Latar Belakang, Alur Data, Aplikasi & Keterbatasan Protocol Modbus

Sub.Category: Control & Automation

Modbus Master/SlaveModbus adalah protokol komunikasi serial yang diterbitkan oleh Modicon pada 1979 untuk diaplikasikan pada programmable logic controller (PLC). Kemudian protokol ini telah menjadi standar de facto protokol komunikasi di industri, dan sekarang Modbus merupakan protokol komunikasi dua-arah yang paling umum digunakan sebagai media penghubung dengan perangkat industri atau media elektronik lainnya dengan komputer. Alasan utama penggunaan Modbus secara ekstensif sebagai protokol komunikasi adalah:

  • Modbus diterbitkan sebagai open protocol dan bebas royalti
  • Modbus relatif mudah untuk digabungkan dengan jaringan industri
  • Modbus melakukan transfer data “raw bits” atau “words” tanpa membatasi jenis vendor atau jenis merk pabrikan perangkat industri yang digunakan

Modbus memungkinkan adanya komunikasi dua-jalur antar perangkat yang terhubung ke jaringan yang sama, misalnya suatu sistem yang mengukur suhu dan kelembaban dan mengkomunikasikan hasilnya ke komputer (HMI). Modbus sering digunakan untuk menghubungkan sopervisory computer dengan remote terminal unit (RTU) supervisory control dan sistim akuisisi data ( SCADA ).

Pabrikan atau suplier besar maupun kecil, system integrator, end-user, pengembang open source, dosen dan pihak yang berkepentingan lainnya dapat menjadi anggota Modbus. Beberapa anggota yang menonjol adalah SoftDEL Systems, Precision Digital Corporation, Motor Protection Electronics, FieldServer Technologies dan masih banyak lagi.

Versi-Versi Protokol

Single Com. ModbusKomunikasi dengan menggunakan Protokol Modbus bisa melalui perantara port serial (RS-232, RS-485, FO), bisa juga melalui Ethernet (LAN) dan jaringan lainnya yang mendukung protokol Internet.

Kebanyakan perangkat Modbus berkomunikasi melalui serial EIA-485 physical layer, umumnya pabrikan sensor dan tranducer tipe compact menggunakan ini karena jauh lebih simple dan low-cost. Ada banyak varian protokol Modbus

  • Modbus RTU — digunakan dalam komunikasi serial & menggunakan representasi nilai data biner yang dipadatkan sebagai protokol komunikasi. Format RTU mengikuti request perintah / transfer data dengan cyclic redundancy check checksum sebagai mekanisme pemeriksaan kesalahan (error-check) untuk memastikan keandalan data. Modbus RTU adalah implementasi yang paling umum dari semua versi Modbus yang ada. Sebuah pesan Modbus RTU harus dikirimkan secara terus menerus tanpa jeda antar-karakter. Setiap pesan Modbus dibingkai atau dipisahkan oleh periode-periode saat idle (tanpa komunikasi atau Port komunikasi ditutup atau OFF). Komunikasi via Modbus RTU sering dipakai dalam sistem monitoring skala kecil dimana sensor-sensor dan komputer HMI letaknya tidak sangat jauh.

  • Modbus ASCII — Protokol Modbus jenis ini digunakan pada komunikasi serial dan memanfaatkan karakter ASCII dalam berkomunikasi di dalam satu protokol. Format data ASCII menggunakan sebuah longitudinal redundancy check checksum di dalam memeriksa kesalahan transfer data. Pesan data pada Modbus ASCII dibingkai oleh tanda titik dua atau colon (':') dimuka dan diikuti oleh baris baru (CR/LF). Komunikasi antar perangkat elektronik dengan komputer melalui Protokol Modbus ASCII umumnya digunakan dalam jaringan telepon atau pun Modem GSM apabila tidak tersedia infrastruktur jaringan yang memadai seperti LAN atau jaringan Fiber-Optic disana.

  • Modbus TCP/IP or Modbus TCP — Protokol Modbus varian ini hanya bisa digunakan untuk komunikasi melalui jaringan TCP/IP atau umumnya dikenal dengan jaringan LAN. Modbus TCP/IP tidak memerlukan kalkulasi checksum pada layer terakhir untuk menangani kesalahan transfer data seperti pada komunikasi serial. Modbus TCP/IP lebih cepat dalam melakukan transfer data dibanding dengan Modbus RTU apalagi Modbus ASCII. Pada aplikasi sistem SCADA atau pun Automation yang kompleks dimana digunakan perangkat IED dalam jumlah yang banyak dan beraneka ragam atau dimana tingkat traffic transfer data yang padat, saya lebih menyarankan penggunaan Modbus TCP/IP untuk mencapai tingkat real-time yang lebih tinggi. Tentu saja perangkat IED dengan Port TCP/IP itu sendiri harganya relatif lebih mahal dibanding dengan Port RS-485.

  • Modbus over TCP/IP or Modbus over TCP — Ini adalah varian Modbus yang berbeda dari Modbus TCP dimana digunakan checksum atau kalkulasi kesalahan transfer data (error-check) yang termasuk dalam payload seperti Modbus RTU.

