Rancang Bangun Sistem Akuisisi dan Perekam Data Besaran Listrik

Rancang Bangun Sistem Akuisisi dan Perekam Data Besaran Listrik Irawan Dwi Utomo1), Hermawan2) , Iwan Setiawan 3) 1,2,3

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jln. Prof. Sudharto Tembalang Semarang 50275 INDONESIA

Abstract— Along with the development of technology, monitoring and measuring system of electrical quantities is a basic requirement for power users especially for power auditors. Electrical quantities monitoring and measuring systems typically run using a oscilloscope while to data record of electrical quantities, capacity of the memory required of the device to store large data recordings. This project aims to design systems of data acquisition and logging electrical quantities which consists of voltage transformers, current transformer, voltage signal conditioning, current signal conditioning, frequency signal conditioning, the phase difference signal conditioning, the system minimum of microcontroller ATMega32, serial data communication and monitoring programs and data capture is designed by using the JAVA programming language. These parameters are used as the basis for monitoring the signal voltage 3 phase to neutral (Van, Vbn, Vcn), 3-phase currents (Ia, Ib, Ic). Monitoring system can perform based on the data acquisition process that has been stored in a MySQL database. Testing results of measurements carried out by comparing the results of measurement monitoring system with measuring devices PQA (Power Quality Analyzer) Analyst 3Q PQ Analyzer is used as a reference. Test results show that the results of monitoring measurements with small errors of measurement are shown in voltage, current, frequency, phase angle cos phi, active power, apparent power and reactive power, while a high error in the measurement of reactive power indicated on the measurement of the capacitive load. Keywords— Data acquisition, data record, monitoring and measuring systems, JAVA programming, MySQL, ATMega32 microcontroller, electrical quantities.

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Saat ini energi listrik merupakan kebutuhan utama bagi semua lapisan masyarakat. Hampir di semua sektor masyarakat menggunakan energi listrik untuk menjalankan kegiatan untuk masing-masing kepentingan. Sistem pemantauan dan pengukuran energi listrik diperlukan untuk melihat kualitas energi listrik yang terdistribusi ke berbagai konsumen. Penyedia energi listrik sangat memperhatikan kualitas energi listrik karena kualitas energi listrik berhubungan langsung dengan masyarakat. Seiring dengan perkembangan teknologi, berbagai peralatan pemantauan dan pengukuran energi listrik juga semakin canggih. Mulai dari peralatan pengukuran energi listrik yang dilengkapi sistem monitoring dan penyimpan data hasil pengukuran. Seperti pemakaian meter transaksi oleh PT. PLN pada

setiap distribusi dan transmisi, Power Quality Analyzer (PQA) yang umum dipakai para laboran atau auditor energi, dan kWh meter elektronik yang dipakai masyarakat di setiap rumah. B. Tujuan Tujuan dalam tugas akhir ini adalah membuat sebuah model sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik yang dapat digunakan untuk mengukur, menyimpan, sekaligus menampilkan hasil pengukuran listrik terhadap beban yang diukur baik 1 fasa ataupun 3 fasa dengan memanfaatkan database sebagai media penyimpanan data. C. Batasan Masalah Agar tidak menyimpang dari pokok pembahasan, pada Tugas Akhir ini batasan masalah ditentukan sebagai berikut : 1) Sistem minimum yang digunakan adalah Mikrokontroler ATmega 32. 2) Tidak membandingkan kondisi sistem CISC (Complex Instruction Set Computer) dan RISC (Reduced Instruction Set Computer) dari sebuah mikrokontroller. 3) Pengujian sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik dilakukan pada tegangan 230 volt 3 fasa dengan beban dan trafo hubung bintang. 4) Menggunakan sumber listrik dari suplai PLN yang ada di lingkungan Teknik Elektro Universitas Diponegoro. 5) Tidak membahas harmonisa yang terjadi pada beban yang diukur. 6) Tidak membandingkan keseluruhan sistem antara alat yang dibuat dengan Power Quality Analyzer (PQA). 7) Basis data untuk aplikasi penyimpanan hasil pengukuran menggunakan MySQL Server 5.1. 8) Bahasa pemrograman JAVA IDE (integrated development environment) NetBeans 7. II. DASAR TEORI A. Sistem Tenaga Listrik Beberapa persamaan dalam sistem tenaga listrik yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut, RMS tegangan (V) dan arus (I) adalah : Vrms =

"

n 2 t!1 x(t )

v

;

n

dengan n = jumlah dari data

I rms =

"

n 2 t!1 x(t )

i

n

Hasil nilai tegangan dan arus tersebut akan menghasilkan daya semu yang nilainya sebanding dengan, | S |= VI = P 2 + Q 2 , dimana S : Daya Semu (VA). Bagian aliran daya yang dibagi nilai rata-rata selama satu siklus penuh gelombang AC menghasilkan pemindahan energi dalam satu arah yang dikenal dengan daya aktif (P). Sementara bagian aliran daya yang kembali ke sumber tiap siklus, dikenal dengan daya reaktif (Q). Daya semu (S) merupakan penjumlahan vektor daya aktif dan reaktif. P = VLN .I.cos !

