Kajian Perkembangan Sistem Metering Kelistrikan Di Indonesia Menuju Advanced Metering Infrastructure (ami).pdf

2014 KAJIAN PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI) TEKNOLOGI KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGI TEKNOLOGI INFORMASI, ENERGI, DAN MATERIAL BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

KAJIAN PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISRTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI) PENGARAH Dr. Ir. Unggul Priyanto,M.Sc Kepala BPPT Dr. Ir. Hammam Riza,M.Sc Deputi Kepala Bidang TIEM PENANGGUNG JAWAB Dr.Ir. M.A.M Oktaufik Direktur PTKKE TIM PENYUSUN Ir. Ifanda, M. Sc. Toha Zaki, MT Ir. Nur Aryanto Aryono Asih Kurniasari, ST Prof. Dr. Hamzah Hilal Dr. Ferdi Armansyah Yuli Astriani, ST

INFORMASI Bidang Rekayasa Sistem Pusat Teknologi Konversi Dan Konservasi Energi (PTKKE) Badan Pengkajian Dan Penerapan Teknologi Gedung 625, Klaster energi, kawasan PUSPIPTEK Serpong Tlp. (021). 75791366 Fax. (021). 75791366

i

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

EXECUTIVE SUMMARY Trend pertumbuhan demand listrik di Indonesia yang cukup besar mengharuskan operator listrik Indonesia, dengan PT. PLN (Persero) sebagai agen utamanya, untuk meningkatkan kapasitas produksi energi listrik dan juga jaringan transmisi dan distribusi ke pelanggan. Sebagian jaringan kelistrikan dan utilitas yang ada di Indonesia juga masih menggunakan teknologi yang konvensional sehingga dirasa tidak mampu untuk mendukung pertumbuhan demand energi listrik Indonesia ke depan. Sistem kWh meter prabayar yang dicanangkan oleh PT. PLN (Persero) berupa program listrik pintar dengan pembayaran menggunakan sistem pulsa merupakan salah satu kemajuan dalam proses pembayaran listrik. Namun di masa perkembangan teknologi saat ini, sistem metering listrik hanya memberikan laporan besar kWh yang telah dipakai dan tidak memberikan kemudahan pelanggan dalam memonitor listriknya. Advanced Metering Infrastructure (AMI) adalah salah satu perkembangan teknologi kelistrikan yang mengintegrasikan Informatin Communication Technology (ICT) untuk mendiskripsikan keseluruhan infrastruktur dari Smart Meter, menggunakan jaringan komunikasi dua arah ke pusat pengendali peralatan dan semua aplikasi yang memungkinkan pengumpulan dan pengiriman informasi tentang penggunaan energi mendekati real-time. Beberapa teknologi komunikasi yang dapat digunakan untuk mendukung smart meter yaitu fiber optic, power line carrier (PLC), dan radio link. Meter data management system dibutuhkan untuk menampung dan mengolah data base sehingga didapatkan informasi hasil metering listrik pelanggan. Penggunaan AMI akan mengakibatkan utilitas yang tadinya hanya bertugas untuk membaca meter secara otomatis sekarang menjadi berfungsi untuk managemen dan pengontrolan aspek-aspek penting pada grid. Oleh karena itu, teknologi AMI harus memenuhi aspek keselamatan, aspek keakuratan dan kekuatan, kehandalan performa yang baik, mampu memonitor tegangan secara akurat dan fleksibel, dan mempunyai tingkat keamanan yang handal. AMI telah menjadi pembahasan dunia dengan salah satu standarisasi metering yang telah ditetapkan pada Energy Policy Act 2005 (EPACT) di Amerika. Beberapa standar untuk smart metering tersebut antara lain akurasi metering ANSI C12, radio frekuensi, dan sekuritas.. Beberapa negara BPPT-PTKKE

i

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

yang telah berinisiasi memulai menggunakan teknologi AMI adalah New York, Texas, Connecticut, dan California. Perkembangan pasar smart meter sebagai bagian dari AMI di Eropa juga mengalami peningkatan. Italia dengan Enel sebagai perusahaan listriknya telah memasang 27 juta metering komunikasi pada tahun 2006. Vattenfall dan EON sebagai perusahaan listrik di Swedia telah memasang 430 ribu advanced meter. Sedangkan Belanda baru saja mengumumkan akan mengganti 7.5 juta meter listrik menjadi advanced metering pada tahun 2012 lalu. Di pasar Asia Pasifik, AMI akan mengalami peningkatan 10.5% pada periode 2013-2018, dengan Cina, Jepang, dan India yang menjadi negara percontohan yang telah menerapkan AMI. Pada Juli 2014, PLN bersama dengan PT. XL Axiata Tbk sebagai salah satu ISP di Indonesia telah meluncurkan Layanan Meter Listrik Pintar Dua Arah sebagai perkembangan bisnis Machine to Machine (M2M) guna meningkatkan pengalaman pelanggan PLN. Layanan listrik pintar dua arah ini baru dapat dinikmati oleh pelanggan khusus pengguna listrik prabayar dengan daya 2200 VA ke atas seperti penyedia mesin ATM, billboard, menara BTS, vending machine, dan penerangan jalan umum. Untuk menerapkan teknologi AMI, diperlukan pengkajian mengenai sistem smart metering dan teknologi komunikasinya. BPPT PTKKE telah melakukan beberapa kajian serta diskusi Road Map AMI 2014 dengan beberapa pihak termasuk PLN dan pihak swasta. Hasil kajian ini diharapkan dapat menjadi langkah awal dalam pengembangan teknologi smart meter untuk selanjutnya mengembangkan teknologi meter listrik menuju AMI, serta menjadi potensi yang baik bagi sektor kelistrikan maupun sektor pertumbuhan industry dan ekonomi, serta membuat masyarakat cerdas dalam penggunaan listrik.

BPPT-PTKKE

ii

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

KATA PENGANTAR Puji Syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena telah memberikan kemudahan kepada kami sebagai tim pelaksana untuk menyelesaikan buku dengan judul “Kajian Perkembangan Sistem Metering Kelistrikan di Indonesia Menuju Advanced Metering Infrastructure (AMI)” sebagai hasil dari kegiatan kajian Road Map Advanced Metring Infrastructure tahun anggaran 2014. Buku ini merupakan hasil kegiatan kajian yang dilakukan pada tahun 2014, khususnya tentang perkembangan sistem metering listrik yang ada di Indonesia yang telah dilakukan bersama PLN dan prospeknya terhadap perkembangan ICT sehingga memungkinkan untuk diterapkannya teknologi Advaced Metering Infrastructure (AMI). Kami selaku tim penyusun menyampaikan terima kasih PLN P3B Jawa Bali, PLN DIsjaya, serta kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung sehingga kami dapat menghimpun segala informasi serta saran posiitif yang terangkum dalam buku ini. Semoga buku ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca dan dapat memberikan manfaat yang besar bagi perkembangan teknologi di Indonesia.

Jakarta, Januari 2015

Tim Penyusun

BPPT-PTKKE

iii

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

DAFTAR ISI

EXECUTIVE SUMMARY ................................................................................................................................ i KATA PENGANTAR ...................................................................................................................................... iii DAFTAR ISI..................................................................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................................................... v BAB I

PENDAHULUAN .......................................................................................................................... 1

1.1

Latar Belakang ......................................................................................................................................... 1

1.2

Tujuan Penulisan ...................................................................................................................................... 3

1.3

Urgensi Penerapan AMI ........................................................................................................................... 4

BAB II

TEKNOLOGI DAN PROSES PADA AMI ................................................................................... 6

2.1 Smart Meter ............................................................................................................................................... 7 2.2 Sistem Komunikasi .................................................................................................................................... 9 2.3 Meter Data Management System ............................................................................................................. 11 BAB III

PERKEMBANGAN AMI DI DUNIA ....................................................................................... 12

3.1 Standarisasi AMI di Dunia ...................................................................................................................... 12 3.2 Perkembangan AMI di Berbagai Negara ................................................................................................. 14 BAB IV

ROAD MAP AMI DI INDONESIA ........................................................................................... 16

4.1 Standarisasi PLN untuk kWh Meter ........................................................................................................ 16 4.2 Prospek Perkembangan KWh Meter di Indonesia ................................................................................... 23 4.3 Permasalahan KWH Meter ...................................................................................................................... 28 4.4 Scada PLN ............................................................................................................................................... 28 4.5 Penerapan AMI di Smart Micro Grid Sumba .......................................................................................... 36 4.6 Road Map AMI di Indonesia ................................................................................................................... 41 BAB V

KESIMPULAN DAN REKOMENDASI .................................................................................... 43

5.1 Kesimpulan .............................................................................................................................................. 43 5.2 Rekomendasi ............................................................................................................................................ 43 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................................... 45

BPPT-PTKKE

iv

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Desain konseptual teknologi AMI .................................................................... 3 Gambar 2 Topologi AMR pada sistem kelistrikan PLN ................................................... 22 Gambar 3 Alur pengiriman data AMR ke database server .............................................. 23 Gambar 4 Rasio Elektrifikasi PLN September 2014 ........................................................ 24 Gambar 5 Konfigurasi RTU ............................................................................................ 31 Gambar 6 Skematik sistem “smart micro grid” Sumba .................................................... 37 Gambar 7 Konfigurasi sistem SCADA SMGS ................................................................ 38 Gambar 8 Tampilan overview SCADA SMGS ................................................................ 40 Gambar 9 Rancangan road map AMI di Puspiptek Serpong ............................................ 41

BPPT-PTKKE

v

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BPPT-PTKKE

vi

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kehidupan masyarakat dewasa ini sangat bergantung kepada sumber daya energi, salah satunya adalah energi listrik. Keberadaan energi listrik sudah merupakan sebuah keharusan sebagai penggerak roda kehidupan, termasuk pertumbuhan perekonomian bangsa, perkembangan dunia industri dan kemajuan teknologi untuk tetap bergerak dan mengarah maju ke depan. Ketergantungan pada listrik pun semakin meningkat mengingat keberlangsungan berbagai macam bentuk aktivitas sehari-hari di masyarakat maupun industri. Ketersediaan listrik yang handal, aman, ramah lingkungan, dan efisien dengan harga terjangkau merupakan faktor yang cukup penting dalam menunjang kehidupan masyarakat sehari-hari. Namun nyatanya, beberapa waktu lalu ketersediaan tenaga listrik, khususnya di pulau Jawa, beberapa kali mengalami masalah karena keterbatasan suplai dibanding dengan kebutuhan yang semakin meningkat. Mengingat begitu besar dan pentingnya energi listrik sedangkan sumber energi pembangkit terutama yang berasal dari sumber daya tak terbaharui yang keberadaannya terbatas, maka untuk menjaga kelestarian sumber energi ini perlu diupayakan langkah-langkah atau solusi yang dapat menunjang penyediaan energi listrik secara optimal dan terjangkau. Tentu bukan hanya tugas PT PLN (Persero) saja untuk melakukan perbaikan diri secara internal dan eksternal, tapi juga tugas dari seluruh masyarakat Idonesia sebagai pengguna listrik. PT PLN (Persero) merupakan sebuah perusahaan BUMN di bidang kelistrikan yang bertugas melayani masyarakat di seluruh nusantara. PLN merupakan badan usaha tunggal yang diberi kepercayaan dan kewenangan oleh Pemerintah dalam pengadaan dan pemberdayaan energi listrik di seluruh pelosok negeri. Kegiatan usaha PLN dalam menjalankan usaha penyediaan tenaga listrik dimulai dari kegiatan pembangkitan, penyaluran, distribusi tenaga listrik, perencanaan, dan pembangunan sarana penyediaan sarana listrik.

