Penerapan Pemutus Sirkuit Tiang Baru di Pembangkit Listrik Tenaga Air Kecil di Daerah Pegunungan

PLTA kecil merujuk pada stasiun pembangkit dengan kapasitas terpasang tunggal kurang dari 50.000 kV. Integrasi PLTA kecil ke dalam jaringan distribusi mengubah topologi sistem dan arah aliran daya. Literatur telah menganalisis dan mendiskusikan tantangan dalam mengatur wilayah yang kaya akan PLTA kecil, mempelajari strategi penutup ulang untuk garis jaringan distribusi dengan PLTA kecil, dan mengusulkan jenis baru perangkat pemutusan otomatis keselamatan untuk PLTA kecil.

​1 Kondisi Saat Ini PLTA Kecil di Daerah Pegunungan​
Luas total daerah adalah 45.385 km², dengan medan pegunungan mencakup 98,3% dari wilayah tersebut. Terdapat 58 stasiun PLTA kecil dengan kapasitas terpasang total 41,45 MW, sebagian besar memiliki kapasitas terpasang di bawah 1 MW. Stasiun-stasiun ini tersebar luas dan menderita kondisi komunikasi yang buruk.

Karena usianya, stasiun-stasiun ini sebagian besar menggunakan peralatan kontrol mekanik dan kurang perangkat otomatisasi. Sebagian besar meter pintu masuk adalah meter pulsa, bergantung pada pembacaan manual tanpa kemampuan transmisi jarak jauh. Perangkat perlindungan kontrol dan peralatan sinkronisasi tidak memiliki antarmuka komunikasi, sehingga diperlukan pelaporan data operasional secara manual kepada pengatur melalui telepon.

Garis 10 kV dari substasi 35 kV sering beroperasi dalam mode hibrida di mana PLTA kecil dan konsumsi beban coexist. Sisi tegangan tinggi trafo utama stasiun menggunakan sekering drop-out, yang sederhana dalam struktur dan terhubung ke garis grid-terhubung 10 kV melalui T-connections.

​2 Analisis Masalah​
​2.1 Dampak pada Aktivasi Perangkat Kontrol Otomatis Garis​
Dalam jaringan distribusi aktif, setelah pemutus sirkuit outlet substation trip, stasiun PLTA kecil mungkin terus menyuplai daya ke titik kerusakan, menghalangi pemadaman busur kerusakan dan mengurangi tingkat keberhasilan penutup ulang. Jika sumber energi terdistribusi (DER) tetap terhubung selama penutup ulang, penutup asinkron dapat terjadi, menghasilkan arus inrush yang dapat menyebabkan kegagalan penutup ulang dan merusak unit PLTA kecil.

Beberapa pembangkit listrik grid-terhubung 10 kV kekurangan perlindungan putus bawah-tegangan baik untuk perlindungan garis grid-terhubung maupun perlindungan generator, tidak memenuhi persyaratan operasi grid. Hal ini sangat mempengaruhi pasokan daya yang aman dan andal dari grid serta umur operasional generator.

Saat terjadi kerusakan di saluran grid-terhubung stasiun PLTA kecil, generator gagal memutus dengan cepat setelah sisi sistem membersihkan kerusakan. Ini dapat menyebabkan grid reconnection asinkron setelah tindakan penutup ulang garis sisi-sistem, mencegah penutup ulang sisi-sistem untuk mengaktifkan dan menyebabkan pemadaman daya yang tidak perlu bagi pengguna trafo publik, menghasilkan dampak sosial negatif yang signifikan.

Dengan demikian, saat terjadi kerusakan di saluran grid-terhubung, ketidakmampuan generator untuk memutus dengan cepat sangat mempengaruhi pasokan daya yang aman dan andal dari grid dan dapat menyebabkan grid reconnection asinkron.

​2.2 Transmisi Informasi Pengaturan yang Tidak Lengkap​
Berdasarkan survei lapangan, sebagian besar stasiun PLTA kecil terletak di daerah pegunungan, jauh dari substation pusat grid. Pemasangan kabel optik khusus melalui hutan akan mahal dan tidak andal. Peningkatan peralatan otomatisasi dan transmisi data melalui jaringan pribadi nirkabel aman setelah penilaian keamanan siber juga memerlukan investasi yang signifikan. Selain itu, sebagian besar pembangkit listrik PLTA kecil memiliki kapasitas terbatas dan manfaat generasi listrik rendah, mengurangi insentif mereka untuk peningkatan. Keterbatasan saluran komunikasi mengakibatkan informasi yang dikirim ke pusat pengaturan tidak lengkap.

Namun, ketidakmampuan untuk mentransmisikan data operasional real-time ke pusat pengaturan regional mempengaruhi analisis grid oleh pengatur dan keandalan trafo distribusi 10 kV di garis grid-terhubung. Platform pengaturan akan dipaksa untuk beroperasi buta untuk stasiun PLTA kecil dalam jangka waktu lama, mengancam operasi aman grid regional.

​3 Solusi​
​3.1 Tinjauan Solusi​
Untuk mencapai pemantauan dan pengambilan data yang efektif untuk unit PLTA kecil dan meningkatkan keamanan dan keandalan grid, sekering drop-out di sisi tegangan tinggi trafo utama diganti dengan pemutus vakum tiang baru yang dilengkapi dengan sensor elektronik presisi tinggi. Ini dipasangkan dengan Terminal Otomasi Feeder (FTU) dengan fungsi signaling jarak jauh, telemetri, kontrol jarak jauh, dan pemutusan otomatis untuk mengumpulkan data di titik koneksi grid 10 kV dan status switch.