Q = VLN .I.sin !

Perbandingan daya aktif dengan daya semu disebut faktor daya atau juga disebut cosphi. Faktor daya dikatakan baik bila mendekati nilai 1 yang merupakan kondisi ideal, pf = P .

Platform Java terdiri dari sekumpulan library, compiler, debugger dan alat lain yang dipaket dalam Java Development Kit (JDK). Java 2 adalah generasi yang sekarang sedang berkembang dari platform Java. Agar sebuah program Java dapat dijalankan, maka file dengan ekstensi .java harus dikompilasi menjadi file bytecode. Untuk menjalankan file bytecode tersebut dibutuhkan JRE (Java Runtime Environment) yang memungkinkan pemakai untuk menjalankan program Java, tanpa membuat kode baru lagi. JRE terdiri dari JVM (Java Virtual Machine) dan library Java yang digunakan. Platform Java memiliki tiga buah edisi yang berbeda : 1) J2EE (Java 2 Enterprise Edition) 2) J2SE (Java 2 Second Edition) 3) J2ME (Java 2 Micro Edition)

S

D. MySQL, Sistem Manajemen Basis Data Relasional

B. Mikrokontroller ATMega32

MySQL merupakan sebuah implementasi dari sistem manajemen basis data relasional yang didistribusikan secara gratis dibawah lisensi GPL (General Public License). Setiap pengguna dapat secara bebas menggunakan MySQL, namun dengan batasan perangkat lunak tersebut tidak boleh dijadikan produk turunan yang bersifat komersial. MySQL sebenarnya merupakan turunan salah satu konsep utama dalam basis data yang telah ada sebelumnya SQL (Structured Query Language).

ATMega32 adalah mikrokontroler yang diproduksi oleh Atmel. mikrokontroler ini memiliki clock kerja yang tinggi sampai 16 MHz, ukuran flash memori cukup besar, kapasistas SRAM sebesar 2 KiloByte, 32 buah port I/O yang sangat memadai untuk berinteraksi dengan LCD dan keypad. Karena merupakan keluarga AVR, maka ATMega32 menggunakan arsitektur RISC. 1) Akuisisi data dengan Mikrokontroller ATMega32 : Akuisisi data adalah proses untuk mengambil sampel dari luar untuk mengambil data yang akan diolah oleh suatu perangkat. Akuisisi data mengambil sinyal dan memprosesnya untuk memperoleh informasi yang diinginkan. Dalam akuisisi data menggunakan ADC Atmega32 ada beberapa hal yang perlu diperhatikan seperti tingkat cuplik, aliasing, bandwidth, resolusi, dan range. 2) Komunikasi Data Serial : Ada 2 macam cara komunikasi data serial yaitu Sinkron dan Asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama - sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri – sendiri baik pada sisi pengirim / penerima. Sedangkan pada komunikasi serial asinkron tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim / penerima. Selain untuk general I/O, ATMega32 berfungsi untuk mengirim dan menerima bit secara serial. Pengubahan fungsi tersebut dibuat dengan mengubah nilai beberapa register serial. C. Bahasa Pemrograman Java Java adalah sebuah bahasa pemrograman komputer berbasis objek. Java didesain sedemikian rupa sehingga ukurannya kecil, sederhana, dan portable (dapat dipindah-pindahkan di antara bermacam platform dan sistem operasi). Program yang dihasilkan dengan bahasa java dapat berupa applet (aplikasi kecil yang jalan di atas web browser) maupun berupa aplikasi mandiri yang dijalankan dengan program java Interpreter.

III. PERANCANGAN SISTEM

Gambar 1. Diagram sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik

Perancangan sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik ini terdiri atas perancangan perangkat keras dan lunak. Perangkat keras digunakan untuk mengambil data tegangan dan arus dari sistem, mengkondisikan agar data sesuai dengan peralatan konversi serta untuk mengubah besaran analog dari data tersebut menjadi data digital. Perangkat lunak digunakan untuk mengatur data digital sehingga tersimpan dalam database, menampilkan data juga untuk mensimulasikan gelombang tegangan dan arus dan memungkinkan pengguna mendapatkan laporan dalam berbagai bentuk format yang diinginkan. A. Sensor Arus dan Tegangan Sensor tegangan yang digunakan yaitu trafo tegangan dengan inti besi, sedangkan sensor arus yang digunakan trafo arus dengan inti toroid. Karena sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik didesain dapat bekerja pada sumber 3 fasa, maka dibutuhkan

tiga trafo tegangan dan tiga trafo arus dengan karakteristik yang sama.

dari pengkondisi sinyal ini adalah tegangan dari fasa R setelah melewati sensor tegangan. Keluaran pengkondisi sinyal frekuensi ini berupa sinyal kotak untuk dijadikan trigger untuk eksternal interrupt 0 pada ATMega32. Dibutuhkan 3 pengkondisi sinyal frekuensi, satu digunakan sebagai trigger dan dua lainnya sebagai masukan pengkondisi sinyal beda fasa.