BPPT-PTKKE

1

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Pemakaian energi listrik oleh konsumen baik masyarakat maupun industri memberikan andil yang cukup besar terhadap ketersediaan tenaga listrik. PLN memberikan fasilitas kWh meter yang dipasang di tiap rumah pelanggan sebagai pencatat daya yang telah terpakai selama waktu tertentu. KWh meter merupakan peralatan elektronika yang dapat mengukur besar daya yang digunakan oleh pengguna listrik dalam satuan waktu tertentu. Perkembangan kWh meter dimulai dari kWh meter analog yang menggunakan metode induksi medan magnet. Perangkat ini tersusun atas kumparan tegangan, kumparan arus, piringan alumunium, magnet tetap yang tugasnya menetralkan piringan alumunium dari induksi medan magnet dan gear mekanik yang mencatat jumlah perputaran piringan alumunium dan ditampilkan dengan counter digit sebagai tampilan jumlah kWh-nya. Dengan melihat counter digit, PLN bisa melihat berapa energi listrik yang dikonsumsi oleh pelanggan dan barulah ditagih dalam bentuk rekening listrik. Proses pembayaran secara manual dengan mendatangi counter listrik PLN dirasa sudah tidak lagi efisien di era modern seperti sekarang ini. Oleh karenanya, perkembangan teknologi ikut turut serta memberikan peran terhadap perkembangan teknologi pencatatan dan penagihan listrik dalam bentuk Advanced Metering Infrastructure (AMI). Advanced metering system (AMI) adalah salah satu perkembangan teknologi yang dimanfaatkan dalam dunia kelistrikan. AMI merupakan suatu sistem yang mengintegrasikan berbagai teknologi yang memanfaatkan penggunaan piranti elektronik atau digital serta perangkat lunak, mengkombinasikan pengukuran data secara berkelanjutan dengan media komunikasi secara remote. Sistem ini menyediakan pengukuran yang detail dengan informasi berdasarkan waktu dan kumpulan frekuensi serta transimis beberapa informasi yang berbeda. Teknologi AMI meliputi pengukuran dan pengoleksian sistem secara lengkap, termasuk didalamnya terdapat pengukuran site kostumer, komunikasi jaringan antara kostumer dan service provider, seperti utilisasi listrik, gas, dan air, dan penerimaan data serta sistem manajemen sehingga informasi tersedia untuk service provider. Secara sederhana, komponen penyusun teknologi AMI dapat dilihat pada gambar 1.

BPPT-PTKKE

2

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Gambar 1 Desain konseptual teknologi AMI [1] Teknologi AMI tidak hanya dapat mengukur daya listrik yang terpakai, tetapi juga dapat mengukur gas, air, serta sumber tenaga lain yang terpakai. Metering ini mampu mengumpulkan data jumlah pemakaian dan mengirimkannya secara remote ke Data management system untuk kemudian dapat diakses oleh konsumen. Dengan teknologi seperti ini, konsumen bisa secara praktis mengetahui jumlah pemakaian dan membayar tagihan secara remote pula. Konsumen juga bisa mengatur pemakaian listrik, gas, dan air sesuai keperluan secara mandiri. Penggunaan teknologi ini secara tidak langsung membentuk konsumen cerdas karena dapat menentukan jumlah pemakaian listrik agar hemat dan pada akhirnya dapat mengatasi solusi kelebihan beban yang seringkali dirasakan oleh PLN. 1.2

Tujuan Penulisan

Penulisan buku ini bertujuan untuk mengkaji teknologi AMI sehingga dapat menjadi acuan untuk diterapkan dalam sistem metering kelistrikan di Indonesia. Pengembangan AMI di Indonesia dibutuhkan pengkajian juga pada sistem pengontrolan, manajemen, serta sekuritas yang handal. Di dalam buku ini juga dibahas beberapa kesuksesan AMI yang telah diterapkan dibeberapa Negara di BPPT-PTKKE

3

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

dunia sehingga dapat memungkinkan terjadi reverse engineering jika PLN Indonesia ingin mengembangkan smart meter.

1.3

Urgensi Penerapan AMI

Trend pertumbuhan demand listrik di Indonesia yang cukup besar mengharuskan operator listrik Indonesia, dengan PLN sebagai agen utamanya, untuk meningkatkan kapasitas produksi energi listrik dan juga jaringan transmisi dan distribusi ke pelanggan. Untuk meningkatkan kapasitas produksi maka diperlukan penambahan pembangkit listrik baik dari pembangkit konvensional maupun dari pembangkit Energi Baru Terbarukan (EBT). Penambahan pembangkit ini memunculkan konsep pembangkit terdistribusi. Sementara penambahan konsumen mengakibatkan diperlukannya pengendalian jaringan transmisi dan distribusi yang semakin komplek. Sistem pengendalian yang digunakan harus mempunyai kehandalan yang tinggi baik dari sisi proteksi, monitoring, billing, dan demand response. Selain itu tetap harus diperhatikan kualitas daya yang disalurkan kepada konsumen. Sebagian jaringan kelistrikan dan utilitas yang ada masih menggunakan teknologi yang konvensional yang tidak mampu untuk mendukung pertumbuhan demand energi listrik Indonesia ke depan. Advanced technologi bisa digunakan untuk memecahkan masalah tersebut dengan membangun jaringan smart grid. Untuk mendukung kebutuhan kelistrikan masa depan, smart grid menggunakan Information and Communication Technology (ICT) untuk memonitor dan mengatur penggunaan listrik. Tujuan smart grid juga adalah untuk mengoptimalisasi energi yang dihasilkan. Teknologi smart grid memastikan penggunaan sumber daya yang lebih baik dan data billing konsumen yang lebih akurat berdasarkan pada pembacaan konsumsi listrik secara actual/real time daripada perkiraan. Smart grid mengaplikasikan teknologi yang mendukung demand response, antara lain controller, komunikasi dua arah, smart meter / smart sensor, load control, interoperability, security, IT, koneksi web, Pembangkit terbarukan dan sistem penyimpanan energi. Pengumpulan data dan proses pembacaan meter energi tiap bulan merupakan fungsi utama dari sistem metering. Hal ini menjadi acuan dari para produsen meter energi untuk mengembangkan produknya hanya berpatokan pada fungsi pembacaan konsumsi energi per 1 bulan. Setelah terbukti BPPT-PTKKE

4

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

bahwa dengan penambahan teknologi IT pada perangkat meter, maka perangkat meter tidak hanya difungsikan untuk keperluan billing, tetapi juga difungsikan untuk bisa melakukan aksi penting melalui jaringan (monitoring serta kontrol sinyal event & alarm), atau dengan pengumpulan dan pengolahan data untuk tujuan demand response, otomatisasi distribusi, dan outage management. Advanced Metering Infrastructure (AMI) adalah istilah untuk mendiskripsikam keseluruhan infrastruktur dari Smart Meter, jaringan komunikasi dua arah ke pusat pengendali peralatan, dan semua aplikasi yang memungkinkan pengumpulan dan pengiriman informasi tentang penggunaan energi mendekati real-time. Meskipun begitu, penerapan AMI pada sistem kelistrikan membutuhkan investasi yang sangat besar dan roadmap teknologi yang digunakan pada sistem akan berdampak pada pengoperasian utilitas pada tahun-tahun mendatang. Penggunaan AMI akan mengakibatkan utilitas yang tadinya hanya bertugas untuk membaca meter secara otomatis sekarang menjadi berfungsi untuk managemen dan pengontrolan aspek-aspek penting pada grid. Dengan adanya AMI, maka semua bagian bisa dimonitor secara terintegrasi melalui sistem SCADA baik itu nilai pengukuran energi, data event dan alarm, dan sekaligus disimpan pada sebuah memori data

BPPT-PTKKE

5

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BAB II TEKNOLOGI DAN PROSES PADA AMI

Meskipun penggunaan AMI memberikan banyak keuntungan dan kemudahan pada sistem kelistrikan, terdapat resiko dalam penggunaan AMI, yaitu adanya cyber attack (hacker) yang bisa mematikan perangkat metering pada grid melalui jaringan komunikasi. Hal ini akan berbahaya jika hacker mematikan semua metering yang ada pada jaringan, maka jaringan distribusi dan transmisi pada grid bisa kolapse. Oleh karena itu AMI yang akan digunakan pada sebuah jaringan listrik yang pintar (smart grid) harus memenuhi kritreria-kriteria berikut [2]: a. Aspek keselamatan yaitu 

Mempunyai switch untuk pemutus beban yang berada di bagian luar permukaan meter (mudah dijangkau),



Mempunyai blade yang bisa disesuaikan, sebuah meter yang tidak bisa membuat koneksi yang kuat bisa menghasilkan panas yang berlebih,



Mempunyai koneksi yang aman, terutama koneksi untuk konduktor arus.

b. Keakuratan dan kekuatan yaitu 

Mempunyai failure rate yang sangat kecil,



Mempunyai resolusi yang tinggi,



Mempunyai sumber energi cadangan, misalnya baterai atau super capasitor. Hal ini penting pada proses self healing sistem kelistrikan.



Mempunyai memori untuk menyimpan data (logging),



Mampu mengidentifikasi dan melaporkan jika terdapat anomali maupun abnormalitas data maupun perangkat pada sistem.

c. Kehandalan performa yaitu

BPPT-PTKKE

6

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



2014

Mempunyai cover yang mampu mengantisipasi masalah panas (heating) pada komponen perangkat meter,



Mengikuti standar internasional yang ada, misalnya ANSI.



