit. Jika terminal juga dihubungkan ke kumparan tutup (CC), relai tambahan dapat memberikan pengawasan kesehatan kumparan tutup.
Pengawasan Kumparan Trip: Secara serupa, kontroler dapat memantau status kumparan trip menggunakan relai tambahan. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan terminal ke kutub negatif sumber daya dalam seri dengan kontak tambahan normal terbuka (52a) pemutus sirkuit. Jika terminal juga dihubungkan ke kumparan trip (TC), relai tambahan dapat memonitor kondisi kumparan trip.
Pengawasan Tekanan dan Pemblokiran
Pemantauan Tekanan Kritis: Tekanan di pemutus sirkuit sangat penting untuk operasinya. Tingkat tekanan abnormal dapat menyebabkan gangguan, umur pakai yang berkurang, atau bahkan kerusakan pada pemutus sirkuit. Oleh karena itu, Kontrol Pemutus Sirkuit memantau semua jenis sinyal tekanan (misalnya, hidrolik, pneumatik, gas) di pemutus sirkuit terkait.
Fungsi Pemblokiran Tekanan: Saat menerima perintah trip atau tutup, kontroler menerapkan fungsi pemblokiran tekanan untuk mencegah operasi yang tidak aman. Jika tekanan berada di bawah ambang batas yang aman, kontroler akan memblokir eksekusi perintah untuk melindungi pemutus sirkuit. Fungsi-fungsi pemblokiran ini memastikan bahwa pemutus sirkuit beroperasi hanya dalam kondisi yang aman.
Sirkuit Trip dan Tutup Berdasarkan Fase
Kontrol Pemutus Sirkuit biasanya menyediakan sirkuit trip dan tutup berdasarkan fase, memungkinkan kontrol independen setiap fase. Untuk pemutus sirkuit tiga fase, kontroler biasanya mencakup:
Satu Kumparan Tutup: Digunakan untuk menutup ketiga fase secara bersamaan.
Dua Kumparan Trip: Satu untuk trip fase tunggal dan yang lainnya untuk trip tiga fase. Desain ini memungkinkan kontrol yang fleksibel dan presisi pemutus sirkuit, tergantung pada persyaratan spesifik sistem tenaga listrik.
Kesimpulan
Kontrol Pemutus Sirkuit adalah komponen vital di substation modern, menjembatani celah antara pemutus sirkuit analog tradisional dan sistem komunikasi digital. Dengan mengintegrasikan fitur canggih seperti komunikasi pesan GOOSE, fungsi anti-pump, dan pengawasan kumparan, kontroler meningkatkan keandalan, keselamatan, dan efisiensi operasi pemutus sirkuit tegangan tinggi. Kemampuannya untuk mengumpulkan data real-time dan mengeksekusi perintah kontrol memastikan bahwa substation dapat beroperasi dengan lancar, bahkan dalam lingkungan tenaga listrik yang kompleks dan dinamis.