Gambar 2. Sensor Tegangan dan Sensor Arus

Untuk menentukan penggunaan trafo tegangan dapat ditentukan nilai perbandingan masukan dan keluaran yaitu Vinput = 220 V dan Voutput =1,5 V (didapatkan dari keluaran sekunder 4,5 V – 3V). Sedangkan pada trafo arus, untuk mendapatkan nilai keluaran yang masih bisa dikonversi dari nilai analog ke digital maka digunakan transformator arus dengan rasio perbandingan 500:5.

Gambar 5. Pengkondisi sinyal untuk frekuensi

4) Pengkondisi Sinyal Beda Fasa :

B. Pengkondisi Sinyal Pengkondisi sinyal merupakan rangkaian yang digunakan untuk mengkondisikan sinyal analog untuk dapat memenuhi kriteria masukan dari ATMega32 dalam proses akuisisi data. Dibutuhkan tiga pengkondisi sinyal tegangan dan arus untuk bekerja pada sumber 3 fasa. 1) Pengkondisi Sinyal Tegangan dan Sinyal Arus : Untuk menghasilkan sinyal tegangan sebelum dikonversi menjadi sinyal digital dan untuk mendapatkan kevalidan data hasil akuisisi oleh mikrokontroller maka tegangan keluaran dari OpAmp diatur tidak lebih dari 5 V.

Gambar 6. Pengkondisi sinyal untuk bedafasa

Pengkondisi sinyal beda fasa terdiri dari rangkaian monostable multivibrator IC HCF4538. Sebagai masukan masing – masing bersumber dari sensor tegangan dan sensor arus fasa T setelah melalui pengkondisi frekuensi kemudian dihubungkan pada eksternal interrupt 1 dan 2 pada ATMega32. Gelombang masukan dicacah dua kali, untuk yang pertama Vout dipicu selama 18 ms, dan untuk yang kedua Vout dipicu selama 10 ms. Untuk mendapatkan waktu picuan tersebut dibutuhkan resistor dan kapasitor dengan perhitungan sebagai berikut : T1 18.10 "3 = = 180nF R 10 5 "3 T 10.10 T2 = 10ms ! C T2 = 2 = = 100nF R 10 5

Rt =100K !, T1 = 18ms ! C T = 1

Gambar 3. Pengkondisi Sinyal untuk tegangan

Besaran arus keluaran transformator akan diubah menjadi besaran tegangan dengan dilewatkan ke pengkondisi sinyal arus.

C. Pembagi Tegangan Referensi Pembagi tegangan referensi adalah rangkaian linear sederhana dengan diode zener TL431 yang menghasilkan tegangan keluaran (Vout) yang merupakan fraksi dari tegangan masukan (5 Volt).

Gambar 4. Pengkondisi sinyal untuk arus

Sesuai hokum Ohm, besar tegangan adalah perkalian antara arus dan tahanan yang dilalui arus tersebut. Agar tegangan keluaran sama untuk setiap pengkondisi sinyal tegangan dan arus, maka dapat digunakan potensiometer Rp1 dan Rp2 untuk mengatur tegangan yang menuju masukan tak membalik pada Op-Amp. Karena sinyal masukan tegangan dan arus dari sensor berupa sinyal AC yang bersifat sinusoida, maka terdapat siklus negatif. Sinyal negatif ini akan dikondisikan menjadi siklus positif dengan cara ditambahkan tegangan referensi sebesar 2,5 volt, pada masukan tak membalik. 3) Pengkondisi Sinyal Frekuensi : Rangkaian pengkondisi sinyal untuk frekuensi pada prinsipnya memanfaatkan rangkaian zerocross detector. Masukan

Gambar 7. Pembagi tegangan referensi

Untuk mendapatkan tegangan output dari TL431 dapat diketahui dari persamaan berikut ini : Vz = Vo , Vfb = Vref

! R $ ps && V fb = Vo ## " R7 + Rps %

D. Rangkaian Kontrol 1) Mikrokontroller ATMega32 : Semua proses akan terpusat dan dikontrol oleh AVR CPU (Central Processing Unit) yaitu keeping IC ATMega32.