Mempunyai garansi jika terjadi kerusakan dan angka returate yang baik,



Sistem mempunyai umur / lifecycle yang panjang dan firmware bisa di-upgrade untuk memungkinkan sistem bisa berpindah ke standard yang baru,



Lubang atau bukaan pada perangkat meter harus diperhatikan agar air mapaun serangga tidak bisa masuk keperangkat meter.

d. Mempunyai dampak yang kecil terhadap lingkungan, bisa di-recycle e. Produksi AMI yang berkelanjutan f. Konsumsi energi yang dipakai oleh meter kecil g. Mampu memonitor tegangan secara akurat dan fleksibel h. Mempunyai perangkat komunikasi yang fleksibel (memungkinkan untuk menggunakan berbagai bentuk/ protokol komunikasi) dan memungkinkan pemrograman secara remote i. Mempunyai tingkat keamanan yang handal (robust)

2.1

Smart Meter

Konsep Smart Meter adalah penggabungan ICT pada meter energi. Smart meter mempunyai fitur komunikasi dua arah sehingga memungkinkan pembacaan data energi oleh operator utilitas secara remote dan realtime. Smart meter memungkinkan pelanggan untuk berperan aktif dalam pengaturan beban/ demand response dan integrasi pembangkit terdistribusi. Smart meter minimal harus mampu melakukan fungsi-fungsi berikut : a. Pengukuran dan pengambilan data secara remote untuk digunakan pada sistem penghitungan billing energy yang dikonsumsi pelanggan, maupun energi yang dihasilkan oleh pelanggan prosumen hasil proses exim,

BPPT-PTKKE

7

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

b. Pengumpulan data tambahan terkait pengoperasian meter dan jaringan, termasuk kualitas daya, informasi outage, losses teknik dan non-teknik, c. Memungkinkan untuk mendukung sistem pembayaran dan pentarifan yang lebih canggih, d. Penyambungan dan pemutusan supply secara remote, serta pembatasan beban secara fleksibel jika dibutuhkan, e. Mempunyai fitur untuk bisa berkomunikasi dengan energy management system dan in-home system, termasuk peralatan elektronik yang dipakai di rumah dan komunikasi dengan pembangkit sendiri untuk tujuan pengontrolan beban dan biaya. Selain harus mampu melakukan fungsi-fungsi tersebut, smart meter juga harus memenuhi syaratsyarat sebagi berikut: a. Mudah digunakan (user friendly). Salah satu tujuan dari penggunaan smart meter adalah peran aktif pelanggan dalam pengontrolan jumlah dan pola pemakaian energi yang digunakannya, sehingga sebuah smart meter harus interaktif dan mudah digunakan, oleh karena itu data yang diberikan smartmeter kepada pelanggan harus akurat, relevan, dan tepat waktu. b. Menggunakan standar pengukuran yang baku serta harus diperhatikan seberapa besar kesalahan yang diperbolehkan, kekuatan (durability), reliability, dan proteksi terhadap kemungkinan kerusakan data (corrupted). c. Fitur pengaturan kemanan yang lengkap, karena jika infrastruktur smartgird dan sub-sistem-nya menggunakan standar yang terbuka (open standard), maka sistem akan lebih rentan terhadap security-attack. d. Keamanan privasi. e. Harus mengikuti sistem dan protokol yang terbuka sehingga bisa mengakomodasi terhadap perubahan dan perkembangan teknologi komunikasi ke dapan. f. Biaya yang diperlukan untuk pengadaan, instalasi, dan pemeliharaan tidak terlalu mahal (cost – efektif). Hal ini bisa dilakukan dengan menghindari over-specification, pemakaian komponen standar, instalasi secara plug-and-play, konsusmi daya kecil, pengolahan dan pengirim data efisien, bisa dinalisa secara remote, memungkinkan untuk upgrade, serta ketersediaan di pasaran memadai sehingga mudah didapatkan oleh pelanggan. BPPT-PTKKE

8

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

g. Interopearbility. Data yang dibaca oleh smart meter akan digunakan oleh semua uitliti pada smart grid dengan stakeholder yang berbeda-beda, oleh karena itu data harus dalam bentuk yang bisa dibaca / diterjemahkan oleh keseluruhan sistem.

2.2

Sistem Komunikasi

Selain smart meter, sistem komunikasi juga merupakan aspek yang harus mendapatkan perhatian. Sistem komunikasi yang dibangun harus mampu mengirimkan informasi dengan lancar dan aman – tahan terhadap cyber-attack. Sistem komunikasi menyangkut media komunikasi dan protokol data komunikasi yang digunakan. Berikut adalah media komunikasi yang digunakan untuk komunikasi smart meter ke pelanggan maupun ke operator jaringan: a. Fiber Optic, yaitu saluran transmisi sejenis kabel yang terbuat dari kaca yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Perkembangan teknologi serat optik saat ini telah dapat menghasilkan pelemahan kurang dari 20 dB/km. Dengan bandwith yang besar, kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingkan dengan penggunaan kabel konvensional sehingga sangat cocok digunakan untuk sistem telekomunikasi. Kelebihan lain penggunaan fiber optic adalah tidak ada interferensi seperti yang terjadi pada gelombang listrik, adanya isolasi antara pengirim (transmitter) dan penerimanya (receiver), tidak ada ground loop serta tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya serat optic. Dengan kelebihan yang besar ini, penggunaan fiber optic sebagai media komunikasi pada jaringan listrik membutuhkan investasi yang tidak sedikit dan pemeliharaan yang rapi serta pembangunan infrastruktur yang cukup memakan waktu. Namun semua itu terbayar dengan kualitas transmisi data yang didapat.

b. Power Line Carrier (PLC), yaitu suatu sistem yang memanfaatkan jaringan listrik sebagai media komunikasi baik untuk pusat kontrol, pembangkit, dan gardu induk. Transmisi kabel bukan hanya membawa sinyal listrik (50-60Hz) tetapi juga membawa sinyal komunikasi (40KHz –

BPPT-PTKKE

9

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

500KHz). Kecepatan maksimal yang bisa dicapai dengan PLC kurang lebih mendekati koneksi transmisi data menggunakan fiber optic, yaitu 256 kbps-45 Mbps. Pengiriman data melalui kabel listrik dilakukan dengan menumpangkan sinyal komunikasi yang berisi data di bawah frekuensi aliran listrik. Proses penumpangan sinyal data ini membutuhkan frekuensi gelombang skala rendah (1-50MHz). Data mengalir melalui kabel fiber optik (fo) tegangan tinggi. Di awal proses, sinyal-sinyal tersebut masuk ke Internet Service Provider (ISP). Dari sini, data mulai ditumpangkan ke dalam aliran listrik tegangan menengah lalu dibagi dalam dua jalur, via kabel fo dan kabel tegangan tinggi. Data yang menumpang tadi terlebih dahulu masuk ke dalam gardu distriusi listrik untuk diubah tegangan listriknya dari tegangan menengah ke tegangan rendah. Beberapa kekurangan dan kendala yang terjadi dalam penggunaan PLC adalah: •

Tegangan tidak stabil.

•

Adanya noise akibat timbulnya ElectroMagnetic (EMI) yang dapat mengganggu sistem komunikasi.

•

Distorsi (penyimpangan) disebabkan oleh peralatan mesin bor, oven, microwave, dll.

•

Atenuasi (peredaman) sinyal yang sangat tinggi, terutama jika frekuensi kerjanya diatas puluhan MHz. Atenuasi menyebabkan menurunnya tingkat sinyal pada suatu jarak tertentu.

•

Disturbansi.

c. Radio Link, yaitu sistem komunikasi wireless dengan menggunakan gelombang elektromagnetik (GEM) untuk mengirimkan sinyal dalam jarak jauh. GEM memiliki frekuensi yang sering disebut sebagai spektrum elektromagnetik atau dikenal dengan bandwith (lebar frekuensi) dimana semakin lebar bandwith, semakin banyak data yang dapat dilewatkan dalam satuan waktu. Keunggulan radio link adalah minimnya waktu pembangunan infrastruktur dan mudah dalam pemeliharaan karena hanya dua titik yang harus diperhatikan (sisi penerima dan pengirim). Radio link juga dapat dapat diletakkan di area-area yang sulit dijangkau bila ingin memanfaatkan jaringan kabel, serta menggunakan device yang relative praktis. Kelemahan dari radio link adalah terjadinya redaman sinyal berupa free space loss (FSL) karena proses transmisi data terjadi melewati ruang udara bebas sehingga terjadi penurunan daya gelombang radio (dipengaruhi besar frekuensi dan jarak antara titik pengirim dan penerima). BPPT-PTKKE

10

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Selain itu, adanya peraturan dari Disjen Postel (Depkominfo) untuk pemakaian frekuensi tertentu yang tidak gratis dan peraturan-peraturan laiinya yang harus dituruti karena sifat gelombang yang bisa saling berinterferensi pada rentang frekuensi yang sama. Kelemahan lainnya adalah terbatasnya jarak untuk pengiriman dan lossess LOS (line of sight). 2.3

Meter Data Management System

Meter data management system atau sistem meter data manajemen merupakan suatu sistem berupa database yang dapat berinteraksi dengan sistem pembentuk infrastruktur AMI lainnya sehingga dapat menganalisa hasil output meter listrik yang dikirimkan meter listrik melalui fiber optic, PLC, atau radio link sebagai sistem komunikasi dan mengolah data tersebut selama selang waktu tertentu sehingga menghasilkan output berupa informasi yang dibutuhkan oleh pelanggan ataupun PLN sebagai pengelola utama listrik. Beberapa sistem yang harus terintegrasi ada dalam suatu sistem data manajemen AMI yaitu a. Sistem informasi untuk pelanggan, seperti sistem billing dan website utilitas b. Outage Management System (OMS) c. Enterprise Resource Planning (ERP), untuk manajemen kualitas daya dan beban d. Transformer Load Management (TLM) e. Sistem pendeteksi rugi-rugi dan pencurian f. Sistem identifikasi lokasi dan luas daerah listrik pada saat padam secara remote Salah satu fungsi penting dari sistem data manajemen adalah untuk menjalankan validasi, editing, dan estimasi data AMI guna memastikan bahwa data yang dikirimkan melalui sistem adalah lengkap dan akurat walaupun ada gangguan dalam jaringan komunikasi ke tempat pelanggan.

BPPT-PTKKE

11

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BAB III PERKEMBANGAN AMI DI DUNIA

3.1

Standarisasi AMI di Dunia

AMI menjadi pembahasan dunia karena perannya yang penting dalam menjaga ketersediaan listrik yang handal dan fleksibel baik bagi penyedia listrik maupun konsumen. Beberapa pembahasan mengenai AMI telah banyak dilakukan untuk mencapai suatu kesepakatan dan standarisasi. Salah satu standarisasi AMI telah diterapkan di Amerika yaitu Energy Policy Act 2005 (EPACT), merupakan salah satu kongress dunia yang telah diadakan pada 29 Juli 2005 di USA yang telah mengeluarkan beberapa kebijakan penting tentang energi. Beberapa bagian hasil kebijakan kongress tersebut adalah membahas tentang smart metering. Kebijakan mengenai smart metering tersebut antara lain [3]: a. Kebutuhan utilitas negara dan non-regulasi untuk menyelidiki dan mempertimbangkan untuk penyediaan tariff berbasis waktu dan advanced metering untuk semua pelanggan. b. Kebutuhan untuk penilaian Federal Energy Regulatory Commision (FERC) USA secara tahunan tentang demand respond dan metering yang canggih yang mencakup survey nasional untuk menentukan penetrasi dan saturasi advance metering. c. Kebutuhan akan laporan Department of Energy (DOE) USA kepada kongress tentang potensi demand respon besama dengan rekomendasi tentang cara menggunakan kebijakan untuk mengatasi hambatan advanced metering dan demand respons. d. Persyaratan bahwa semua bangunan federal harus dilengkapi dengan advanced metering.

