Relay Perlindungan Garis Solusi Perlindungan Garis Berbasis Mikrokomputer

1. Abstrak dan Latar Belakang​
   Dengan meningkatnya kompleksitas struktur jaringan listrik—terutama pengembangan transmisi arus searah tegangan sangat tinggi (UHVDC), integrasi skala besar energi terbarukan, dan beberapa jalur transmisi paralel—persyaratan kinerja untuk perlindungan jalur transmisi telah mencapai tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya. Tantangan intinya terletak pada penyeimbangan dua permintaan kritis: memastikan operasi perlindungan dengan kecepatan sangat tinggi selama gangguan untuk menjaga stabilitas sistem, sambil juga menjamin selektivitas yang kuat untuk mencegah trip tidak perlu dan eskalasi gangguan. Kontradiksi ini terutama mencolok dalam konfigurasi jaringan yang rumit seperti jalur ganda paralel, di mana prinsip perlindungan ujung tunggal tradisional menghadapi batasan signifikan.

Solusi ini memanfaatkan teknologi perlindungan berbasis mikrokomputer canggih, mengintegrasikan tiga modul inti: perlindungan jarak variasi frekuensi daya, penentuan lokasi gangguan gelombang perjalanan dua ujung, dan strategi reklosing adaptif. Tujuannya adalah untuk secara komprehensif meningkatkan keandalan, kecepatan, dan kecerdasan perlindungan jalur, memberikan dukungan kritis untuk membangun jaringan yang tangguh dan cerdas.

​2. Analisis Tantangan Inti​

• ​Konflik antara kecepatan dan selektivitas: Skema perlindungan tradisional sering memerlukan operasi tertunda untuk memastikan selektivitas, bertentangan dengan kebutuhan untuk pemutusan gangguan cepat untuk mempertahankan stabilitas sistem.
• ​Penentuan lokasi gangguan yang akurat pada jalur ganda paralel: Induksi mutual antar jalur ganda memperumit karakteristik gangguan, secara signifikan mengurangi akurasi metode penentuan lokasi gangguan tradisional dan menghambat identifikasi gangguan dan pemulihan daya.
• ​Ketidakpastian yang diperkenalkan oleh integrasi energi terbarukan: Integrasi pembangkit listrik angin dan surya mengubah tingkat dan karakteristik arus pendek, potensial menyebabkan maloperasi atau kegagalan perlindungan. Selain itu, fluktuasi output mereka menantang tingkat keberhasilan strategi reklosing.

​3. Teknologi Inti Solusi​

​3.1 Perlindungan Jarak Variasi Frekuensi Daya (ΔZ Protection)​​

• ​Prinsip Teknis: Teknologi ini tidak dipengaruhi oleh arus beban selama operasi sistem normal. Ia menghitung impedansi gangguan hanya menggunakan variasi frekuensi daya pada tegangan dan arus yang dihasilkan saat terjadi gangguan. Dengan ambang batas awal yang tinggi, teknologi ini secara inheren berarah, sangat selektif, dan tidak peka terhadap osilasi sistem dan resistansi transisi.
• ​Keunggulan Kinerja:
• Operasi ultra-cepat: Respon sangat cepat, dengan waktu operasi tipikal kurang dari 10ms.
• Keandalan tinggi: Efektif menghindari maloperasi karena pengaruh arus beban.
• ​Kasus Aplikasi: Pada jalur transmisi UHVDC ±800kV, teknologi ini mengurangi total waktu pemutusan gangguan (operasi perlindungan + trip pemutus sirkuit) untuk gangguan dekat menjadi kurang dari 80ms, secara signifikan meningkatkan stabilitas transien sistem UHVDC.

​3.2 Penentuan Lokasi Gangguan Gelombang Perjalanan Dua Ujung​

• ​Prinsip Teknis: Gangguan menghasilkan gelombang perjalanan yang merambat ke kedua ujung jalur. Menggunakan jam sinkron GPS/BDS presisi tinggi, perangkat perlindungan di kedua ujung secara tepat merekam waktu kedatangan gelombang perjalanan arus awal (t1 dan t2). Lokasi gangguan dihitung secara akurat menggunakan rumus L = (v * Δt) / 2, di mana v adalah kecepatan gelombang dan Δt = |t1 - t2|.
• ​Keunggulan Kinerja:
• Akurasi ultra-tinggi: Penentuan lokasi gangguan hampir tidak dipengaruhi oleh induksi mutual jalur, mode operasi sistem, resistansi transisi, atau saturasi transformator arus (CT).
• Tidak bergantung pada parameter: Tidak bergantung pada parameter impedansi jalur, menghilangkan kesalahan yang disebabkan oleh ketidakakuratan parameter pada metode berbasis impedansi tradisional.
• ​Kasus Aplikasi: Implementasi pada jalur ganda 500kV pada menara yang sama mengurangi kesalahan penentuan lokasi gangguan menjadi kurang dari 200 meter, meningkatkan akurasi lebih dari 80% dibandingkan metode impedansi ujung tunggal tradisional. Ini sangat memfasilitasi identifikasi dan perawatan gangguan cepat.

​3.3 Strategi Reklosing Adaptif​

• ​Prinsip Teknis: Perangkat perlindungan berbasis mikrokomputer secara cerdas membedakan jenis gangguan (sementara atau permanen):
1. ​Gangguan sementara: Setelah trip, kekuatan dielektrik jalur pulih secara otomatis. Perangkat mendeteksi pemulihan isolasi dan segera mengeluarkan perintah reklosing.
2. ​Gangguan permanen: Perangkat mendeteksi gangguan yang berkelanjutan dan mencegah reklosing untuk mencegah trip pemutus sirkuit sekunder, memastikan keamanan peralatan.
   Selain itu, strategi ini menyesuaikan dinamis waktu mati reklosing berdasarkan kondisi sistem real-time (mis., saham output energi terbarukan) untuk sesuai dengan karakteristik pemulihan sistem.
• ​Keunggulan Kinerja:

• Meningkatkan tingkat keberhasilan: Menghindari reklosing pada gangguan permanen, secara signifikan meningkatkan tingkat keberhasilan reklosing dan keandalan pasokan daya.
• Mengurangi dampak: Mencegah goncangan sekunder yang tidak perlu pada sistem, melindungi peralatan.

• ​Kasus Aplikasi: Implementasi pada jalur keluar peternakan angin penting meningkatkan tingkat keberhasilan reklosing dari 72% menjadi 93%, secara efektif mengurangi putus sambung turbin angin yang disebabkan oleh gangguan jalur sementara.

​4. Ringkasan Nilai Solusi​
Solusi perlindungan berbasis mikrokomputer terintegrasi ini memberikan nilai inti kepada pelanggan melalui aplikasi sinergis tiga teknologi kunci:

1. ​Peningkatan stabilitas sistem: Perlindungan ultra-cepat mengisolasi gangguan dengan cepat, memastikan waktu kritis untuk mempertahankan stabilitas jaringan.
2. ​Penyediaan pasokan daya yang lebih andal: Reklosing adaptif cerdas memaksimalkan pemulihan daya, mengurangi durasi dan kerugian pemadaman.
3. ​Penigkatan efisiensi operasional: Penentuan lokasi gangguan presisi tinggi mengubah perawatan dari "patroli jalur" menjadi "inspeksi titik," secara signifikan mengurangi biaya dan waktu pemeriksaan.
4. ​Kemampuan adaptasi ke sistem tenaga baru: Kinerja luar biasanya membuat solusi ini sangat cocok untuk skenario jaringan modern yang kompleks, termasuk UHVDC, integrasi energi terbarukan, dan jalur multi-sirkuit.