  • Modbus Plus (Modbus+ or MB+) — Modbus Plus (Modbus + atau MB +) juga ada dan merupakan versi ekstensi dari semua versi Modbus, namun hanya eksklusif untuk SCHNEIDER ELECTRIC saja. Modbus ini membutuhkan co-prosesor khusus untuk menangani rotasi token secara cepat seperti HDLC. Modbus jenis ini menggunakan kabel twisted pair pada kecepatan 1 Mbit/s dan termasuk trafo isolasi di setiap node. Antarmuka khusus diperlukan sebagai penghubung Modbus Plus ke komputer, biasanya menggunakan card ISA (SA85), bus PCI atau PCMCIA yang khusus dibuat untuk MB+.

Pemodelan data dan fungsi request data pada ke-empat varian Modbus selain MB+ diatas pada dasarnya adalah identik, hanya enkapsulasi atau fromat frame/bingkainya saja yang berbeda.

Komunikasi dan perangkat

Setiap perangkat yang diinginkan untuk berkomunikasi via protokol Modbus harus diberi alamat yang unik atau tidak boleh sama dengan alamat perangkat lainnya. Dalam komunikasi serial dan jaringan MB+ hanya node yang ditugaskan sebagai Master saja yang dapat memulai perintah, berbeda halnya dengan Ethernet, perangkat manapun dapat mengirimkan perintah Modbus, walaupun biasanya hanya satu perangkat master yang melakukannya.

Perintah Modbus berisi alamat Modbus perangkat yang ingin dituju atau yang ingin diminta berkomunikasi.. Hanya perangkat yang dimaksudkan akan bertindak atas perintah, meskipun perangkat lain mungkin juga menerima pesan/perintah tersebut (pengecualian adalah perintah broadcastable khusus dikirim ke node 0 yang bertindak tapi tidak diakui). Semua perintah pada Modbus mengandung pemeriksaan informasi, untuk memastikan bahwa perintah yang datang tidak rusak atau error. The Perintah dasar pada Modbus dapat memerintahkan sebuah RTU untuk mengubah nilai salah satu kontrol,register atau membaca sebuah port Input/Output, serta sekaligus memerintahkan perangkat untuk mengirimkan kembali satu atau lebih nilai yang terkandung dalam register yang diakses atau dirubah tersebut.

Ada banyak modem dan gateway yang didukung oleh Modbus, karena memang Modbus merupakan protokol yang sangat sederhana dan sering disalin oleh pabrikan-pabrikan perangkat elektronik dan jaringan. Beberapa dari mereka, ada yang secara khusus membuat perangkat yang dirancang untuk protokol ini. Implementasi yang berbeda menggunakan kabel, komunikasi nirkabel dan bahkan SMS atau GPRS. Masalah klasik para desainer sistem monitoring dengan jaringan nirkabel/wireless, SMS dan GPRS adalah bahwa sistem yang mereka buat harus mampu mencakup latensi tinggi dan mengatasi masalah waktu.

Format Frame/Bingkai Data pada Modbus

Semua varian Modbus memilih untuk menggunakan format frame/bingkai data yang berbeda.

Format Frame / Bingkai Data Modbus RTU (Serial) - untuk satu kali transfer data
Nama Panjang Data Fungsi Layer / Lapisan Data Biner
Start 3.5c idle Setidaknya 3.5 kali karakter antar frame untuk waktu jeda (keheningan/silence) setiap proses transfer data
Address 8 bits 8 bit Station Address atau Alamat Perangkat/Slave yang Dituju
Function Code 8 bits 8 bit Indikasi Function Codes seperti Read Coil, Read Register, Write Register dsb.
Data n * 8 bits n * 8 bit Data + Length, akan terisi bergantung pada jenis pesan yang dikirim/diterima
CRC Check 16 bits 16 bit Error checks atau Checksum kesalahan transfer data 
End 3.5c idle Setidaknya 3.5 kali karakter antar frame untuk waktu jeda (keheningan/silence) setiap proses transfer data
Format Frame Modbus ASCII
Nama Panjang Data Fungsi Layer
Start 1 char Dimulai dengan “titik dua” atau colon ( : ), nilai ASCII colon dalam hexadecimal adalah 3A)
Address 2 chars Station Address atau Alamat Perangkat/Slave yang Dituju
Function Code 2 chars Indikasi Function Codes seperti Read Coil, Read Register, Write Register dsb.
Data n chars Data + Length, akan terisi bergantung pada jenis pesan yang dikirim/diterima
LRC Check 2 chars Error checks atau checksum kesalahan transmisi data 
End 2 chars Carriage Return – Line Feed (ditulis: CRLF) pair/sepasang, nilai karakter ASCII ini jika ditulis dalam bilangan hexadecimal adalah 0D & 0A hex
Modbus TCP Frame Format Modbus TCP Frame Format
Nama Panjang Data Fungsi Layer
Transaction Identifier 2 bytes Untuk sinkronisasi pesan antara Server dengan Client
Protocol Identifier 2 bytes Zero atau 0 untuk MODBUS/TCP
Length Field 2 bytes Jumlah byte yang tersisa dalam frame ini
Unit Identifier 1 byte Slave Address (“255” jika tidak digunakan)
Function Code 1 byte Function codes seperti pada varian Modbus lainnya
Data bytes n bytes Data sebagai Response atau Commands Data

Unit identifier digunakan dengan Modbus / perangkat TCP yang merupakan gabungan dari beberapa perangkat Modbus, misalnya pada Modbus / TCP ke gateway Modbus RTU. In such case, the unit identifier tells the Slave Address of the device behind the gateway. Dalam hal demikian, unit pengenal menceritakan Alamat Slave perangkat di belakang gateway. Natively MODBUS/TCP-capable devices usually ignore the Unit Identifier. Native Modbus / TCP-perangkat mampu biasanya mengabaikan Identifier Unit.