BPPT-PTKKE

12

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Salah satu poin tentang smart metering listrik pada kongress tersebut adalah dibutuhkannya peran serta perusahaan listrik publik untuk menyediakan net metering yang handal. Hal ini telah membuat banyak negara di Amerika memulai untuk mengatur kelistrikan negaranya masing-masing dengan menggabungkan demand respond dan metering yang canggih. Beberapa negara yang telah berinisiasi memulai teknologi AMI adalah New York, Texas, Connecticut, dan California. Beberapa standar smart metering sebagai komponen pada teknologi AMI yang ada di Amerika yaitu a. Akurasi Metering. Baik smart metering maupun peralatan metering lama lainnya, harus memiliki kecerdasan dan nilai akurasi yang sama. Semua metering yang dipakai di Amerika harus memenuhi standar nasional ANSI C12 untuk meter akurasi dan operasi sebelum diinstal. b. Radio Frekuensi (RF) Exposure. Beberapa sistem smart meter beroperasi menggunakan transimisi sinyal secara wireless. Penggunaan sinyal ini memiliki perhatian terhadap efek kesehatan peralatan listrik pelanggan dan public. Beberapa standard RF yang digunakan pada smart metering di Amerika yaitu 

Semua radio sart meter harus disertifikasi dengan peraturan FCC (Federal Communication Commission)



Duty cycle maksimum pada operasi sistem smart meter harus kurang dari 50% untuk menghindari traffic pesan yang menumpuk. Tipikal smart meter sistem umumnya memiliki duty cycle 1%-5%.



ANSI C12.1, 12.10, dan 12.20 untuk akurasi dan performa



NEMA SG-AMI 1 “Requirements for Smart Meter Upgradeability”



FCC standard sesuai pada FCC Rules and Regulation Part 1&2 [47 C.F.R 1.1307(b), 1.1210, 2.1091, 2.1093]

BPPT-PTKKE

13

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

c. Sekuritas. Keamanan suatu metering listrik pada AMI sangat dibutuhkan mengingat digunakannya media telekomunikasi untuk dapat memonitor utilitas peralatan listrik secara remote. Pemerintah dan industry di Amerika telah menyadari akan hal ini sehingga sistem keamanan yang dibutuhkan harus memiliki alamat remote, autentikasi, enkripsi, dan privasi. 3.2

Perkembangan AMI di Berbagai Negara

Perkembangan pasar smart meter listrik telah menggeser beberapa pengaplikasian proyek-proyek kelistrikan di Eropa dan Asia, sementara di Amerika smart meter listrik telah lebih dahulu di implementasikan. Namun demikian, pemakaian smart meter di Amerika masih terus dilakukan. Kanada, dengan perusahaan Hydro One sebagai pengembang smartmeter di selatan Ontario, telah menginstal 1.3 juta smart meter pada tahun 2010. Perkembangan pasar smart meter sebagai bagian dari AMI di Eropa juga mengalami peningkatan. Italia dengan Enel sebagai perusahaan listriknya telah memasang 27 juta metering komunikasi pada tahun 2006. Vattenfall dan EON sebagai perusahaan listrik di Swedia telah memasang 430 ribu advanced meter. Sedangkan Belanda baru saja mengumumkan akan mengganti 7.5 juta meter listrik menjadi advanced metering pada tahun 2012 lalu. Di pasar Asia Pasifik, AMI akan mengalami peningkatan 10.5% pada periode 2013-2018. Peningkatan ini didasarkan atas demand respon energi meningkat seiring dengan urbanisasi dan populasi yang meningkat dan dinamais. Cina terus mengembangkan smart meter dalam jumlah yang besar sebagai rencana nasional 5 tahun untuk meningkatkan kualitas infrastruktur jaringan listrik mereka. Jepang juga terus mengembangkan smart meter, terutama proyek yang baru-baru ini dilakukan yaitu penggunaan 80 juta smart meter yang dipimpin oleh Tokyo Electric Power

BPPT-PTKKE

14

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Company (TEPCO). Di India, proyek percontohan AMI juga akan dilakukan dengan menggunakan 150 juta perangkat smart meter baru.

BPPT-PTKKE

15

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BAB IV ROAD MAP AMI DI INDONESIA

Teknologi dan proses pada AMI mencakup teknologi ke-3 komponen utama pada pada AMI, yaitu smart meter, sistem komunikasi data, dan sistem managemen data. Dari beberapa negara yang telah menerapkan smart grid, smart meter yang dipakai tidak hanya terbatas pada pengukuran energi listrik, tetapi juga digunakan untuk pengukuran pemakaian gas dan air. Sistem manajemen data telah terintegrasi dengan jaringan internet, sistem monitoring dan kontrol pembangkit terdistribusi, dan tiap-tiap rumah mempunyai Home Area Network (HAN) sendiri yang mampu memonitoring dan mengontrol penggunaan energi listrik, gas, dan air di tiap-tiap rumah. Di Indonesia, smart meter yang digunakan masih terbatas pada pengkuran energi yang dikonsumsi pelanggan (kWh meter). Sistem komunikasi data yang telah diterapkan antara lain Power line Carries (PLC), Fiber Optic (FO), Radio Link, dan GSM/GPRS. Untuk management data, telah digunakan sistem SCADA, tetapi sistem ini belum mencakup semua komponen dan utilitas pada jaringan, karena masih banyak peralatan/RTU yang belum support dengan sistem komunikasi data dan sistem SCADA.

4.1

Standarisasi PLN untuk kWh Meter

Terdapat beberapa jenis kWh meter yang digunakan oleh PLN. Berdasarkan pada tampilan display pembacaan energy dibedakan menjadi kWh meter analog (mekanik, elektrik-mekanik) dan kWh meter digital.

Sedangkan berdasarkan proses pembayaran dibedakan menjadi kWh meter

pascabayar dan kWh meter prabayar. Untuk pelanggan dengan kapasitas besar (industri dan bisnis), tegangan rendah, menengah, dan tegangan tinggi, PLN menggunakan kWh meter digital terkendali jarak jauh atau Automatic Meter Reading (AMR). KWh meter analog tersusun atas kumparan tegangan, kumparan arus, piringan aluminium, dan magnet tetap yang tugasnya menetralkan piringan aluminium dari induksi medan magnet dan gear mekanik yang mencatat jumlah perputaran piringan aluminium. Alat ini bekerja menggunakan metode induksi medan magnet, dimana medan magnet tersebut menggerakkan BPPT-PTKKE

16

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

piringan yang terbuat dari aluminium. Putaran piringan tersebut akan menggerakkan counter digit sebagai tampilan jumlah kWh Meter. KWh meter digital bekerja berdasarkan program yang dirancang pada mikroprosesor yang terdapat di dalam piranti kWh meter digital tersebut. Pada prinsipnya, sebuah kWh meter digital akan mengkonversi sinyal analog tegangan dan arus yang terukur menjadi sinyal digital atau diskrit dengan mengambil nilai-nilai sampel (menyamplingan) dari sinyal analog tegangan dan arus secara periodik setiap periode sampling. Pemakaian kWh meter analog di Indonesia lebih sedikit dibandingkan dengan pemakaian kWh meter digital, karena PLN telah mendorong masyarakat untuk mengganti kWh meter yang lama (analog) ke yang baru (digital) agar pengukuran lebih akurat sehingga pelanggan akan membayar rekening listrik sesuai dengan pemakaiannya. Dengan sistem prabayar maka PLN tidak khawatir terjadi penunggakan pembayaran rekening listrik. Pelanggan akan diingatkan dengan alarm ketika daya listrik yang dibelinya akan habis, sehingga pelanggan perlu membeli lagi token listrik prabayar. Dengan sistem ini, pelanggan akan lebih terpacu untuk mengatur seberapa besar konsumsi enegi listriknya. Pelanggan juga tidak perlu khawatir terjadi pemutusan listrik karena keterlambatan pembayaran rekening listrik. Untuk pemasangan baru dan penambahan daya, PLN menggunakan kWh meter digital-prabayar. Meskipun kWh meter digital prabayar mmepunyai banyak kelebihan tetapi masih banyak masyarakat yang belum mau beralih ke meter prabayar, hal ini karena meter pascabayar dirasa lebih praktis, pelanggan tidak perlu repot membeli token kemudian memasukkan kode token ke meter prabayarnya melalui keypad pada meter prabayar. Standarisasi suatu peralatan listrik mutlak dilakukan untuk menjaga kehandalan peralatan tersebut. PLN sebagai penyedia meter listrik kepada pelanggannya telah menetapkan standarisasi spesifikasi kWh meter prabayar sehingga pihak industri sebagai produsen dapat menghasilkan kWh meter dengan fitur yang sama. Standarisasi meter prabayar tertuang dalam Standard PLN (SPLN) yang mengatur standar meter static energi aktif fase tunggal prabayar dengan sistem Standard Transfer Spesification (STS). Beberapa standarisasi kWh meter pada PLN distribusi adalah sebagai berikut [4]. a. Tegangan acuan standar BPPT-PTKKE

17

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



Meter sambung langsung

2014

: 230V (fase-netral) 400V (fase-fase)



Meter tersambung melalui trafo tegangan

: 57.7V (fase-netral) 100V (fase-fase)

b. Arus mula meter listrik pada meter tersambung melalui trafo pengukuruan adalah 0.002 In dan pada meter sambungan langsung adalah 0.002 Id. c. Arus standar yang digunakan pada meter sambungan langsung adalah 5A, sedangkan arus pengenal yang digunakan pada meter tersambung melalui trafo arus adalah 1A atau 5A dengan catatan arus standar 1A khusus digunakan untuk meter pada pengukuran tegangan tinggi. d. Arus maksimum pada meter sambung langsung adalah 80A dan arus maksimum meter tersambung melalui trafo arus adalah 2In. e. Spesifikasi hardware kWh meter PLN : 

Memori non-volatile kapasitas max.1024 kb untuk penyimpanan data load profile. Khusus untuk kelas 1 sambungan langsung, kapasitas memori non-volatile minimum 256kb.



Kanal untuk load profile minimum sebanyak 16 kanal (untuk meter sambungan tidak langsung) atau 12 kanal (khusus untuk meter sambungan langsung, minimal untuk menyimpan data: energi (aktif, reaktif), arus perfasa, tegangan perfasa, factor daya, dan daya.



Fasilitas untuk penempatan segel pengaman pada tutup meter dan tutup terminal.



Hardware proteksi berupa switch atau jumper.