Meter pulsa gateway yang ada diganti dengan meter energi multifungsi tiga fase untuk mengumpulkan data operasional dari unit generator, yang ditransmisikan ke FTU melalui fieldbus. FTU dilengkapi dengan modul enkripsi vertikal dual-card. Data dienkripsi dengan aman dan diunggah ke sistem pengaturan regional terintegrasi melalui saluran jaringan nirkabel publik khusus dengan cakupan sinyal kuat.

Saat terjadi kerusakan di garis grid-terhubung yang menyebabkan pemutus sirkuit outlet substation trip, proteksi hilang tegangan FTU diaktifkan, dan pemutus vakum tiang terbuka untuk memutuskan stasiun PLTA kecil dari grid. Sinkronisasi ulang dan koneksi ulang terjadi setelah restorasi pasokan daya.

​3.2 Paket Perangkat Otomasi Digital​
Paket otomasi digital termasuk pemutus vakum tiang tipe ZW32, disconnector ganda, transformator tegangan daya, dan FTU digital. Unit pemutus integrasi tiga sensor elektronik kombinasi (EVCT) dan unit digital lokal (ADMU).

Struktur keseluruhan kompak dan ringan, memudahkan pemasangan dan pemeliharaan. Dibandingkan dengan perangkat pemantauan cerdas tradisional, sistem ini memungkinkan perangkat lunak pemantauan untuk mendapatkan data operasional dari sistem operasi 32 unit. Secara bersamaan, menangkap ukuran file dari gambar kamera dan memantau apakah perangkat lunak deteksi (small-package, bar-package, missing-bar-in-carton, deteksi lima-roda) beroperasi normal, serta data informasi tindakan penolakan. Manifestasi spesifik termasuk:

• Perangkat lunak mengirim data gambar yang ditolak ke konsol.
• Perangkat lunak mengirim semua data gambar ke konsol.
• Perangkat lunak mengirim semua data statistik (termasuk merek, tanggal, waktu, informasi unit, dll.) ke konsol.

Dengan memanfaatkan server intranet pabrik, saat perangkat lunak pemantauan perangkat deteksi menghasilkan data informasi kerusakan, data tersebut ditransmisikan ke server, memicu alarm di tempat melalui server intranet pabrik. Data informasi kerusakan juga diberi peringatan jarak jauh melalui PC dan terminal seluler. Masalah seperti crash perangkat lunak, putusnya kamera, kamera gagal menangkap gambar, sensor deteksi paket rokok rusak, tidak menerima gambar cacat, dan kerusakan perangkat penolakan memicu pop-up peringatan di antarmuka PC dan seluler. Halaman peringatan menampilkan informasi kerusakan perangkat, lokasi, waktu terjadinya, dan catatan penanganan.

​3.3 Implementasi Kontrol Peringatan Kualitas Produk​
Dengan menganalisis data deteksi dari perangkat, peringatan dikeluarkan saat jumlah paket rokok cacat melebihi ambang batas atau frekuensi cacat abnormal terjadi. Fungsi peringatan kualitas memberi tahu personel pemeliharaan untuk menyesuaikan atau memperbaiki bagian-bagian relevan dari peralatan produksi utama, menghilangkan cacat kualitas secara tepat waktu dan mencegah penurunan lebih lanjut.

Data dari perangkat deteksi small-package, perangkat deteksi lima-roda, perangkat deteksi missing-bar-in-carton, dan perangkat deteksi bar-package dianalisis berdasarkan informasi nama gambar cacat kualitas (termasuk waktu terjadinya cacat, jumlah produk cacat, dan lokasi kamera di mana cacat terdeteksi). Peringatan cacat produk dikeluarkan saat jumlah cacat melebihi ambang batas peringatan.

Dengan menganalisis waktu dan jumlah produk cacat, frekuensi cacat dalam periode tertentu dan tren jangka panjang dapat dianalisis secara statistik. Ini memberikan dasar untuk manajemen evaluasi peralatan, memberi peringatan tepat waktu kepada personel pemeliharaan untuk penyesuaian, dan meningkatkan manajemen pemeliharaan ilmiah.

​3.4 Manajemen Tertentralisasi Status Perangkat Deteksi​
Personel manajemen produksi (staf kualitas proses, manajer peralatan) menggunakan sistem pemantauan untuk membandingkan dan menganalisis status operasional perangkat deteksi dan situasi cacat produk secara tersentralisasi, mencapai manajemen tersentralisasi status perangkat deteksi. Sistem pemantauan perangkat deteksi dapat menampilkan status operasional real-time, tren cacat kualitas, dan analisis statistik data historis untuk semua perangkat deteksi di pabrik, memungkinkan manajemen tersentralisasi semua peralatan pabrik.

Rekam jejak kerusakan historis komprehensif dapat menganalisis proporsi unit rusak, jenis kerusakan, peralatan rusak, dan waktu puncak kerusakan. Manajemen pemeliharaan terencana diterapkan untuk unit, jenis kerusakan, dan peralatan dengan kegagalan yang sering terjadi untuk mencegah terjadinya.

​4 Kesimpulan​
Secara keseluruhan, sistem deteksi peralatan di ruang produksi rokok pabrik tembakau memerlukan pemantauan online real-time untuk memastikan status operasional perangkat deteksi terlacak, memberikan peringatan dan lokalisasi kerusakan. Ini mengurangi selama proses produksi paket rokok, memastikan operasi produksi lancar, dan meningkatkan efisiensi produksi.