Jenis Function Code yang Terdapat Pada Modbus

    Function Code / tipe data pada  Modbus meliputi beberapa jenis berikut ini. Dan yang paling sering digunakan dalam aplikasi industri ditandai dengan huruf miring.

    • 01 Read Coil Status atau Baca Status Coil
    • 02 Read Input Status atau Baca Status Input
    • 03 Read Holding Registers atau Baca Register Holding
    • 04 Read Input Registers atau Baca Register Input
    • 05 Force Single Coil atau Rubah Status Single Coil (0 atau 1)
    • 06 Preset Single Register atau Mengisi/Menulis Data pada Single Register
    • 07 Read Exception Status
    • 08 Diagnostics
    • 09 Program 484
    • 10 Poll 484
    • 11 Fetch Communication Event Counter (Ambil Penghitung Event Komunikasi)
    • 12 Fetch Communication Event Log (Ambil Event Log Komunikasi)
    • 13 Program Controller
    • 14 Poll Controller
    • 15 Force Multiple Coils atau Merubah Status Banyak Coils
    • 16 Preset Multiple Registers atau Menulis/Mengisi Data Lebih dari Satu Register
    • 17 Report Slave ID
    • 18 Program 884/M84
    • 19 Reset Comm. Link
    • 20 Read General Reference
    • 21 Write General Reference
    • 22 Mask Write 4X Register
    • 23 Read/Write 4X Registers
    • 24 Read FIFO (First In Fisrt Out) Queue

Implementasi Modbus dalam Transfer Data

Hampir semua implementasi memiliki berbagai jenis variasi dari standar resmi yang ada. Varietas yang berbeda mungkin tidak dapat berkomunikasi dengan baik antar peralatan elektronik dari supliers yang berbeda.

Untuk memahami implementasi Modbus, sebaiknya readers membuka instruction manual peralatan elektronik atau IED masing-masing. Di halaman paling belakang biasanya terlampir Modbus Register Map, dimana nilai dan jenis data pada register yang ada pada peralatan. Perlu diketahui, alamat register beserta nilainya pasti berbeda dari satu merk dengan merk lainnya meski fungsinya sama, misal: sensor tegangan tapi berbeda merk.

Beberapa variasi nilai data register yang paling umum adalah:

Tipe data:

    • Floating point IEEE, nilai pengukuran yang lebih presisi dengan pecahan s/d beberapa angka dibelakang koma
    • 32-bit integer (bilangan bulat 32-bit, terdiri dari dua buah bilangan hexadecimal yang digabungkan)
    • 8-bit data (antara 0 s/d 255 atau 00 s/d FF hex)
    • Tipe data campuran (misal: Merk atau nomor seri peralatan)
    • Bit fields di dalam integers, nilai bit di dalam bilangan bulat. Misal: Nilai sebaris channel input/output (Status On-Off) PLC seperti: 00100100
    • Multipliers atau faktor pengali untuk mengubah data dari nilai integer. 10, 100, 1000, 256 ... 10, 100, 1000, 256 ... Misal: faktor pengali 1000 untuk nilai tegangan 150 (int) maka tegangan yang dimaksud adalah 150.000 Volts atau 150kV

Protocol extensions:

    • 16-bit slave addresses
    • 32-bit data size (1 address = 32 data dikembalikan)
    • Word swapped data

Keterbatasan-Keterbatasan Modbus

  • Semenjak Modbus dirancang pada akhir tahun 1970-an untuk dijadikan perantara atau bahasa komunikasi standar untuk programmable logic controller (PLC), jumlah tipe data ini terbatas pada mereka yang mengerti PLC pada saat itu. Sehingga object dengan nilai biner yang besar tidak didukung.
  • Tidak ada cara yang standar untuk sebuah node untuk menemukan deskripsi objek data, misalnya, untuk menentukan bahwa nilai register tersebut merupakan perwakilan nilai suhu antara 30 dan 175 derajat. Karena data yang diterima hanyalah berupa nilai desimal, sehingga seorang perancang sistem harus lebih jeli agar tidak salah dalam membaca register dan alamat slave yang dituju.
  • Karena Modbus adalah protokol dengan sistem master/slave, slave hanya akan memberikan data atau pesan jika diperintah oleh master saja, sehingga tidak ada jalan bagi perangkat elektronik yang ada di lapangan untuk mengirimkan "report by exception" (kecuali Modbus over Ethernet TCP/IP, dikenal dengan istilah open-mbus). Master node harus secara rutin meminta atau mengumpulkan data (polling data) kepada setiap perangkat yang ada di lapangan, dan mencari adanya perubahan data disana. Tentu saja hal ini akan memakan bandwidth dan waktu pemakaian jaringan yang lebih lama di dalam konteks dimana aplikasi pemakaian bandwidth yang mungkin mahal, seperti pada low-bit-rate radio link, modem GSM dlsb.
  • Modbus RTU dan ASCII dibatasi hanya boleh menangani 247 perangkat elektronik (IED) saja pada satu link jaringan, dan tentunya akan membatasi jumlah perangkat lapangan yang mungkin terhubung ke master station (sekali lagi tidak berlaku pada Modbus Ethernet TCP / IP).
  • Transmisi Modbus harus bersebelahan yang akhirnya membatasi jenis komunikasi jarak jauh dengan perangkat elektronik dan hanya dapat dilakukan oleh perangkat elektronik yang bisa mem-buffer data untuk menghindari kesenjangan atau gaps dalam transmisi.
  • Di dalam Protokol Modbus tidak terdapat security / pengaman terhadap perintah yang tidak sah (unauthorized commands) atau intersepsi data. Faktor terakhir inilah yang membuat banyak industri yang merasa takut atau resah akan adanya pihak-pihak yang tidak bertanggung-jawab dan dengan sengaja merusak sistem operasi dan berdampak pada jumlah kerugian investasi yang sangat besar.

