Penelitian tentang Metode Deteksi Otomatis Kegagalan Tersembunyi dalam Sirkuit Perlindungan Relai Peralatan Sekunder di Substansi

I. Pendahuluan

Kondisi operasional yang tidak normal pada rangkaian sekunder perlindungan relai di sebuah gardu induk memiliki dampak signifikan terhadap sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Di satu sisi, rangkaian sekunder perlindungan relai adalah komponen penting dari sistem tenaga listrik, dan fungsinya utama adalah untuk memastikan operasi stabil sistem tenaga listrik. Ketika kondisi operasional rangkaian sekunder tidak normal, hal ini dapat menyebabkan penurunan stabilitas sistem tenaga listrik dan meningkatkan kemungkinan terjadinya gangguan.

Selain itu, rangkaian sekunder perlindungan relai yang tidak normal dapat menyebabkan perangkat perlindungan berfungsi tidak semestinya atau gagal beroperasi, sehingga mengancam keamanan sistem tenaga listrik. Misalnya, ketika terjadi gangguan pendek pada jalur, jika rangkaian sekunder perlindungan relai yang tidak normal mencegah perangkat perlindungan memutus jalur yang bermasalah dengan tepat waktu, hal ini dapat menyebabkan konsekuensi yang lebih serius, seperti kerusakan peralatan dan kebakaran. Oleh karena itu, sangat diperlukan untuk mendeteksi secara efektif cacat tersembunyi dalam rangkaian tersebut.

Xia Tongzhao et al. mengusulkan metode untuk mendeteksi cacat tersembunyi pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan informasi multi-parameter. Dengan mengumpulkan informasi dari beberapa parameter, dilakukan analisis komprehensif terhadap status operasional rangkaian sekunder perlindungan relai, yang dapat mendeteksi cacat tersembunyi dengan lebih akurat, meningkatkan akurasi dan keandalan deteksi gangguan, dan membantu mengidentifikasi dan menyelesaikan potensi bahaya keamanan secara tepat waktu. Namun, metode ini meningkatkan kompleksitas dan jumlah perhitungan pemrosesan data hingga batas tertentu.

Yang Yuhan mengusulkan metode untuk mendeteksi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan teknologi PLC. Dengan memanfaatkan fleksibilitas pemrograman, keandalan tinggi, dan skalabilitas kuat dari teknologi PLC, metode ini meningkatkan tingkat otomatisasi dan derajat kecerdasan deteksi gangguan, dan dapat memantau status operasional rangkaian sekunder secara real-time, yang memiliki efek aplikasi yang baik dalam meningkatkan keamanan dan stabilitas sistem tenaga listrik. Namun, pada tahap aplikasi sebenarnya, teknologi PLC memerlukan dukungan perangkat keras dan perangkat lunak yang sesuai, yang akan meningkatkan biaya dan kompleksitas sistem tenaga listrik.

Berdasarkan hal di atas, makalah ini mengusulkan studi tentang metode deteksi otomatis cacat tersembunyi pada rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder di gardu induk, dan menganalisis serta memverifikasi kinerja metode deteksi yang dirancang dalam lingkungan uji perbandingan.

II. Rancangan Skema Deteksi Otomatis Cacat Tersembunyi pada Rangkaian Sekunder Perlindungan Relai
2.1 Analisis Domain Asosiasi Gangguan pada Rangkaian Sekunder Perlindungan Relai

Dalam proses menangani masalah status rangkaian sekunder perlindungan relai, karena hubungan antar komponen [3]. Oleh karena itu, ketika ada cacat tersembunyi, manifestasi makroskopis yang bersesuaian tidak terbatas pada lokasi gangguan spesifik. Dalam hal ini, makalah ini pertama-tama menganalisis domain asosiasi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai [4]. Dengan membangun fungsi yang sesuai, masalah deteksi cacat asli diubah menjadi masalah perhitungan fungsi fitness optimal dari fungsi tujuan. Dengan cara ini, berdasarkan informasi operasional aktual rangkaian sekunder perlindungan relai, status rangkaian sekunder dapat dievaluasi.

Untuk domain asosiasi gangguan spesifik pada rangkaian sekunder perlindungan relai, makalah ini mengambil kesamaan antara informasi operasional aktual rangkaian sekunder perlindungan relai dan nilai yang diharapkan sebagai standar pengukuran. Ketika menghitung arus total dalam rangkaian, mungkin diperlukan untuk menjumlahkan arus semua cabang dalam rangkaian, dan pada saat itu, batas atas dan bawah penjumlahan sesuai dengan jumlah arus cabang. Berdasarkan metode di atas, analisis domain asosiasi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai dapat direalisasikan, memberikan dasar pelaksanaan untuk deteksi cacat tersembunyi selanjutnya.

2.2 Deteksi Cacat Tersembunyi pada Rangkaian Sekunder Perlindungan Relai

Tabel 1. Tabel perbandingan hasil keluaran nilai arus karakteristik kriteria gangguan rangkaian dengan derajat yang berbeda

I. Analisis Hasil Uji

Seperti yang dapat dilihat dari hasil uji yang ditunjukkan pada Tabel 1, di antara tiga metode deteksi yang berbeda, metode deteksi cacat tersembunyi pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan informasi multi-parameter yang diusulkan dalam Literatur [1] menunjukkan kinerja yang lebih baik dalam mendeteksi keadaan gangguan dengan derajat yang lebih tinggi. Ketika derajat kesalahan komprehensif sirkuit pengukuran kurang dari 10,0%, hasil keluaran nilai karakteristik kriteria gangguan rangkaian jauh lebih rendah, yang memiliki kekurangan tertentu untuk penentuan gangguan sebenarnya.