Backup utama sumber daya untuk jam internal berupa super kapasitor dengan kemampuan minimal selama minimum 7 hari dan backup kedua berupa batere lithium yang mempunyai umur pakai minimal selama 3 tahun sejak terpasang.

f. Konsumsi daya pada sirkuit tegangan dan arus tidak boleh lebih besar dari nilai: KWh kelas 0.2s & 0.5s

KWh kelas 1/0

KVARh kelas 2.0

Sirkuit tegangan 2W & 10VA

2W & 10VA

2W & 10VA

Sirkuit arus

4VA

5VA

1VA

BPPT-PTKKE

18

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

4.1.1 Standar meter fase tunggal prabayar Seiring dengan berkembangnya teknologi, kWh meter yang diterapkan oleh PLN di Indonesia juga semakin berkembang, yaitu dengan dimanfaatkannya jaringan telekomunikasi untuk dapat mencatat pemakaian listrik di setiap pelanggan listrik di Indonesia secara terpusat. kWh meter prabayar yang digunakan oleh PLN memiliki standarisasi yang tertuang dalam Standard PLN (SPLN) tentang pengaturan statik energi aktif fase tunggal prabayar dengan sistem Standar Transfer Specification (STS). Standar ini menjadi acuan bagi pabrikan sebagai pemasok meter prabayar yang memasok hasil produksinya untuk memenuhi kebutuhan PLN. Meter prabayar fase tunggal yang digunakan oleh PLN mempunyai kelas akurasi 1,0. Sistem komunikasi yang digunakan adalah Standard Transfer Specification (STS) dengan komunikasi satu arah dan tarif flat yang diiperuntukkan bagi pelanggan tegangan rendah 230V. Pada meter prabayar, pelanggan harus terlebih dahulu membeli „pulsa‟ listrik ke counter penjualan pulsa listrik untuk bisa mendapatkan kode „token‟ yang nantinya dimasukkan melalui keypad pada meter prabayar. Standard Transfer Specification (STS) adalah metode atau teknologi prabayar satu arah (one way) dengan tarif flat, dimana informasi dikirim dari vending system ke meter energi, dan tidak sebaliknya. Berikut istilah istilah yang bisa dipakai pada sistemmeter kWh prabayar: a. Sistem Vending adalah suatu sistem yang digunakan oleh agen penjual pulsa listrik prabayar dalam pengoperasian dan pengelolaan Credit Dispenser (CD) pada Point Of Sale (POS). b. CD adalah suatu alat yang mampu menghasilkan token STS untuk pengiriman informasi pengelolaan dan kredit pada Electricity Dispenser (ED). c. ED adalah suatu alat yang mampu melakukan proses input terhadap pengelolaan STS dan kredit token, menjalankan fungsi sesuai dengan informasi token, termasuk didalamnya adalah meter energi. d. Token adalah elemen-elemn data yang berisi instruksi dan informasi yang ditampilkan dalam Application Protocol Unit dari lapisan aplikasi Point of Sale Token Carrier Interface, yang juga merubah ke meter prabayar dari token carrier yang ditentukan sesuai dengan standar STS.

BPPT-PTKKE

19

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

e. Security Module (SM) adalah suatu perangkat yang mempunyai kecepatan tertentu untuk membuat 20 digit kode token untuk sistem prabayar. f. National Electricity Dispenser Information System (NEDISYS), yaitu nomor yang secara otomatis dihasilkan pada saat pembuatan meter oleh pabrikan dan harus didaftarkan pada Vending Server. g. Alamat blok dataset adalah suatu kumpulan data dari sejumlah pelanggan yang akan membeli token pada satu komputer terhubung langsung dengan front end. Jumlah pelangan disesuaikan dengan kemapuan SM memproses pembuatan transaksi token dalam satu detik. Tipe meter untuk meter prabayar harus bersifat unik (tunggal), tidak boleh ada duplikasi. Meter energi unutk sistem prabayar adalah meter statik fase tunggal terkoneksi langsung (direct connected meter) dengan cara pengawatan dua kawat. Meter harus mempunyai kemampuan mendeteksi dan mengukur energi dan daya listrik secara total sampai harmonisa ke 15 dari dua arah (forward dan reverse). Acuan perhitungan pemakaian kWh menggunakan nilai arus terbesar dari hasil pengukuran sensor arus pada fase netral. Komponen utama pada meter energi, yaitu mikro-prosesor, layar tampilan (display), kapasitor untuk catu daya, komponen untuk pengukuran, rele/kontaktor, varistor, super kapasitor, sistem konvereter (ADC/DAC), dan kristal, harus memiliki kualitas kelas industri dan dibuktikan dengan sertifikat keaslian produk atau data pendukung dari pabrikan komponen. Super kapasitor harus mampu mencapai kapasitas penuhnya bila dienerjais maksimal 60 menit dan harus mampu mencatu daya layar tampilan serta sistem meter selama minimum 48 jam menyala terus. Fitur minimal dari meter prabayar antara lain : a. Parameter yang diukur adalah energi aktif total, arus, tegangan dan daya sesaat. b. Jumlah angka tampilan: 8 angka, 6 angka satuan 2 angka desimal c. Pengaturan batas daya: batas daya dapat diukur dengan token khusus (engineering token) dari sistem vending. d. Respon terhadap : 

Beban lebih  jika terjadi beban lebih maka direspon dengan bunyi buzzer dan tampilan pada teks

, serta pengaturan buka tutup rele. BPPT-PTKKE

20

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



2014

Batas kredit  pada saat nilai kredit mencapai batas-rendah, LED indikasi warna hijau berubah menjadi merah-berkedip dan buzzer berbunyi. Bunyi dapat dihentikan dengan menekan sembarang tombol pada papan bunyi. Jika dalam xxx menit kemudian, tidak ada kredit token yang dimasukkan, buzzer berbunyi lagi. Semakin rendah nilai kredit token, semakin cepat durasi bunyi. Batas-rendah harus dapat diatur secara mudah melalui papan tombol yang berinteraksi dengan kode singkat pada layar tampilan. Waktu tunda dapat diatur pada tombol tombol. Bila kredit mencapai nol, rele harus membuka secara otomatis dan hanya dapat menutup kembali setelah dimasukkan kredit token baru.



Penyalahgunaan  rele harus mampu merepon terhadap upaya peyalahgunaan meter, seperti pembukaan tutup terminal dalam keadaan bertegangan, pengawatan terbalik, sirkit arus dihubung-singkat, dan sebagainya. Bila terjadi penyalahgunaan pada layar tampilan akan ditampilkan pesan, bila indikator

dan

muncul, meter tidak dapat menerima segala

jenis token sebelum diperbaiki. 

Kegagalan proses internal  meter harus dapat mendeteksi kegagalan proses internalnya dan mapu memberikan perintah membuka rele untuk memutus pasokan daya. Pada kondisi ini meter tidak dapat digunakan lagi, semua LED padam, buzzer berbunyi kontinyu tiap detik dan meter harus diganti.

Meter prabayar juga harus lulus berbagai uji yang dipersyaratkan oleh PLN, anatara lain uji fitur, port komunikasi dan data, uji kemmapuan koneksi, uji akurasi pada variasi arus, uji persyaratan elektrikal, dan lain-lain.

4.1.2

Standar sistem pembacaaan meter energi terkendali jarak jauh PLN (AMR)

Standar ini berlaku untuk membaca dan mengatur (melakukan setting, kontrol dan memberikan informasi misalnya melalui short message) meter energi tegangan rendah, tegangan menengah, tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi, baik yang terpasang di lokasi pelanggan maupun di lokasi sistem kelistrikan PLN. Pembacaan dan pengaturan dilakukan secara jarak jauh dengan metode pembacaan data secara sendiri-sendiri ataupun kolektif, sehingga data dapat diolah dan digunakan untuk keperluan transaksi pembayaran, pelayanan, pengoperasian, pengendalian dan perencanaan, yang berikutnya disebut sebagai Sistem Pembacaan Meter Energi Terkendali Jarak BPPT-PTKKE

21

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Jauh (Automatic Meter Reading, AMR). Gambar 2 menunjukkan topologi pengiriman data pada AMR PLN.

Gambar 2 Topologi AMR pada sistem kelistrikan PLN Kombinasi konfigurasi tidak bergantung jenis media komunikasi tertentu. Jika menggunakan radio sistim harus mempunyai kekuatan pancar minimal sejauh 500 meter untuk dapat mencakup area pelayanan pelanggan terjauh sebuah trafo distribusi. Untuk meter energi fase tunggal, fasilitas pengambilan dan penyimpanan data per frame adalah tiap 30 menit untuk besaran energi, tegangan, arus, faktor daya dan indikator fase pemasangan. Untuk meter energi fase tiga, fasilitas pengambilan dan penyimpanan data per frame adalah tiap 15 menit untuk besaran kWh, kVARh, kVA, kVA max, kW, tegangan, arus, faktor daya, sedang untuk data instan (penggambaran phasor arus dan tegangan) minimal 1 kali tiap hari secara otomatis, dengan waktu pengambilan langsung, random. Jenis data yang diambil dari meter berupa energi total yaitu energi pokok/ dasar berikut harmonisanya untuk digunakan sebagai pengukuran transaksi energi.

BPPT-PTKKE

22

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Gambar 3 Alur pengiriman data AMR ke database server [4] Pada gambar 3 menunjukkan alur pengiriman data pembacaan smart meter ke database server, Data hasil pengukuran kWh meter pada konsumen diambil oleh AMR software yang ada pada operator AMR melalui media komunikasi GSM. Data tersebut diolah dan disimpan dalam Data Base Server yang terdapat di APL Non Master dan koantor distribusi melalui jaringan LAN dan juga dikirim ke sistem backup sebagai cadangan data. Dalam periode tertentu, data hasil pengukuran diolah ke dalam bentuk billing melalui proses exporting data ke sistime billing. Pada sistem ini, akan diketahui besar tagihan listrik tiap konsumen. Selain di-export ke sistem billing, data pengukuran energi (arus, tegangan, pf, dll) dikirimkan ke Digital Mark Reader (DRM) untuk dianalisa dan didapatkan informasi tentang energi, kualitas daya, profile beban, tempering data, event, dan alarm.

4.2 Prospek Perkembangan KWh Meter di Indonesia Perjalanan Indonesia untuk menerangi masyarakat dari Sabang sampai Merauke masih jauh dari target. PLN dalam seminarnya di Persatuan Insinyur Indonesia khusus kelistrikan yang telah diadakan pada tanggal 29 Agustus 2014 lalu menyatakan target rasio elektrifikasi untuk melistriki 100% Indonesia selesai pada tahun 2019. Pembangunan infrastruktur kelistrikan PLN menyatakan BPPT-PTKKE

23

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

bahwa sampai dengan tahun 2019 akan dibangun jumlah pembangkit sebesar 14600 MW oleh PLN serta 19400 MW oleh swasta dengan jumlah pelanggan 17.8 juta jiwa. Dengan peningkatan jumlah pembangkit dan pelanggan, otomatis kWh meter akan sangat banyak dibutuhkan. Oleh karena itu, perkembangan kWh meter di Indonesia dirasa akan sangat signifikan perannya.

Gambar 4 Rasio Elektrifikasi PLN September 2014[5] KWh meter yang dipakai di Indonesia masih merupakan produksi luar negeri. Hal ini sangat disayangkan jika industri lokal tidak ikut serta menjadi produsen kWh meter. Dibutuhkan sosialisasi serta transfer teknologi yang baik untuk industri lokal agar dapat menghasilkan kWh meter lokal karena prospek perkembangan teknologi KWh meter di Indonesia akan terus meningkat. Dibutuhkan kerjasama yang baik antara pemerintah maupun industri lokal dan swasta agar tercapai reverse engineering yang optimal sehingga pada akhirnya akan meningkatkan ilmu pengetahuan dan ekonomi.