Sehingga munculah standar-standar protokol baru guna menangani segala keterbatasan yang ada pada Modbus namun tetap bersifat open-protocol agar tidak muncul praktek monopoli perdagangan pada satu merk dalam bidang Automation.

Open-Protocol Standar Lainnya

Selain Modbus, tengah diaplikasikan dan dikembangkan juga open-protocol standar jenis baru yang diharapkan mampu menjawab tantangan-tantangan berkaitan dengan security-issue yang ada pada Modbus.

Meskipun demikian, untuk aplikasi protokol baru ini di Indonesia masih sebatas vendor-vendor besar saja dan belum semua sistem integrator dapat mengaplikasikannya sebagai pengganti Modbus. Semakin tinggi tingkat keamanan sebuah protokol tentu saja pemrogrammannya menjadi lebih rumit, dan tidak boleh ada kesalahan. Satu kesalahan saja sistem akan memblokade jalur komunikasi secara otomatis seperti “time-stamp” dan sebagainya.

Protokol-Protokol Standar baru tersebut antara lain adalah sebagai berikut":

  • IEC 60870-5 IEC 60870-5
  • IEC 60870-5-101 IEC 60870-5-101
  • IEC 60870-5-104 IEC 60870-5-104
  • IEC 60870-5-103 IEC 60870-5-103
  • IEC 61850 IEC 61850
  • DNP3 DNP3

Menanggapi feedback-readers yang ingin tahu tentang Modbus, maka saya rilis tulisan ini. Untuk memahami lebih lanjut transmisi data yang terdapat pada Modbus dan memahaminya lebih mendalam lagi fungsi dan cara kerjanya, anda dapat men-dowbload Modbus RTU Tester di website ini dan mempraktekkannya ke perangkat elektronik anda secara langsung. Pastikan anda memiliki:

  1. Modbus Register Map alat tersebut (biasanya terlampir di buku manual),
  2. Ari: Don't Look Just from It's CoverKabel data serial (apabila port alat adalah RS485),
  3. RS485-RS232 Converter (apabila port alat adalah RS485),
  4. Komputer dengan port RS232 (apabila port alat adalah RS485),
  5. Modbus RTU Tester, dapat di download di website ini
  6. Dan cukup kabel LAN direct untuk alat dengan port TCP/IP

Terima kasih telah membaca artikel ini, semoga bermanfaat & h’py bloggin’. Laughing out loud -Ari Sty-

Turut serta meramaikan COMPFEST 2011

Blogging Competition Compfest 2011

Baca Keseluruhan Isi Posting Ini >

Pengujian Trafo Arus (Current Transformer)

Sub.Category: Instrumentation of Power System

CT atau Trafo Arus merupakan perantara pengukuran arus, dimana keterbatasan kemampuan baca alat ukur. Misal pada sistem saluran tegangan tinggi, arus yang mengalir adalah 2000A sedangkan alat ukur yang ada hanya sebatas 5A. Maka dibutuhkan sebuah CT yang mengubah representasi nilai aktual 2000A di lapangan menjadi 5A sehingga terbaca oleh alat ukur.

CT umumnya selain digunakan sebagai media pembacaan juga digunakan dalam sistem proteksi sistem tenaga listrik. Sistem proteksi dalam sistem tenaga listrik sangatlah kompleks sehingga CT itu sendiri dibuat dengan spesifikasi dan kelas yang bervariatif sesuai dengan kebituhan sistem yang ada.

Spesifikasi pada CT antara lain:

  1. Ratio CT, rasio CT merupakan spesifikasi dasar yang harus ada pada CT, dimana representasi nilai arus yang ada di lapangan di hitung dari besarnya rasio CT. Misal CT dengan rasio 2000/5A, nilai yang terukur di skunder CT adalah 2.5A, maka nilai aktual arus yang mengalir di penghantar adalah 1000A. Kesalahan rasio ataupun besarnya presentasi error (%err.) dapat berdampak pada besarnya kesalahan pembacaan di alat ukur, kesalahan penghitungan tarif, dan kesalahan operasi sistem proteksi.
  2. Burden atau nilai maksimum daya (dalam satuan VA) yang mampu dipikul oleh CT. Nilai daya ini harus lebih besar dari nilai yang terukur dari terminal skunder CT sampai dengan koil relay proteksi yang dikerjakan. Apabila lebih kecil, maka relay proteksi tidak akan bekerja untuk mengetripkan CB/PMT apabila terjadi gangguan.
  3. Class, kelas CT menentukan untuk sistem proteksi jenis apakah core CT tersebut. Misal untuk proteksi arus lebih digunakan kelas 5P20, untuk kelas tarif metering digunakan kelas 0.2 atau 0.5, untuk sistem proteksi busbar digunakan Class X atau PX.
  4. Kneepoint, adalah titik saturasi/jenuh saat CT melakukan excitasi tegangan. Umumnya proteksi busbar menggunakan tegangan sebagai penggerak koilnya. Tegangan dapat dihasilkan oleh CT ketika skunder CT diberikan impedansi seperti yang tertera pada Hukum Ohm. Kneepoint hanya terdapat pada CT dengan Class X atau PX. Besarnya tegangan kneepoint bisa mencapai 2000Volt, dan tentu saja besarnya kneepoint tergantung dari nilai atau desain yang diinginkan.
  5. Secondary Winding Resistance (Rct), atau impedansi dalam CT. Impedansi dalam CT pada umumnya sangat kecil, namun pada Class X nilai ini ditentukan dan tidak boleh melebihi nilai yang tertera disana. Misal: <2.5Ohm, maka impedansi CT pada Class X tidak boleh lebih dari 2.5Ohm atau CT tersebut dikembalikan ke pabrik untuk dilakukan penggantian.

