Solusi Perlindungan Feeder dengan Relai Berbasis Mikroprosesor untuk Jaringan Distribusi Pintar Modern

1. Pendahuluan dan Tantangan Inti​
   Integrasi yang semakin meningkat dari sumber daya energi terdistribusi (DERs) (seperti PV dan tenaga angin) ke dalam jaringan distribusi, ditambah dengan permintaan pengguna yang meningkat untuk keandalan dan keselamatan pasokan listrik, menimbulkan tantangan serius bagi skema perlindungan feeder tradisional. Solusi ini dirancang untuk mengatasi tiga tantangan inti berikut:

• ​Hazards Arc Flash:​​ Korsleting internal dalam peralatan seperti switchgear dapat memicu arc flash yang sangat merusak, mengancam keselamatan peralatan dan personil, yang membutuhkan respons sangat cepat dari sistem perlindungan.
• ​Kerusakan Ground Impedansi Tinggi:​​ Terutama kerusakan ground fasa tunggal yang terjadi di daerah pedesaan atau daerah dengan resistivitas tanah tinggi, ditandai dengan arus kerusakan rendah, sulit dideteksi secara andal oleh perlindungan overcurrent nol-sekuensial tradisional, menimbulkan risiko perlindungan gagal beroperasi.
• ​Dampak Integrasi Sumber Daya Energi Terdistribusi (DERs):​​ Integrasi DERs mengubah arah aliran daya dan karakteristik arus korsleting jaringan distribusi, potensial menyebabkan perlindungan maloperasi (tripping palsu) atau gagal beroperasi, dan memperkenalkan risiko islanding tidak disengaja.

Solusi ini, berbasis relay pelindung mikroprosesor canggih dan mengintegrasikan beberapa algoritma inovatif, memberikan perlindungan feeder yang komprehensif, cepat, dan andal untuk jaringan distribusi modern.

​2. Rincian Solusi​
Relay perlindungan feeder kami mengadopsi desain modular, mengintegrasikan fungsi-fungsi perlindungan inti berikut untuk mengatasi tantangan tersebut.

​2.1 Modul Perlindungan Arc Flash Multi-Band (AFP)​

• ​Prinsip Teknis:​​ Menggunakan teknologi deteksi multi-band proprietary, secara simultan memonitor intensitas cahaya (melalui sensor cahaya busur khusus) dan laju perubahan arus (di/dt). Kerusakan dikonfirmasi sebagai arc flash hanya ketika kedua kondisi – "sinyal cahaya busur intens" DAN "karakteristik overcurrent berkecepatan tinggi (>10 kA/ms)" – terpenuhi (operasi logis AND). Kriteria ganda ini efektif mencegah maloperasi akibat sumber cahaya eksternal atau overcurrent switching.
• ​Keunggulan Performa:​​ Memiliki kecepatan operasi super cepat, dirancang untuk meminimalkan energi arc flash.
• ​Kasus Aplikasi:​​ Setelah diterapkan dalam sistem distribusi tegangan menengah pusat data besar, modul ini mencapai waktu penyelesaian kerusakan total kurang dari 4 milidetik, mewakili peningkatan kecepatan lebih dari tiga kali dibandingkan skema perlindungan hanya arus tradisional, secara signifikan mengurangi risiko kerusakan peralatan.

​2.2 Modul Perlindungan Ground Fault Sensitivitas Tinggi Arus Rendah​

• ​Prinsip Teknis:​​ Menggunakan metode admittance nol-sekuensial. Metode ini melibatkan pengukuran real-time, presisi tegangan nol-sekuensial (3U₀) dan arus nol-sekuensial (3I₀) sistem, menghitung nilai admittance yang sesuai. Algoritma ini relatif tidak sensitif terhadap variasi arus ground fault kapasitif sistem, secara efektif membedakan antara arus kapasitif normal dan arus resistif yang disebabkan oleh kerusakan, sehingga mengidentifikasi dengan akurat kerusakan ground impedansi tinggi dengan nilai resistansi hingga 1 kΩ atau lebih.
• ​Keunggulan Performa:​​ Menyelesaikan masalah sensitivitas tidak cukup pada skema perlindungan tradisional selama kerusakan melalui resistansi transisi tinggi, sangat mengurangi risiko sengatan listrik dan kebakaran.
• ​Kasus Aplikasi:​​ Dalam proyek pilot dalam jaringan pedesaan (ditandai dengan arus ground fault kapasitif tinggi dan tingkat isolasi garis yang tidak merata), penerapan teknologi ini meningkatkan tingkat deteksi kerusakan ground secara keseluruhan dari 65% dengan skema tradisional menjadi 92%, secara signifikan meningkatkan keamanan pasokan listrik.

​2.3 Modul Perlindungan Anti-Islanding Adaptif​

• ​Prinsip Teknis:​​ Untuk mengatasi risiko islanding yang diperkenalkan oleh integrasi DER, modul ini menggabungkan metode deteksi pasif dan aktif.
• ​Pemantauan Pasif:​​ Secara berkelanjutan memantau parameter abnormal di Titik Penghubung Umum (PCC), seperti deviasi frekuensi tegangan (Δf > 0,5 Hz) dan lompatan sudut fase (Δφ > 10°).
• ​Penentuan Aktif:​​ Ketika indikator pemantauan pasif melebihi ambang batas yang ditetapkan, ia mengintegrasikan metode aktif seperti Drift Frekuensi Aktif untuk dengan cepat mengkonfirmasi kondisi islanding.
• ​Keunggulan Performa:​​ Menjamin putusnya DER dalam waktu sangat singkat (< 200 ms, sesuai dengan persyaratan kode jaringan) setelah terjadinya islanding, mencegah bahaya terhadap peralatan jaringan dan personil pemeliharaan dari operasi islanding yang tidak disengaja.
• ​Kasus Aplikasi:​​ Diverifikasi dalam proyek mikrogrid yang berisi beberapa array PV, modul anti-islanding ini mencapai tingkat akurasi 99,7%. Efektif mencegah islanding sambil meminimalkan trip yang tidak perlu akibat gangguan jaringan normal, sehingga meningkatkan tingkat pemanfaatan sumber daya energi terdistribusi.

​3. Ringkasan Nilai Inti​
Solusi perlindungan berbasis mikroprosesor ini, dengan mengintegrasikan beberapa algoritma cerdas, mencapai:

• ​Keamanan yang Ditingkatkan:​​ Maksimalisasi perlindungan personil dan peralatan melalui perlindungan arc flash pada level milidetik dan perlindungan ground fault sensitivitas ultra-tinggi.
• ​Keandalan Tinggi:​​ Efektif mengatasi kompleksitas yang diperkenalkan oleh integrasi DER, mengidentifikasi dengan akurat kondisi islanding dan kerusakan impedansi tinggi, menghilangkan "titik buta" perlindungan.
• ​Pemulihan Cepat:​​ Memungkinkan penyelesaian kerusakan cepat, memfasilitasi penyembuhan jaringan sendiri, mengurangi durasi padam, dan meningkatkan keandalan pasokan listrik.