Protection Relay – Part III

Struktur Relay Digital

Pada deskripsi kali ini, akan dipaparkan struktur relay digital secara nyata (teraplikasi), bukan sebatas konsep seperti bagian-bagian sebelumnya. Untuk itu, sebagai referensi, digunakan relay proteksi dari Siemens dengan seri produk Siprotec.

Siprotec Relay adalah generasi relay digital, lebih sering disebut dengan multifunction relay karena seri relay digital ini memiliki beberapa fungsi proteksi dalam 1 alat. Namun, seri relay tersebut dipasarkan dengan beberapa varian berdasarkan peralatan yang diproteksi. Misalkan, untuk proteksi generator, maka seri yang dipakai Siprotec 7UM6. Relay tersebut akan memiliki fitur proteksi yang umum hingga yang spesifik untuk fungsi proteksi generator.

Pada gambar 2, ditunjukkan struktur hardware dari Siprotec Relay 7UM6. Bagian utamanya akan dijelaskan sebagai berikut:

 

Gambar 2. Struktur Hardware Siprotec Relay

Analog Input (MI)

Bagian ini berfungsi untuk mengisolasi bagian external dengan bagian internal relay, termasuk mengkonversi nilai pembacaan dari rating pembacaan current transformer (CT) dan voltage transformer (VT) ke dalam rating yang sesuai dengan spesifikasi internal relay.

Jumlah MI channel sangat tergantung pada spesifikasi relay dan fungsi proteksi yang akan dipakai. Jadi, tidak semua relay memiliki MI seperti pada gambar 2. Bisa saja hanya terdiri dari 1 set input arus, 2 set input arus, 1 set input arus dan tegangan atau varian yang lain.

Input Amplifier (IA)

Bagian ini merupakan koneksi impedansi tinggi dan filter sinyal input.

Analog Digital Converter (AD)

Merupakan konverter digital beresolusi tinggi dan terdapat komponen memori yang berfungsi melakukan transfer data ke microprocessor.

Microcomputer (μC)

Adalah suatu bagian yang memproses software. Termasuk fungsinya adalah memonitor besaran yang diukur, mengontrol sinyal dan logika, memutuskan sinyal alarm dan trip, managemen operasi dan perekaman kejadian.

Binary Input/ Output (I/O)

Seperti dijelaskan dalam bagian sebelumnya, kondisi biner seperti reset dan blocking dapat diinformasikan ke dalam relay melalui jalur binary input. Sedangkan untuk perintah trip, informasi alarm dan semacamnya dapat ditransfer ke peralatan luar melalui binary output.

Front Element

Bagian ini terdiri dari LED dan LCD display, berfungsi memberikan informasi atau status dari dalam relay, termasuk nilai pengukuran, setting, alarm dan lain sebagainya.

Serial Interface

Bagian ini berfungsi untuk menghubungkan relay dengan peralatan luar melalui jalur komunikasi (bukan nilai analog), yang pada umumnya adalah PC (personal computer). Dengan demikian, download dan upload setting dan record serta memonitoring beberapa besaran lain bisa dilakukan melalui bagian ini.

Analog Input

Untuk fungsi proteksi tertentu, selain input arus dan tegangan, seringkali dibutuhkan besaran lain untuk dimonitor. Maka, keperluan tersebut dapat diakomodasi oleh bagian analog input. Analog input ini sangat bervariasi, misalkan pembacaan temperatur, tegangan dan arus pulsa (dalam fungsi proteksi rotor earth fault), atau sinyal kontrol lain yang lebih universal (4-20mA).

Power Supply

Bagian ini berfungsi sebagai suplai daya untuk menunjang kinerja relay. Pada umumnya, suplai relay proteksi adalah DC agar lebih handal. Secara internal, seringklali dipasang baterai. Jadi, jika terdapat interupsi power supply, maka setting dan record masih akan tersimpan dalam relay dengan baik.

   

Part 2 | End.

 

Reff:

Power System Protection. PM. Anderson. IEEE Press. 1999.

Siprotec Multifunctional Machine Protection 7UM62. Siemens. 2010.

Paiton, 17 Dec 2019 19.05

Protection Relay – Part II

Konfigurasi Relay Digital

Sebagaimana prinsip dasar relay proteksi, maka relay digital akan melakukan pembacaan tegangan dan arus dari PT dan CT, membaca data tambahan dari sistem yang diproteksi melalui kondisi biner, melakukan aksi kontrol sesuai setting serta mengirimkan output ke circuit breaker jika sinyal trip diperlukan. Secara sederhana, konfigurasi relay digital ditunjukkan dalam gambar 1.

Gambar 1. Konfigurasi Relay Digital

Pembacaan tegangan dan arus dari peralatan terproteksi didapat dari PT dan CT, diukur oleh relay proteksi melalui analog input. Nilai tegangan dan arus sebesar 120V/100V atau 5A/1A masih termasuk tinggi agar dapat dibaca oleh relay sehingga diperlukan rangkaian pembagi tegangan dan arus. Sinyal tersebut selanjutnya diolah pada analog-to-digital converter (A/DC) dengan sampling rate sampai beberapa kilo-Hertz, tergantung pada spesifikasi relay proteksi. Dalam proses ini, keberadaan noise sangatlah mengganggu dan dapat mengakibatkan relay melakukan malfungsi sehingga keberadaan filter menjadi sangat penting.

Selanjutnya data memasuki random access memory (RAM) sehingga data tersebut dapat diproses oleh CPU. CPU akan bekerja sesuai dengan logic yang ditanam, dengan mempertimbangkan treshold value yang sudah disetting. Apabila data tersebut cukup penting, maka data ini akan tersimpan dalam memory sehingga dapat diakses kemudian.  

Beberpa data atau fitur tambahan secara digital dapat diinformasikan ke dalam relay melalui subsistem digital input, misalkan kondisi CB, reset, blocking  terhadap salah satu fitur proteksi dan semacamnya.

Subsistem digital output berfungsi sebgai modul yang menghubungkan relay dengan peralatan proteksi lain, pada umumnya adalah CB, yaitu perintah trip. Selain itu, submodul digital output dapat difungsikan sebagai sistem annunciation ke Control Room.

   

Part 1 | Part 3

Paiton,11 Dec 2019 18:08