Berdasarkan kriteria diatas, maka dapat dilakukan pengujian CT sebagai berikut:

Contoh-contoh beserta uraian dalam artikel kali ini saya ambil dari pengalaman-pengalaman saya melakukan SAT CT dan HV Equipments pada Project: Cikarang Listrindo 4x60MW Gas Power Plant Project, Inalum 275kV OHL Prot’n Panel Replacement Project, dan 2x250MW Muara Karang Gas Power Plant Project.

Ratio Test

Lokasi Pengujian CT

Misal: Ratio CT = 2000/5A

Untuk melakukan pengujian bahwa apakah benar nilai skunder CT tersebut apabila line primer diberi arus sebesar 2000A adalah 5A, maka disini diperlukan alat injeksi arus yang mampu mengalirkan arus sebesar 2000A. Tentu saja alat ini sangat langka dan besar sekali.

Cara alternatif yang biasa digunakan adalah dengan alat inject yang lebih kecil, misal 500A. Untuk mendapatkan nilai 2000A maka kita dapat membuat gulungan atau lilitan sebanyak 2000A/500A = 4 kali gulungan.

Pengujian CT Metode Konvensional

Tentu saja nilainya tidaklah tepat seperti yang tertera pada kalkulator tapi setidaknya nilai tersebut dapat tercapai. Metering ataupun instrument terpasang harus menunjukkan nilai kurang-lebih 2000A.

Pada kasus umumnya yang terjadi di lapangan, ternyata jenis alat test yang mampu menghasilkan arus dalam jumlah yang besar ini cukup susah untuk dicari (karena harganya mahal maka umumnya kami rental dari temen-temen) Laughing out loud.

Di balik itu ternyata banyak CT yang hasil pengukurannya tidak linear / atau tidak berbanding lurus dengan rasio yang tertera. Dengan kata lain nilai presentase error-reading-nya bervariatif dan umumnya semakin kecil arus yang diberikan, presentase error-reading-nya semakin besar melampaui batas spesifikasi CT yang tertera pada nameplate. Padahal untuk beberapa sistem proteksi seperti Distance Relay menggunakan pembacaan parameter arus pada nilai yang rendah.

Fisik CTContoh Alat UjiContoh Pengukuran Arus Primer dg Clamp-ampere

Kemudian IEC mengeluarkan standarisasi bahwa nilai pengukuran CT harus linear minimal s/d 10% dari nilai rating current atau arus nominal yang tertera. Tentu saja ini menguntungkan bagi saya selaku tim SAT dan commissioning. Untuk menguji CT 2000A cukup dibutuhkan arus sebesar 10% x 2000A = 200A saja. Hmm.. alhasil alat ujinya pun tidak terlampau berat dan tidak banyak memakan tempat. Hot smile “bagasi masih muat untuk nyimpen oleh-oleh..”.

Kemudian cara pengujian dan kalkulasi presentasi error-reading-nya bagaimana?

Skema Wiring Diagram Saat Dilakukan Pengujian CT per Core

Contoh untuk 2000A: Formula Calculation CT Ratio

  • CT 2.1 - Core #3
  • Serial No. CT: 0805451CT primary terminal & secondary terminal
  • Terminal Tap yang digunakan 3S1~3S3
  • Class 0,5 Security Factor (FS) < 20, maksimum %err. adalah 0.5%
  • Ratio 2000/5 A
  • Injeksi Arus sebesar 200A, arus terukur pada sisi primer CT adalah: 199,96A, tentu saja ada losses di kabel dan sambungan pada sisi primer.
  • Arus terukur pada sisi skunder CT adalah: 501,55 mA
  • Dengan rumus diatas, maka nilai arus primernya adalah: 2000A dan nilai arus skundernya adalah 5,0165A
  • Sehingga %err. = 0,33% [OK]

Karena kurang hobby berhitung, maka saya buat dalam bentuk formula Excel, dan hasilnya akan seperti ini. Cukup memasukkan nilai aktual arus primer dan nilai aktual arus skunder. Cukup sederhana bukan?

Auto-Excel Calculation

 

Pengujian Secondary Burden CT (VA)

Pengujian secondary burden CT merupakan pengujian untuk mengetahui nilai aktual beban yang terpasang pada sisi sekunder CT, mulai dari kabel sampai dengan panel proteksi dan metering. Pengujian ini tidak bisa menentukan nilai burden nominal ataupun maksimal CT, untuk melakukan hal ini harus menggunakan metode tegangan atau dengan alat uji yang dikenal dengan nama CT Analyzer.