Untuk metode deteksi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan teknologi PLC yang diusulkan dalam Literatur [2], hasil keluaran nilai karakteristik kriteria gangguan rangkaian secara keseluruhan relatif stabil, tetapi masih ada ruang untuk peningkatan dalam nilai-nilai keseluruhan.

Sebaliknya, di bawah metode deteksi yang dirancang dalam makalah ini, hasil keluaran nilai karakteristik kriteria gangguan rangkaian selalu di atas 0,12 A, dan nilai maksimum melebihi 0,22 A, yang dapat secara efektif mencerminkan keadaan cacat tersembunyi pada rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder. Dibandingkan dengan kelompok kontrol, menunjukkan keunggulan yang relatif jelas dalam hal stabilitas dan adaptabilitas.

Ketika menganalisis kinerja metode deteksi yang dirancang, dibangun model rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder di gardu induk dalam PSCAD/EMTDC. Pada tahap setup spesifik, jenis perlindungan sebenarnya, model komponen listrik, dan konfigurasi parameter operasional dipertimbangkan secara penuh.

II. Uji Aplikasi
2.1 Persiapan Uji

Berdasarkan jalur transmisi tipikal, dikonfigurasikan perlindungan jarak dan digunakan sebagai rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder. Dalam hal konfigurasi parameter operasional spesifik, rentang impedansi ditetapkan pada 80% - 120% impedansi jalur; waktu tunda 0,1 s, dan waktu operasi 0,02 s; karakteristik operasi menggunakan karakteristik segi empat untuk memastikan operasi yang andal ketika terjadi gangguan dalam jangkauan perlindungan dan non-operasi yang andal ketika terjadi gangguan di luar jangkauan perlindungan; ketika tegangan lebih rendah dari 80% tegangan nominal, perlindungan diblokir untuk mencegah operasi yang salah pada tegangan yang terlalu rendah. Rasio transformasi CT adalah 1000:1, dan arus nominal ditetapkan pada 1,0 A. Rasio transformasi PT adalah 10000:1, dan tegangan nominal ditetapkan pada 100 kV. Dalam hal konfigurasi filter, digunakan filter low-pass, dan frekuensi cut-off ditetapkan pada 500 Hz untuk mengurangi dampak noise frekuensi tinggi terhadap perlindungan.

2.2 Skema Uji

Berdasarkan lingkungan uji yang disebutkan di atas, metode deteksi cacat tersembunyi pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan informasi multi-parameter yang diusulkan dalam Literatur [1] dan metode deteksi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai gardu induk berdasarkan teknologi PLC yang diusulkan dalam Literatur [2] diambil sebagai kelompok kontrol untuk uji. Hasil deteksi dari tiga metode yang berbeda diuji di bawah kondisi kerja yang sama.

Untuk kondisi kerja uji spesifik, sirkuit pengukuran arus cabang tempat CT berada ditetapkan sebagai lokasi gangguan, dan derajat kesalahan komprehensif sirkuit pengukuran cabang tempat CT berada masing-masing adalah -15%, -10%, -5%, +5%, +10%, dan +15%. Berdasarkan ini, distribusi nilai karakteristik kriteria gangguan untuk cabang sirkuit pengukuran arus gangguan yang dikeluarkan oleh metode deteksi yang berbeda dihitung masing-masing.

2.3 Hasil Uji dan Analisis

Hasil keluaran nilai arus karakteristik kriteria gangguan rangkaian dengan derajat yang berbeda di bawah metode deteksi yang berbeda dihitung masing-masing, dan hasil data spesifik ditunjukkan pada Tabel 1.

III. Kesimpulan

Kondisi tidak normal pada rangkaian sekunder perlindungan relai adalah salah satu faktor paling langsung yang menyebabkan peningkatan kehilangan energi dalam sistem tenaga listrik. Ketika transformator arus atau transformator tegangan dalam rangkaian sekunder gagal, hal ini akan menyebabkan kesalahan pengukuran, yang pada gilirannya mempengaruhi akurasi penyelesaian tagihan listrik.

Makalah ini mengusulkan studi tentang metode deteksi otomatis cacat tersembunyi pada rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder di gardu induk, yang secara efektif mewujudkan deteksi akurat rangkaian sekunder dengan derajat yang berbeda dan memiliki nilai aplikasi praktis yang baik. Melalui penelitian dan rancangan metode deteksi gangguan untuk rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder dalam makalah ini, diharapkan dapat memberikan referensi berharga untuk manajemen keamanan sebenarnya di gardu induk.

Dengan memadukan fungsi fitness domain asosiasi gangguan pada rangkaian sekunder perlindungan relai yang dibangun dalam bagian 2.1, dalam proses deteksi gangguan spesifik, makalah ini menyelesaikan nilai optimal fungsi fitness sebagai hasil identifikasi akhir. Berdasarkan metode di atas, deteksi dan analisis cacat tersembunyi pada rangkaian perlindungan relai peralatan sekunder dapat direalisasikan.