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

Protection Relay – Part I

Dalam suatu sistem proteksi, protection relay berperan sentral dalam proses pengukuran, identifiksi dan melakukan aksi proteksi. Dikarenakan fungsi yang kompleks, maka performansi protection relay sangat dipengaruhi dengan komponen yang digunakan. Berdasarkan komponennya, protection relay dibagi ke dalam beberapa jenis sebagai berikut:

Electromechnical Relay

Adalah representasi awal dari teknologi relay proteksi, digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi. Umumnya, relay elektromekanis menggunakan konsep solenoid dan lempeng/silinder berputar (mirip dengan meter listrik konvensional). Artinya relay ini selalu dicirikan dengan adanya konsep magnetik dan pergerakan mekanik (armatur). Relay elektromekanis memiliki keunggulan dalam hal kekuatan struktur (robust) serta biaya yang rendah sehingga menjadi sangat populer di masanya. Namun, sensitivitas dan kecepatan menjadi isu yang cukup mengganggu.

Static Relay

Relay statis mulai diperkenalkan sejak 1960-an, sebagai respon atas kelemahan relay elektromeknis. Relay ini menggunakan solid-state sehingga tidak ada pergerakan armatur, respon lebih cepat dan ukuran yang lebih kecil serta beberapa keunggulan yang lain. Dapat dikatakan bahwa relay statis adalah generasi pertama relay elektronik.

Digital Relay

Relay digital merupakan generasi penerus dari relay statis, dengan menggunakan teknologi mini komputer. Pada awal perkenalannya di 1969, harga komputer masih belum ekonomis dan kecepatannya juga belum terlalu tinggi. Namun, dikarenakan perkembangan komputer yang sangat cepat dan diiringi dengan harga komputer digital yang semakin ekonomis, maka kelahiran relay digital berbasis microcontroller semakin dekat dengan kenyataan. Saat ini, dikarenakan keunggulannya, maka relay digital telah mendominasi relay proteksi di pasaran.

Selain dalam hal desain dan kecepatan, relay digital mampu melakukan monitoring terhadaap dirinya sendiri. Hal ini sangat penting dalam hal device supervision. Relay digital juga sangat mudah untuk diprogram; untuk aplikasi yang spesifik semisal overcurrent, relay digital dapat disetting dengan karakteristik yang sangat luas. Hal ini menjadikan relay digital sangat fleksibel untuk diaplikasikan dalam segala aspek sistem daya listrik.

Secara singkat, perkembangan relay proteksi dapat disimpulkan ke dalam lima generasi sebagai berikut:

Generasi 1:

Aplikasi tradisional dari relay proteksi, menggunakan konsep elektromekanis.

Generasi 2:

Diperkenalkan pada kurun 1960-an dengan menggunakan konsep relay statis, menandai penggunaan relay proteksi tanpa adanya pergerakan mekanis dalam komponennya. Hanya menggunakan solid-state.

Generasi 3:

Diperkenalkan dalam kurun 1970-an dengan menggunakan konsep integrated circuit (IC), sehingga fitur logic  dan kontrol bisa diterapkan.

  

Generasi 4:

Diperkenalkan dalam kurun 1980-an dengan menggunakan konsep sistem digital menjadikannya sangat berbeda dengan generasi-generasi sebelumnya. Generasi relay ini dicirikan dengan self-checking, programable serta dapat melakukan penyimpanan (record & logging) terhadap kondisi dan aksi proteksi yang dilakukan sehingga dapat dianalisis oleh Engineer Proteksi.

Generasi 5:

Merupakan penyempurnaan relay proteksi generasi 4, sehingga relay proteksi dapat melakukan serangkaian terintegrasi dari fitur proteksi, metering, komunikasi serta integrated control.

Start | Part 2

Paiton, 3 Dec 2019 19:28

Dasar Sistem Proteksi – Part VI [End]

Rangkaian Kontrol Circuit Breaker (CB)

Pada gambar 4, dalam artikel sebelumnya, telah ditunjukkan simplifiksi rngkaian sebuah CB. Pada deskripsi berikut akan dijabarkan rangkaaian yang lebih detail, namun tidak menunjukkan rangkain praktis yng dipakai dalam aplikasi nyata. Fitur yang dijelaskan adalah beberapa fasilitas dsar sebuh kontro CB.

 

Gambar 5. Rangkaian Kontrol X-Y pada CB

Gambar 5 menunjukkan sebuh kontrol CB, yang lebih dikenal dengan sebutan kontrol X-Y. Beberapa label adalah sebagai berikut:

101C     : manual kontak untuk Closing

101T     : manual kontak untuk Tripping

52C      : closing coil

52T       : tripping coil

Beberapa kondisi opersional akan dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi 1:

CB dalam kondisi open, diindikasikaan oleh lampu indikator hijau yang menyala sebagimana ditunjukkan pada gambar 5a, karena rangkaian kontrol tersebut dalam kondisi tertutup.

Gambar 5a. Kondisi 1

Kondisi 2:

Kondisi ini merujuk pada gambar 5b

(1)   Operator berkeninginan untuk meng-energize CB, dilakukan dengan menutup kontak 101C

(2)   Coil 52X menjadi aktif

(3)   Auxiliary contact dari coil 52X menjadi aktif

(4)   Closing Coil 52C menjadi aktif, bearti CB dalam posisi close

Gambar 5b. Kondisi 2

Kondisi 3:

Kondisi ini merujuk pada gambar 5c

(a)   Dikarenakan CB aktif, maka auxiliary contact  52a dan 52aa menjadi aktif dan membuat coil 52Y aktif

(b)   Aktifnya coil 52Y menyebabkan auxiliary contactnya berubah posisi

(c)   Coil 52X menjadi tidak aktif

(d)   Auxiliary contact dari coil 52X menjadi tidak aktif dan membut closing coil 52C menjdi tidak aktif

(e)   CB dalam posisi terkhir, closed.

 

Gambar 5c. Kondisi 3

Kondisi 4:

Jika operator ingin membut CB open, maka dilakukan dengan cara mengaktifkan 101T, sehingg arus mengalir pada 52T dan CB menjadi open. Kondisi ini merujuk pada gambar 5d.

Gambar 5d. Kondisi 4

Part 5 | End

Paiton, 26 Nov 2019 18:45

Reference:

IEC 60044-1 Instrument transformer - Current transformer

IEC 60044-2 Instrument transformer - Inductive voltage transformers

IEEE Std 242-2001 - IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems

Power System Protection. P.M. Anderson.