Mengetahui nilai burden pada sisi sekunder CT pada dasarnya cukup sederhana, karena hanya menggunakan perhitungan Hukum Ohm. Dimana VA = Arus x Tegangan.

Apabila CT mengeluarkan arus 1A nominal, maka kita bisa memberikan arus sebesar 1A untuk sisi kabel yang terpasang pada CT. Terminal sekunder CT tidak boleh ikut dialiri arus karena akan berdampak timbulnya arus besar pada sisi primer.

Di dalam pengujian ini pada dasarnya kita hanya ingin mengetahui berapa sih besarnya impedansi loop tertutup pada beban CT (kabel + relay + metering + dst). Apabila nilai burden atau impedansi terukur pada arus 1A melebihi rating burden nominal CT (dalam satuan VA), maka harus dilakukan penggantian kabel yang lebih besar atau penggantian relay dengan burden yang lebih kecil.

Berikut ini adalah skema wiring pada saat dilakukan pengujian Secondary CT Burden:

Skema Wiring Diagram untuk Pengujian Secondary Burden CT

Berikut ini adalah contoh perhitungan nilai Secondary Burden yang didapat, disini saya buat sistem perhitungan otomatis dengan menggunakan Excel, dimana formulanya sangat mudah diingat (VA = Volt x Ampere):

Formulasi otomatis untuk menghitung Secondary Burden CT

 

Pengujian Secondary Winding Resistance (Rct)

Ari: Skema Wiring untuk Pengujian Secondary Winding Resistance (Rct)

Pengujian Secondary Winding CT umumnya mengacu pada standar IEC 60076-1. Formula dan sistem pengujian harus mengacu pada setandar tersebut. Pengujian diluar standar tersebut tidak sah dan tidak memenuhi kriteria pengujian standar CT.

Berdasarkan pada IEC 60076-1, elemen-elemen pengukuran yang harus diambil saat pengujian Secondary Winding CT adalah sebagai berikut:

  • IDC :   Arus DC aktual yang diinjeksikan ke terminal sekunder CT. biasanya nilai arus yang saya gunakan adalah 5A untuk CT tipe 5A nominal secondary output.
  • VDC :   Tegangan terukur yang dihasilkan oleh injeksi arus DC pada sisi kumparan/winding CT.
  • R meas :   Nilai winding resistance atau tahanan dalam CT, yang diperoleh dari hasil perhitungan VDC/IDC (Hukum Ohm). 
  • Time :   Total waktu yang diperlukan dalam pengujian
  • Dev :   Sudut deviasi yang dinyatakan dalam nilai % antara nilai maksimum dan minimum yang terukur dan dievaluasi sekurang-kurangnya 10 detik dari pengukuran. Hasil dinyatakan stabil jika Dev < 0.1%.
  • Tmeas :   ambient temperature atau suhu ruang
  • Tref :   operating temperature dari CT, biasanya nilai yang digunakan umumnya adalah 75°C. Sebaiknya lihat data FAT pabrikan atau referensi manual dari CT.

Sehingga formulasi perhitungan Secondary Winding Burden CT dapat dibuat sebagai berikut ini:

Ari: Rumus Untuk Menentukan Nilai Tahanan Referensi CT

Pengujian secondary burden ini cukup penting, mengingat bahwa test ini sekaligus merupakan pengecekan terhadap rangkaian beban CT seperti panel relay, metering, buspro, logger, dsb. Rangkaian CT harus selalu tertutup (short-circuit) agar dapat mengasilkan arus.

Rangkaian tidak boleh ada impedansi yang besar atau bahkan terpotong, apabila terjadi maka arus tidak dapat mengalir dan CT menjadi panas dan overload. Alhasil CT bisa rusak, pecah, atau bahkan meledak. Pengujian ini sekaligus memastikan kondisi rangkain CT layak dioperasikan ataukah belum.

Pengujian Eksitasi CT atau CT Kneepoint

Di dalam pengujian titik saturasi CT atau kneepoint ada tiga jenis Standar yang mengatur, ketiganya memiliki nilai kneepoint yang berbeda namun ketiganya dianggap sah, bergantung dari Standar apa yang hendak digunakan setidaknya Produsen CT dan End-User menggunakan Standar yang sama.

  • IEC/BS - According to IEC 60044-1, the knee point is defined as the point on the curve where a voltage increment of 10% increases the current by 50%.
  • ANSI 45° - According to IEEE C57.13, the knee point is the point where, with a double logarithmic representation, the tangent line to the curve forms a 45° angle.Applies to current transformer cores without an air gap.
  • ANSI 30° - Like ANSI 45° but forming a 30° angle.Applies to current transformer cores with an air gap.

Di Indonesia umumnya mengacu pada Standar IEC, sebagai standar intalasi tegangan tinggi dan menengah.

Untuk melakukan pengujian CT, maka diperlukan sebuah sumber tegangan AC yang mampu digunakan untuk menguji CT Class X, dimana nilai kneepoint-nya bisa mencapai 2000Volts. Tegangan eksitasi diberikan pada terminal skunder CT di tiap Core-nya, kemudian tegangan dinaikan perlahan sampai mencapai nilai arus nominal CT. Pengukuran arus bisa dilakukan dengan cara memasang Ampere-meter yang dihubung seri dengan alat injeksi atau penggunakan clamp meter pada kabel output alat injeksi tegangan.