BPPT-PTKKE

24

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

4.2.1 Listrik pintar sebagai peran PLN dalam perkembangan AMI Seiring dengan berkembangnya teknologi, kWh meter yang diterapkan oleh PLN di Indonesia juga semakin berkembang, yaitu dengan dimanfaatkannya jaringan telekomunikasi untuk dapat mencatat pemakaian listrik di setiap pelanggan listrik di Indonesia secara terpusat. KWh meter prabayar yang digunakan oleh PLN memiliki standarisasi yang tertuang dalam Standard PLN (SPLN) tentang pengaturan static energi aktif fase tunggal prabayar dengan sistem Standar Transfer Specification (STS). Standar ini menjadi acuan bagi pabrikan sebagai pemasok meter prabayar yang memasok hasil produksinya untuk memenuhi kebutuhan PLN. Listrik Pintar merupakan salah satu inovasi PLN dalam usaha pelayanan terhadap pelanggannya yang menggunakan teknologi mengarah kepada AMI. Istilah listrik pintar mengacu pada penggunaan meter prabayar. Pada sistem listrik pintar, pelanggan mengeluarkan uang/biaya lebih dulu untuk membeli energi listrik yang akan dikonsumsinya. Besar energi listrik yang telah dibeli oleh pelanggan dimasukkan ke dalam Meter Prabayar (MPB) yang terpasang dilokasi Pelanggan melalui sistem „token‟ (pulsa) atau stroom. Sebelum ada meter prabayar, pelanggan menggunakan meter pascabayar, yaitu pelanggan menggunakan energi listrik dulu dan membayar belakangan, pada bulan berikutnya. Setiap bulan PLN harus mencatat meter, menghitung dan menerbitkan rekening yang harus dibayar Pelanggan, melakukan penagihan kepada Pelanggan yang terlambat atau tidak membayar, dan memutus aliran listrik jika konsumen terlambat atau tidak membayar rekaning listrik setelah waktu tertentu. Meter Prabayar (MPB) menyediakan informasi jumlah energi listrik (kWh) yang masih bisa dikonsumsi. Persediaan kWh tersebut bisa ditambah berapa saja dan kapan saja sesuai kebutuhan dan keinginan Pelanggan. Informasi yang dapat dilihat oleh pelanggan pada metr prabayar adalah a. Informasi jumlah energi listrik (kWH) yang dimasukkan b. Jumlah energi listrik yang sudah terpakai c. Jumlah energi listrik yang sedang terpakai saat ini (real time) d. Jumlah energi listrik yang masih tersedia Dengan demikian, pelanggan bisa lebih mudah mengoptimalkan konsumsi listrik dengan mengatur sendiri jadwal dan jumlah pembelian listrik. Dengan menggunakan Listrik Pintar, pelanggan tidak perlu berurusan dengan pencatatan meter yang biasanya dilakukan setiap bulan, dan tidak perlu BPPT-PTKKE

25

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

terikat dengan jadual pembayaran listrik bulanan. Dengan menggunakan listrk prabayar pelanggan lebih leluasa dalam mengendalikan pemakaian listrik, sesuai dengan kebutuhan dan keinginannya. Penghitungan kWh meter LPB sama saja dengan kWh meter analog karena telah melalui tahap standarisasi Tera (tidak lebih mahal) dan harga Rp/kWh Listrik Prabayar sudah diatur dalam TDL 2010 yang dikeluarkan oleh menteri ESDM No. : 07 Tahun 2010. Yang akan menentukan hemat atau boros adalah 100 % perilaku pengunaan peralatan listrik oleh pelanggan. Keuntungan Listrik Pintar (Prabayar) a. Pemakaian listrik lebih terkendali b. Tanpa ada sanksi pemutusan c. Tanpa dikenakan denda keterlambatan d. Tanpa Uang Jaminan Pelanggan e. Tanpa ada pencatatan meter f. Privasi tidak terganggu g. Tidak dikenakan biaya beban bulanan h. Kemudahan pembelian Token / STROOM i. Pembelian disesuaikan kemampuan. j. Tidak ada batas masa aktif (aktif selama kWH masih tersisa). Sumber PT.PLN Persero Jumlah pelanggan yang telah memakai meter prabayar di area Jakarta – Tangerang saat ini sudah mencapai 1,414,430 pelanggan dan masih akan terus meningkat. Untuk AMR tegangan menengah dan tegangan rendah saat ini masing-masing berjumlah 5,798 dan 20,362 pelanggan. Pada Juli 2014, PLN bersama dengan PT. XL Axiata Tbk sebagai salah satu ISP di Indonesia telah meluncurkan Layanan Meter Listrik Pintar Dua Arah sebagai perkembangan bisnis Machine to Machine (M2M) guna meningkatkan pengalaman pelanggan PLN serta memberi tambahan kemudahan bagi pelanggan dalam melakukan pengisian ulang token listrik. Layanan ini memiliki fitur-fitur yang lebih lengkap dari program listrik pintar sebelumya, yaitu adanya fitur notifikasi low credit untuk informasi sisa kuota minimal, fitur pengisian token otomatis tanpa melakukan key in BPPT-PTKKE

26

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

kode token di meter listrik, dan fitur notifikasi kondisi meteran listrik jika terjadi pencurian (tamper). Saat jumlah kredit listrik pelanggan mencapai nilai minimal, kartu perdana XL yang tertanam di modem pelanggan akan mengirimkan notifikasi low credit secara otomatis ke nomer ponsel pelanggan. Sementara untuk mendapatkan token listrik, pelanggan dapat membelinya di ATM atau modern channel yang menyediakan token listrik prabayar PLN. Layanan listrik pintar dua arah ini baru dapat dinikmati oleh pelanggan khusus pengguna listrik prabayar dengan daya 2200 VA ke atas seperti penyedia mesin ATM, billboard, menara BTS, vending machine, dan penerangan jalan umum. (http://indotelko.com/kanal_indepth?it=XL-Hadirkan-Layanan-MeterListrik-Pintar-Dua-Arah). Kedepannya diharapkan meter prabayar ini akan dikembangkan secara web based meliputi seluruh pelanggan, sehingga pelanggan bisa membeli token parbayar secara online lewat internet dan pelanggan tidak perlu memasukkan kode ke meter prabayar dengan menekan tombol keypad pada meter prabayar, pelanggan juga bisa mengecek sisa dari token yang telah dibelinya tanpa harus melihat ke display yang ada di meter prabayar. Selain keuntungan dan kemudahan dari pemakaian meter prabayar, diharapkan agar PLN lebih memperhatikan kualitas dari perangkat meter prabayar yang ada. Masih sering terdapat keluhan dari para pelanggan meter prabayar mengenai perangkat meter prabayar, antara lain : beberapa tombol keypad tidak berfungsi, meter berhenti mencatat,dan tampilan display meter tidak terlihat dengan baik, dan lain sebagainya.

4.2.2 Penerapan AMR oleh PLN Penerapan AMR yang memudahkan pelanggan dalam menggunakan dan membayar listriknya membuat pengguna AMR semakin bertambah. Spesifikasi AMR yang digunakan juga semakin maju karena sudah mengguakan AMR 16 kanal sehingga data yang dapat diambil dari pengukuran semakin banyak dan akurat. Prinsip dasar penggunaan AMR oleh PLN kepada konsumen adalah tidak diperbolehkannya perubahan kWh meter oleh konsumen sehingga pada pemakaiannya tidak ada partisipasi sama sekali dari konsumen. Konsumen hanya terlibat pada saat pertama kali pemasangan. Dengan aturan yang seperti ini PLN memang mengharapkan tidak ada utak-atik dari konsumen sehingga proses record pemakaian listrik berjalan dengan baik. Tanggapan masyarakat BPPT-PTKKE

27

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

kebanyakan juga mendukung peraturan PLN karena pelanggan tidak merasa direpotkan. Jika ada masalah dengan kWh meter mereka, PLN bisa merecord dengan sistem monitoring PLN dan langsung mendatangi konsumen, atau konsumen juga bisa ikut melaporkan dengan menelepon PLN jika ada abnormalitas pada kWh meter mereka. Dan jika pelanggan membutuhkan data record pemakaian listrik di tempat konsumen, mereka bisa meminta juga pada PLN. Dalam penggunaannya, hampir tidak ada kendala pada perangkat AMR. Kendala yang beberapa kali terjadi adalah di sistem komunikasi yang sering terjadi pada masa tertentu, seperti lebaran, natal, dan tahun baru dimana load jaringan komunikasi pada saat itu sangat padat. Penempatan gardu terutama di gedung-gedung perkantoran masih di basement sehingga mengakibatkan masalah sinyal. Pemutusan internet dan jaringan komunikasi pada saat-saat tertentu, misalnya saat jam pelajaran di sekolah, juga kerap mempengaruhi pengiriman data AMR ke database server.

4.3

Permasalahan KWH Meter

KWh meter yang dipakai di Indonesia tidak pernah luput dari beberapa masalah seperti peralatan listrik lainnya. Berdasarkan hasil kusisiner AMI yang telah dilakukan PTKKE di PLN Disjaya Gambir, beberapa permasalahan kWh meter yang sering terjadi yaitu kasus “stop measurement” terutama pada kWh meter yang umurnya lebih dari 10 tahun. Namun “stop” disini kWh meter tetap melakukan pengukuran, namun hanya recordingnya saja yang berhenti. Karena tidak ada backup pemakaian di konsumen, penanganan yang dilakukan adalah mengganti KWh meter tersebut. Selain itu, KWh meter prabayar yang hampir digunakan masyarakat pelanggan listrik lebih banyak bermasalah pada hardwarenya. Beberapa masalah yang sering ditemukan pada meter prabayar adalah beberapa tombol di metering yang sering error (tombol no.5, 7, 8, 1, 3) dan display yang terkadang hang (tampilan hilang). Jika ini terjadi, pelanggan dapat menelepon pln di call center listrik pintar sehingga PLN dapat dengan cepat membantu memperbaiki atau mengganti meter listrik pelanggan.

4.4

Scada PLN

Scada (Supervisory Control and Data Acquisition) adalah sistem aplikasi kendali berbasis komputer untuk mendapatkan data-data suatu sistem di lapangan dengan tujuan untuk pengontrolan suatu BPPT-PTKKE

28

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

proses secara realtime. Scada memiliki beberapa fungsi, yaitu akuisisi data, komunikasi jaringan, penyajian data, dan control sebuah proses. Sebagai akuisisi dan kontrol data, sistem SCADA terdiri atas sebuah Master Station/ RCC (Region Control Center), jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master Station, serta sejumlah RTU. Master Station

Telecommunication system

RTU RTU

Komponen utama pada Scada yaitu: a. Master Station/ RCC (Regional Control Center), terdiri atas kumpulan perangkat keras dan lunak yang berada di pusat control. Fungsi Master Station adalah: 

Mengatur alokasi energi antara pusat-pusat pembangkit.



Melakukan operasi pengaturan jaringan pada tegangan tinggi 500kV baik pengaturan daya maupun tegangan.



Menjaga sekuriti sistem tenaga listrik secara keseluruhan.



Mempertahankan kualitas frekuensi.



Memantau dan mengatur transfer daya antar region.