Model pengujian yang umumnya saya gunakan adalah seperti di bawah ini:

Ari: Skema Wiring Pengujian Kneepoint CT

Setiap perubahan arus signifikan atau setiap kelipatan berapa volts dari tegangan, bisa dilakukan pengukuran dan pencatatan secara simultan agar di dapat grafik yang halus dan presisi. Contoh grafik tersebut adalah seperti berikut ini:

Nilai-nilai eksitasi tegangan pada CT dan nilai arus yang terukur pada sisi sekunder CT

Jika dibuat grafik pada Excel, maka grafik-nya akan berbentuk seperti dibawah ini:

Ari: Grafik Kneepoint CT, titik ditentukan dengan menggunakan Standar IEC

Sayangnya, tidak semua atau jarang sekali pabrikan CT yang menyebutkan nilai Kneepoint yang didapat saat dilakukan FAT (karena tidak semua orang mudah dan mengerti untuk menentukan nilai dari pengukuran yang didapat). Biasanya pabrikan hanya melampirkan data nilai eksitasi beserta nilai arus yang di dapat serta melampirkan grafiknya.

Kunci inti pengujian tegangan eksitasi pada CT ini hanyalah menentukan di nilai berapa Volt, CT sudah mencapai titik jenuh dan sudah tidak menghasilkan perubahan arus yang signifikan.

Misal spesifikasi CT adalah Vk > 1,7kV maka tegangan eksitasi CT harus melebihi 1,7kV untuk menghasilkan 5A, setidaknya 2kV baru mencapai 5A. Maka CT tersebut memiliki spesifikasi yang sesuai dengan yang tertera.

Pengujian Isolasi atau Megger

Pengujian diatas secara keseluruhan hanyalah untuk menentukan bahwa CT tersebut layak beroperasi sesuai spesifikasi desain sistem dan tidak terjadi kesalahan pengukuran arus sebenarnya dimana CT merupakan elemen metering dan proteksi.

Untuk menentukan apakah CT tersebut layak bertegangan ataukah tidak, maka harus dilakukan pengujian Isolasi atau Megger. Megger yang digunakan adalah 5kV untuk sisi primer dan 1kV untuk sisi skunder.

Titik yang bisa dilakukan pengetesan adalah:

  • Terminal Primer dengan Ground tidak boleh ada hubungan
  • Terminal Primer dengan Skunder tidak boleh ada hubungan
  • Terminal Skunder dengan Ground tidak boleh ada hubungan

Cek Fisik

CT saat datang dan saat dipasang harus diulakukan cek fisik terlebih dahulu sebagai wujud sebuah quality control. Tidak boleh ada retakan, atau bahkan rembesan oli trafo.

Blogging Competition Compfest 2011“Mudah-mudahan artikel diatas mampu menambah wawasan dan meningkatkan kualitas kontrol terhadap produk-produk ataupun proyek-proyek pengembangan infrastruktur kelistrikan di Indonesia. Listrik yang lebih baik untuk masa depan, dan mari ber-Hemat Energi.”

Salam blogging…  Ari-Sty © 2011Ari Sulistiono

Baca Keseluruhan Isi Posting Ini >

Saat Rasa Malas datang Melanda

I'm Lazy Now.. Di bulan April ini dimana wabah hama ulat bulu melanda beberapa tempat di negri ini, begitu juga dengan saya yang tengah dilanda wabah “Malas” yang tengah menjamur di tengah Proyek yang semakin ruwet ini. Ini tentunya bukan kali pertama dalam hidup saya, dan tentunya semua orang pun pernah mengalaminya.

Mungkin saja yang berbeda dari setiap individu adalah bagaimana cara mengatasi ataupun mengantisipasi rasa malas agar tidak semakin buruk ataupun berpengaruh terhadap produktifitas dan profesionalisme seseorang di dalam menjalani profesi masing-masing. Saat penyakit “Malas” ini datang, maka akan timbul gejala malas bangun dari tempat tidur, selalu menunda-nunda pekerjaan, malas berolah-raga, malas pergi ke kantor dan lain sebagainya dengan berjubek alasan yang notabene-nya hanyalah untuk menipu diri sendiri supaya berlarut-larut tenggelam dalam nikmatnya bermalas-malasan.

Tidak bisa saya pungkiri, malas itu hal yang penuh fantasi dengan tanpa menghiraukan efek sampingnya yang buruk di dunia profesi saya. Mekipun rasa malas datang namun tentu saja saya tidak malas mandi, setidaknya satu kali sehari, hehe.. Open-mouthed smile

Baik, saya pernah mengalami rasa malas dengan berbagai macam alasan dan saya yakin para pembaca pun juga, bahkan seluruh orang di dunia ini pun juga turut mengalaminya. Dengan berbagai model tingkat kemalasan yang melanda dan tipe karakter seseorang tentunya berbeda pula pengalaman masing-masing orang dalam mengatasi rasa malas. Disini saya mencoba share pengalaman saya dalam mengatasi rasa malas yang pernah saya lakukan berdasar nasehat-nasehat dari teman-teman ahli psikologi.

Menurut penelitian para ahli psikologiNerd smile, kebiasaan malas merupakan penyakit mental yang timbul karena kita takut menghadapi konsekuensi masa depan. Masa depan ini tentu saja bukan hanya satu atau dua tahun kedepan tetapi juga satu atau dua menit dari sekarang, betul?Winking smile Contohnya saja ketika saya malas untuk bangun dari tidur, saya akan berkata dalam hati: “Ah, satu menit lagi deh saya akan bangun”, tetapi kenyataannya saya akan berlama-lama di tempat tidur sampai akhirnya saya tergesa-gesa untuk berangkat kerja karena tidak ada spare waktu yang cukup untuk mempersiapkan segala sesuatunyaDisappointed smile. Hmm.. tentu saja hal ini tidak bagus.Thumbs down

Kebiasaan malas timbul karena biasanya kita cenderung untuk selalu mengaitkan masa depan dengan persepsi yang negatif. Saya menunda-nunda pekerjaan karena cenderung membayangkan setumpuk tugas yang harus dilakukan di kantor, laporan-laporan yang tak kunjung ada habisnyaAnnoyed. Belum lagi berhubungan dengan orang-orang yang sering membuat kita merasa sebalSteaming mad, misalnya.

Sayangnya, menunda-nunda pekerjaan pada akhirnya akan membuat diri saya sendiri menjadi lebih stress karena mau tidak mau suatu saat saya harus mengerjakannya dan tentunya jumlahnya sudah berlipat ganda dari yang sebelumnyaCrying face. Terlebih lagi di waktu yang sama saya juga mungkin punya banyak tanggungan pekerjaan tambahan yang lainSick smile.

Beberapa tips yang dianjurkan oleh para ahli psikiater yang mungkin bisa dipraktekkan diantaranya adalah sebagai berikut, meski saya juga kadang lupa untuk mempraktekkannya Laughing out loud:

Ganti istilah dalam benak kita “Duh Kapan Selesainya..Sad smile” dengan “Saya Mulai Sekarang!Winking smile

Saat diri ini dihadapkan pada satu tugas besar atau proyek, sebaiknya JANGAN berpikir mengenai rumitnya tugas tersebut dan membayangkan kapan bisa diselesaikan. Sebaliknya, fokuskan pada pikiran positif dengan membagi tugas besar tersebut menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan menyelesaikannya satu demi satu. Katakan setiap kali mulai bekerja: “Saya mulai sekarang”.

Cara pandang tersebut akan menghindarkan diri ini dari perasaan terbebani, stress, dan kesulitan. Saya buat jadwal tugas sederhana dengan selalu positif-thinkin’. Selalu fokus hanya pada satu hal/pekerjaan pada satu waktu, bukan banyak hal pada saat yang bersamaan.

Ganti “Saya HarusAlien” dengan “Saya InginSmile

Saat saya berfikir bahwasyanya saya harus mengerjakan sesuatu secara otomatis akan mengundang perasaan terbebani dan saya seketika itu juga akan menjadi malas mengerjakannya. Di dalam benak saya akan secara otomatis mencari seribu alasan untuk menghindari tugas tersebut.

Satu tip yang umumnya biasa saya gunakan adalah mengganti “saya harus mengerjakannya” dengan “saya ingin mengerjakannya”. Cara pikir seperti ini, ujar counseling saya, akan menghilangkan mental blok dengan menerima bahwa saya tidak harus melakukan pekerjaan yang saya tidak mau.

Kita mau mengerjakan tugas karena memang kita ingin mengerjakannya, bukan karena paksaan pihak lain. Kita selalu punya pilihan dalam kehidupan ini. Tentunya pilihan kita sebaiknya dibuat dengan sadar dan tidak merugikan orang lain. Intinya adalah tidak ada seorang pun di dunia ini yang memaksa kita untuk melakukan apa saja yang kita tidak mau untuk melakukannya.

Saya Bukan Manusia SempurnaAngel

Berpikir bahwa saya harus menyelesaikan pekerjaan sesempurna mungkin, hanya akan membawa diri ini dalam kondisi mental tertekan Steaming mad. Akibatnya saya akan menjadi sangat malas untuk memulainya, takut hasilnya kurang sempurna, salah, dlsb. Disini kita harus bisa menerima bahwa kita pun bisa berbuat salah dan tidak semua harus sempurna seperti dalam angan-angan Rolling on the floor laughing.

Dalam konteks pekerjaan, saya punya kesempatan untuk melakukan perbaikan berulang kali. Saya selalu bisa negosiasi dengan boss saya untuk meminta waktu tambahan dengan alasan yang masuk akal. Mulai pekerjaan dari hal yang kecil dan sederhana, kemudian tingkatkan seiring dengan waktu. Berpikir bahwa pekerjaan harus diselesaikan secara sempurna akan membuat saya memandang pekerjaan tersebut langsung dari hal yang besar dan rumit sehingga malas, “Ouh.. pasti susah sekali ini!”, untuk memulainya.

Saya harap tulisan ini berguna. Kemalasan merupakan sesuatu yang normal dalam hidupWinking smile. Karena malas itu normal maka tentu saja malas pun bisa diatasi. Tiga tips dari counseling saya diatas mudah-mudahan bisa menjadi awal kita semua untuk berpikir dan bertindak berbeda dari biasanya sehingga kita tidak akan menyia-nyiakan kesempatan yang datang hanya karena sekedar rasa malas untuk mengerjakannya.

Salam blogging! Ari-Sty

Ari Sulistiono - Prot'n & Control Engineer

… dan Jangan lupa berpartisipasi dalam acara COMFEST 2011 ||

Blogging Competition Compfest 2011

Baca Keseluruhan Isi Posting Ini >