Untuk menjalankan fungsi-fungsi tersebut, sebuah master station secara garis besar terdiri atas 

Server



Workstation



Historical data



Projection mimic



Peripheral pendukung seperti printer dan logger



Recorder



Global positioning system untuk referensi waktu



Dispatcher training simulator



Aplikasi SCADA dan Energy Management System



UPS untuk menjaga ketersediaan daya listrik

BPPT-PTKKE

29

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



2014

Automatic Transfer Switch (ATS) dan Static Transfer Switch (STS) untuk mengendalikan aliran daya listrik menuju master station

Master Station PLN tersebar pada: 

P3B Gandul



APB Cawang Jakarta



APB Bandung



APB Jawa Tengah & DIY



APB Jawa Timur



APB Bali

b. Sistem komunikasi, yaitu sistem sebuah media yang menghubungkan master station SCADA dengan RTU-RTU di berbagai area. Beberapa jenis jaringan komunikasi yang digunakan pada SCADA PLN yaitu: 

Fiber Optic Penerapan fiber optic pada PLN baru terbatas pada area Jawa-Bali. Fiber optic yang digunakan oleh PLN berasal dari ICON+ dengan link E1 64 Kbps, memakai perangkat MUX 2M yang penggunaannya untuk komunikasi SCADA RTU, teleproteksi, dan komunikasi suara.



Power Line Carrier (PLC)



Radio Link



GSM / GPRS

c. Remote Terminal Unit (RTU), yaitu salah satu komponen peralatan SCADA yang didesain untuk memonitor aktivitas substation pada suatu sistem tenaga listrik. Informasi dasar tentang sistem tenaga listrik diperoleh dari pemantauan status peralatan dan pengukuran besaran listrik pada Gardu Induk. Informasi tersebut kemudian diproses oleh RTU untuk kemudian dikirim ke control center. Sebaliknya, control center pun dapat mengirim perintah ke RTU. Proses ini disebut teleinformasi (telesignal, telecontrol, dan teletmetering). RTU dapat dihubungkan

BPPT-PTKKE

30

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

dengan satu atau dua master station. Selain dengan master station,RTU juga dapat dihubungkan dengan RTU lainnya melalui jalur komunikasi.

Konfigurasi RTU dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 5 Konfigurasi RTU Fungsi RTU yaitu: 

Komunikasi dengan master station RTU mengetahui setiap kondisi peralatan tegangan tinggi melalui pengumpulan besaranbesaran listrik, status peralatan, dan sinyal alarm yang kemudian diteruskan ke RCC melalui jaringan telekomunikasi data. Untuk RTU generasi baru komunkasi dapat dilakukan dengan lebih dari satu master station dengan menggunakan database yang dipartisi dan protocol komunikasi yang berbeda-beda.



Mengolah input/ output. Peralatan yang ada di gardu induk dihubungkan dengan RTU melalui modul input/ output digital dan analog. RTU dapat menerima dan melaksanakan perintah untuk merubah status peralatan tegangan tinggi melalui sinyal-sinyal perintah yang dikirim dari Master station atau RCC (Regional Control Center)



Komunikasi dengan IEDs (Intelligent Electronic Devices) BPPT-PTKKE

31

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

RTU dapat mengakuisisi data dari IEDs seperti smart meters dan relay pengaman 

Local data logging RTU dapat juga digunakan sebagai even logger. Sebagai even logger maka data event pada jaringan akan disimpan baik pada memeory RTU maupun di memori SCADA sistem. Dengan menghubungkan satu atau dua printer dan terminal alphanumeric, maka jika terjadi perubahan status dapat dicetak secara local. Pada sistem SCADA setiap ada event maka akan ditampilkan notifikasi pada display SCADA. Dan jika event yang ada adalah alarm maka selain notifikasi pada display SCADA harus ditamabahi dengan lampu tanda adanya alarm ataupun HORN agar operator atau dispatcher bisa mengetahui jika ada sinyal alarm dengan segera.



Manajemen database Penggunaan RTU dapat melakukan konfigurasi sesuai dengan kebutuhan. Konfigurasi tersebut dilakukan dengan menggunakan sistem database. Database tersebut kemudian diloading ke RTU dan disimpan pada RAM.

Jenis-jenis RTU pada sistem SCADA yaitu: 1. RTU Simple, yaitu RTU yang hanya mengumpulkan data dari Gardu Induk kemudian data tersebut dikirim ke Master Station 2. RTU Concentrator, berfungsi mengumpulkan data dari RTU satelit (simple) dibawahnya dan mengumpulkan data langsung dari Gardu Induk lewat module I/O yang dimilikinya untuk dikirimkan ke Master Station 3. Data Concentrator, yaitu RTU yang berfungsi mengumpulkan data dari RTU satelit dibawahnya tetapi RTU tersebut tidak memiliki I/O yang tersambung ke peralatan Gardu Induk 4. RTU Automation, memiliki fungsi automasi seperti PLC dimana RTU ini tersambung ke peralatan IED yang memimliki program automamis jika terpenuhi kondisi tertentu maka RTU tersebut akan melakukan perintah control secara automatis misalnya untuk fungsi load shading ataupun interlock. Secara garis besar, RTU pada PLN P3B Jawa Bali terbagi menjadi 2 jenis, yaitu 1. RTU lama: BPPT-PTKKE

32

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



Dari control panel ke AI/ AO/ DI/ DO menggunakan hardwiring



Pengukuran masih menggunakan tranducer



60% RTU PLN masih memakai RTU lama

2014

2. RTU baru: 

Tranducer berupa power meter



Protocol pada tranducer adalah MODBUS dan DNP3

Untuk Gardu Induk, otomasi sistem RTU nya menggunakan Substation Automation System (SAS) dengan protocol IEC-61850. Dengan protocol tersebut, SAS terbagi menjadi 3 level, yaitu: 1. Station Level, terdiri atas gateway, server, HMI, IED data, dan terdapat operator GI. 2. Bay Level, terdiri dari IED, BCU, dan IED proteksi. Bay level berfungsi untuk control dan metering, sudah terhubung ke CT dan PT sehingga tidak memerlukan tranducer. 3. Process Level, terdiri dari CB dan DS. Koneksi pada process level berupa hardwiring.

Untuk menjalankan sistem SCADA, diperlukan suatu protokol standar agar terjalin komunikasi antara perangkat-perangkat. Beberapa protokol yang tersedia dan juga dipakai oleh Scada PLN P3B Jawa Bali yaitu: a. IEC 60870-5-101 

Standar untuk monitoring sistem, kontrol, dan

komunikasi terkait dengan telekontrol,

teleproteksi, dan sistem tenaga listrik 

Berbasis serial komunikasi



Cocok dengan standar IEC 60870-5-1 to IEC 60870-5-5 dan menggunakan interface serial telecontrol channel asinkronus standar antara DTE dan DCE.



Mendukung mode data transfer

unbalanced (hanya master yang memulai pesan) dan

balance (bisa menjadi master atau slave sebagai pemulai) 

Alamat link dan ASDU (Application Service Data Unit) disediakan untuk mengklasifikasi stasiun akhir dan segmen-segmen yang berbeda.



Data diklasifikasi menjadi objek informasi yang berbeda dan setiap objek informasi disediakan alamat-alamat khusus.

BPPT-PTKKE

33

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)



2014

Dapat mengklasifikasikan data menjadi prioritas tinggi (kelas-1) dan prioritas rendah (kelas2) dan pengiriman data menggunakan mekanisme yang terpisah.



Memungkinkan pengklasifikasian data menjadi grup yang berbeda-beda (1-16) untuk mendatapatkan rekaman data sesuai group dengan memberikan perintah spesifik dari master dan memperoleh data semua group dengan menggunakan perintah general.



Tersedia perputaran dan update data



Tersedia fasilitas untuk sinkronisasi waktu



Tersedia skema transfer file untuk kejadian-kejadian tertentu

b. IEC 60870-5-104 

Pengembangan dari protocol IEC 101 dengan perubahan pada transpor, network, link, dan physical layer untuk menyempurnakan akses network.



Berbasis paket data (TCP, IP) untuk konektivitas dengan LAN dan router dengan feature yang disediakan sehingga dapat terhubung dengan WAN.



Ada dua link terpisah untuk data transfermelalui ethernetdan line serial (point-to-point protocol). IEC 104 terdiri atas banyak tipe mekanisme yang efektif untuk menangani sinkronisasi data network.

c. IEC-61850 

Digunakan sebagai protocol standar pada KWh meter PLN P3B Jawa Bali



Protocol standar untuk desain Substation Automation System (SAS) PLN P3B Jawa Bali



Menggunakan jaringan TCP/IP atau LAN dengan kecepatan Ethernet switch yang tinggu untuk mencapai waktu respon kurang dari 4 ms sebagai relay proteksi



Beberapa fitur pada protocol 61850: -

Model data: memproses objek sebgai protkesi dan fungsi control di substation dengan standarlogika yang berbeda dan bisa dikelompokkan dalam beberapa perangkat dengan perbedaan logika.

-

Skema reporting: ada beberapa skema reporting (contoh BRCB dan URCB) untuk melaporkan data dari server

-

Transfer yang cepat BPPT-PTKKE

34

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

-

2014

Pembuatan grup : Setting group control block (SGCB) digunakan untuk membuat group sehingga user dapat mengganti ke group aktif lain sesuai dengan keinginan

-

Transfer data sampel

-

Command (perintah)

-

Penyimpanan data

d. HNZ, yaitu protokol peninggalan Prancis e. Protokol induktif, digunakan di PLN distribusi di Jawa Tengah f. MODBUS Pada sistem SCADA PLN digunakan protokol komunikasi MODBUS. Protokol komunikasi ini dipublikasikan oleh Modicon pada tahun 1979 untuk diaplikasikan ke dalam programmable logic controllers (PLCs). Modbus merupakan salah satu protokol komunikasi serial yang memungkinkan beberapa sistem berbeda saling berkomunikasi satu sama lain. Modbus sudah menjadi standar protokol yang umum digunakan untuk menghubungkan peralatan elektronik industri. Beberapa alasan mengapa protokol ini banyak digunakan antara lain: a. Modbus dipublikasikan secara terbuka dan bebas royalti b. Mudah digunakan dan dipelihara c. Memindahkan data bit atau word tanpa terlalu banyak membatasi vendor Beberapa variasi Modbus, antara lain: a. Modbus RTU - Merupakan varian Modbus yang ringkas dan digunakan pada komunikasi serial. Format RTU dilengkapi dengan mekanisme cyclic redundancy error (CRC) untuk memastikan keandalan data. Modbus RTU merupakan implementasi protokol Modbus yang paling umum digunakan. Setiap frame data dipisahkan dengan periode idle (silent). b. Modbus ASCII - Digunakan pada komunikasi serial dengan memanfaatkan karakter ASCII. Format ASCII menggunakan mekanisme longitudinal redundancy check (LRC). Setiap frame data Modbus ASCII diawali dengan titik dua (":") dan baris baru yang mengikuti (CR/LF). c. Modbus TCP/IP atau Modbus TCP - Merupakan varian Modbus yang digunakan pada jaringan TCP/IP. Modbus dibungkus (encapsulated) untuk bisa Menggunakan Protokol Modbus ditransmisikan melalui Ethernet BPPT-PTKKE

35

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Variasi Modbus dapat diaplikasikan pada port serial dan ethernet dan jaringan lainnya yang support dengan internet protocol suite. Sebagian besar peralatan Modbus menggunakan port serial RS-485. Konsep dasar komunikasi Modbus terdiri master dan slave. Peralatan yang bertindak sebagai slave akan terus idle kecuali mendapat perintah dari master. Setiap Peralatan yang dihubungkan (slave) harus memiliki alamat unik. Sebuah perintah Modbus dilengkapi dengan alamat tujuan perintah tersebut. Hanya alamat tujuan yang akan memproses perintah (read / write), meskipun peralatan yang lain mungkin menerima perintah tersebut. Setiap perintah modbus memiliki informasi pemeriksaan kesalahan untuk memastikan data diterima tanpa kerusakan. Perintah dasar Modbus RTU dapat memerintahkan peralatan untuk mengubah nilai registernya, mengendalikan dan membaca port I/O, serta memerintahkan peralatan untuk mengirimkan kembali nilai yang ada pada registernya.

4.5

Penerapan AMI di Smart Micro Grid Sumba

Pembangunan teknologi smart micro grid di Sumba oleh BPPT-PTKKE merupakan salah satu contoh penerapan sederhana AMI di Indonesia. Smart Grid Sumba mengintegrasikan beberapa EBT seperti PLTS di Bilacenge dan PLTMH di Lokomboro, pembangkit listrik konvensional (PLTD) di Waitabula dan Waitabubak, sistem penyimpan energi dengan VRB, pengendali, dan konsumen sebagai beban. Keseluruhan sistem saling terkoneksi dan dikontrol dengan SCADA dan menggunakan media satellite VSAT sebagai media telekomunikasi. Gambar 4 di bawah ini menggambarkan skematik sistem smart micro grid di Sumba.

BPPT-PTKKE

36

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Gambar 6 Skematik sistem “smart micro grid” Sumba Sistem kontrol dan komunikasi pada smart grid Sumba menggunakan SCADA. Beberapa fungsi SCADA yang diutamakan dalam smart grid Sumba adalah: a. Telecontrol, berfungsi melakukan perintah automatically remote control (open/close) atau status (on/off) terhadap peralatan yang berada pada masing-masing sub-station. b. Telesignaling, berfungsi mengumpulkan data status dan alarm (open, close, power supply fault, indikasi relay atau parameter lainnya) yang dianggap perlu yang dapat membantu dispatcher (pusat pengendali) dalam memonitor peralatan yang berada pada masing-masing sub-station. c. Telemetering, berfungsi mengukur beban yang terpasang pada alat ukur tenaga listrik (arus, tegangan, daya aktif, frekuensi) dan semua peralatan yang berada pada masing-masing substation.

Dengan adanya peralatan SCADA di smart grid Sumba penyampaian dan pemprosesan data dari sistem tenaga listrik akan lebih cepat diketahui oleh dispatcher (pusat kontrol). Konfigurasi sistem SCADA di Sumba ditunjukkan pada gambar 5.

BPPT-PTKKE

37

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

Master Controller Station

PV Substation

Storage Substation

2014

Load Substation

Gambar 7 Konfigurasi sistem SCADA SMGS (Sumber: PTKKE-SMGS, 2013) Konfigurasi sistem komunikasi di smart grid Sumba menggunakan konfigurasi point-to-multipoint menggunakan layanan VSAT. Masing-masing sub-station menggunakan alamat TCP/IP yang berbeda, dengan gateway berada di Master Scada. Sistem kendali smart micro grid Sumba disusun dengan menggunakan algoritma kontrol dan menggunakan pembagian empat rentang waktu. Tampilan layar SCADA sebagai HMI (human machine interface) ditunjukkan pada gambar 8 berikut.

BPPT-PTKKE

38

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

Plant PLTD

Plant PLTS

Overvie w

Opening Page

Alarm

Energy Management System (EMS)

Plant PLTD Plant PLTMH

Baterai

Load (LBS)

Trend

Event

2014

Log On

Data

Log Out

Histor y

Frekuensi Sistem SMGS (Realtime) Daya Total PLTS Daya Total Sistem (Selama (Sesaat) Aktif)

Daya Total PLTD Waikabubak (Sesaat)

Daya Total PLTD Waitabula (Sesaat)

Daya Total Baterai

Daya Total PLTMH Lokomboro (Sesaat)

BPPT-PTKKE

39

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

Load Braker Switch (LBS) Kec. Kodi

Sub-sistem Plant PLTD (Waikabubak) Sub-sistem Plant PLTD (Waitabula) Sub-sistem Plant PLTS (Bilacenge)

Sub-sistem Baterai (Bilacenge)

Sub-sistem Plant PLTMH (Lokomboro)

Gambar 8 Tampilan overview SCADA SMGS (Sumber: PTKKE-SMGS, 2013) Terlihat pada gambar di atas, informasi sistem pembangkit EBT yang saling terintegrasi di Sumba dapat dimontioring keseluruhan secara remote, serta dapat dikontrol koneksinya. Beberapa informasi data sistem yang dapat dilihat antara lain: a. Link sistem PV masing-masing inverter, b. Trend sistem berupa grafik secara real-time, c. Trend iradiasi, d. Kontrol inverter, e. Indikator irradiance dan irradiation, f. Indikator daya dan trend PV tiap inverter, g. Indikator daya total dan energi total (sesaat), BPPT-PTKKE

40

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

h. Circuit breaker masing-masing inverter PV. Pengembangan sistem smart grid Sumba bisa dijadikan salah satu contoh yang baik dalam pengembangan EBT dan sistem metering yang advanced. 4.6

Road Map AMI di Indonesia

Perkembangan smart metering dalam AMI di beberapa Negara di dunia memberikan tantangan tersendiri bagi sistem kelistrikan Indonesia agar bisa memberikan sistem pengoperasian dan pelayanan yang lebih baik dan modern. BPPT PTKKE dengan program besar Smart Grid telah mengkaji serta melakukan beberapa diskusi terkait pengembangan smart metering dalam wadah AMI. Dengan pengalaman dan penerapan kWh meter baik AMR, digital meter, dan AMI di beberapa power plant, maka road map AMI yang diusulkan terlihat pada bagan di bawah ini.

Tahun ke-1 Tahun ke-2 Tahun ke-3 Tahun ke-4  Desain & pemasangan smart meter di kawasan Puspiptek  Pembuatan ruang server, kontrol, dan monitoring untuk DC dan DRC  Analisa smartmeter dan perangkat jaringan telekomunikasi sebagai proses reverse engineering

 Pengetesan sistem smart meter di kawasan Puspiptek dari sisi kontrol dan monitoring  Desain prototype sistem smartmeter sesuai dengan analisa  Pengetesan prototype smart meter  Penyiapan laboratorium pengukuran smart meter

 Penerapan prototype smart meter untuk diproduksi di industri lokal (industriliasisasi)  Pengkajian sosial dan ekonomi untuk penerapan smart meter  Pengetesan hasil smart meter industri lokal

 Penerapan sistem smart meter di area lain dengan smart meter hasil produksi lokal  Pengkajian implementasi smart meter yang dikembangkan oleh industri lokal  Evaluasi dan inovasi nasional kelistrikan di Indonesia

Gambar 9 Rancangan road map AMI di Puspiptek Serpong

BPPT-PTKKE

41

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BPPT PTKKE telah merancang roadmap pengembangan AMI di kawasan Puspiptek Serpong. Dalam kajian ini, tim akan bekerjasama dengan PLN pihak swasta agar terjadi reverse engineering. Apabila roadmap ini berjalan, pengembangan AMI selanjutnya dapat dijadikan percontohan “smart city” untuk daerha lain sehingga diharapkan sistem metering listrik AMI di Indonesia akan menjadi cerdas, baik peralatan metering, operator, serta pelanggan listrik. Selain itu, pengembangan smart meter ini akan memberikan dampak positif terhadap pengembangan industri lokal, khususnya industry metering listrik.

BPPT-PTKKE

42

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

BAB V KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

5.1

Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari pembahasan buku ini antara lain: a. Advanced Metering Infrastructure (AMI) adalah keseluruhan infrastruktur kelistrikan yang terdiri atas smart meter, sistem komunikasi dua arah, meter data management system, serta sistem pengontrolan yang bagus untuk dapat membantu pengendalian dan pengontrolan penggunaan listrik secara realtime. b. Penerapan AMI dengan didukung sistem pengontrolan SCADA dan ICT dalam smartgrid dapat membantu mengatasi urgensi kelistrikan di Indonesia. c. Penerapan AMI dengan pemanfaatan smart meter telah diterapkan di beberapa Negara di dunia, seperti Amerika, Swedia, Cina, dan Jepang. d. PLN sebagai penyedia listrik di Indonesia telah menerapkan AMR dan program listrik pintar sebagai salah satu langkah sistem kelistrikan di Indonesia menuju AMI.

5.2

Rekomendasi

Berdasarkan hasil kajian yang telah dilakukan PTKKE BPPT dalam kajian smart meter listrik ini, maka ada beberapa catatan yang dapat dijadikan sebagai rekomendasi dari kajian ini, yaitu sebagai berikut: a. Perkembangan teknologi yang maju seperti smart meter sebagai salah satu sistem kelistrikan dibutuhkan untuk mendukung perkembangan pertumbuhan demand energi listrik di Indonesia. b. Dibutuhkan pengkajian penerapan teknologi smart meter, terutama pada sistem pengendali, management data, serta komunikasi dalam rangka pengembangan roadmap AMI lebih mendalam di Indonesia. c. Penerapan smart meter membutuhkan kerja sama yang baik antara PLN dengan produsen smart meter. BPPT-PTKKE

43

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

d. Pengembangan smart meter di Indonesia dapat menjadi potensi yang besar baik bagi sektor kelistrikan maupun sektor pertumbuhan industri dan ekonomi.

BPPT-PTKKE

44

PERKEMBANGAN SISTEM METERING KELISTRIKAN DI INDONESIA MENUJU ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE (AMI)

2014

DAFTAR PUSTAKA [1] _, “Advanced Metering Infrastructure (AMI)”, Electrical Power Research Institue (EPRI), February 2007. [2] Berst, Jesse, “ The Ultimate Guide to AMI”, Elster Solutions New York, 2014. [3] _, “ Advanced Metering Infrastructure”, National Energy Technology Laboratory (NETL) of DEO US, February 2008. [4] _, “Presentasi Sistem Meter PLN Disjaya Gambir”, Jakarta, Juni 2014. [5] Sakya, I Made Ro, “Development of Small Island Power System in Indonesia and Potential Utilisation of Smart Grid Technology”, National Seminar On Smart Grid, Jakarta, November 2014. [6] Parks, Raymond C, “Advanced Metering Infrastructure Security Considerations”, SandiaReport, November 2007. [7] _, “Smart Meters and Smart Meter Systms: A Metering Industry Perspective - A Join Project of the EEI and AEIC”, Meter Comitties, March 2011. [8] Prastawa, Andhika, dkk “Pengujian Smart Micro Grid Sumba”, BPPT, 2013. [9] Roncero, Javier Rodriguez, “Integration Is Key To Smart Grid Management”, CIRED Seminar, Frankfurt, June 2008.

BPPT-PTKKE

45