ATMega32 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran, portA (PA0 - PA7) sebagai input untuk ADC dan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai port input/output. Akuisisi dari proses ADC ini meliputi tegangan dan arus untuk fasa R, S, dan T. Eksternal Interrupt dimaksudkan untuk merespon keluaran dari pengkondisi sinyal frekuensi dan beda fasa. Terdapat 3 port eksternal Interrupt pada ATMega32 meliputi INT0 (PD2), INT1 (PD3), dan INT2 (PB2). 2) Antarmuka Port Serial / RS232 : Data hasil proses ADC dan eksternal interrupt sudah siap untuk dikirimkan secara serial ke perangkat PC (Personal Computer) dengan bantuan IC MAX232. Data yang dikirimkan berupa data digital ADC, frekuensi, dan beda fasa melalui konektor RS-232.

1) Modul Capture Port : Perancangan program utama pada bagian ini dimaksudkan untuk menerima data kirim dari perangkat keras (hardware). Data yang telah dikirimkan oleh Modul Capture Port akan dibaca untuk kemudian disimpan dalam harddisk dalam bentuk basis data MySQL. 2) Modul Live Chart: merupakan tampilan hasil pengukuran dari keseluruhan perangkat, dimana besaran listrik yang diukur dapat ditampilkan sepperti nilai tegangan dan arus tiap saluran, daya, frekuensi, dan beda fasa. Modul ini dijalankan dengan mengambil data pada tabel dataukur yang tersimpan pada basis data, kemudian data akan dipresentasikan pada kolom-kolom yang telah diinisialisasi. Perancangan aplikasi visualisasi pengukuran dikontrol dengan timer dengan interval 1000 ms dan waktu delay data sebesar 10 s dari waktu berjalan.

E. Program Akuisisi Data Program ini dirancang menggunakan Codevision AVR C Compiler untuk mengendalikan kerja sistem IC ATMega32 sekaligus mengatur pengiriman data serial. Oleh karena itu, program akuisisi data berfungsi untuk menentukan proses kerja akusisi data seperti tingkat cuplik (sampling rate), jumlah sample (number of samples), faktor trafo dan faktor pembagi tegangan.

Gambar 9. Diagram alir Modul Capture Port

IV. ANALISA DAN PENGUJIAN A. Modul Capture Port Pada project ini terdiri dari 4 class, diantaranya class CapturePort, class ControlFrame, class Main, class Koneksi. Gambar 8. Diagram alir program akuisisi data pada proses ADC

Dalam proses akuisisi data melalui ADC internal ATMega32 ini perlu diperhatikan perancangan pada proses pencuplikan dan pengolahan sinyal masukan. Pencuplikan dilakukan dalam waktu dua periode gelombang (40 ms) setiap detiknya, dengan frekuensi sumber = 50 Hz. Data hasil pencuplikan tidak dapat digunakan untuk merepresentasikan tegangan dan arus yang berlangsung dalam tiap detiknya, sehingga data yang ditampilkan tidak digunakan untuk menganilisa berbagai macam gangguan seperti transien, flicker atau perubahan bentuk gelombang lainnya. F. Program Capture dan Presentasi Data Program capture merupakan program Capture Port, dan menggunakan bahasa JAVA.:

dan presentasi (display) data utama, terdiri dari Modul Live Chart. Modul tersebut pemrograman aras tinggi yaitu

Gambar 10. Modul Capture Port ketika dijalankan

Pada pengujian modul Capture Port perangkat RS-232 dideteksi pada port COM 7. Pembacaan port COM menyesuaikan dengan perangkat komputer yang digunakan, port mana yang kosong dan tersedia, itu yang akan digunakan. Data yang diterima diatur supaya dalam 1 detik diperoleh 40 data sesuai program akuisisi data. Class CapturePort akan mengakuisisi setiap data kedalam log file dengan (format long)_dat.txt yang disimpan dalam direktori D:\data capture. Class tersebut akan berjalan terus - menerus hingga tombol stop ditekan. Disamping itu digunakan semacam thread yang dijalankan oleh timmer dimana timmer ini berfungsi untuk membaca log file juga menjalankan store procedure sp_insert untuk

membaca data log file ke dalam tabel dataukur MySQL.

Gambar 11. Direktori D:/captureport, direktori penyimpanan log file data masuk

Untuk mengkomunikasikan modul capture port dengan basis data MySQL digunakan class koneksi. Tujuannya yaitu agar modul yang dimaksudkan dapat berkomunikasi dengan basis data MySQL, dengan nama koneksi “pqa”, username “root”, tanpa password. Berikut store procedure sp_insert yang dimaksudkan : BEGIN #Routine body goes here... DECLARE c1 double(12,6); DECLARE d1 double(12,6); DECLARE e1 double(12,6); DECLARE f1 double(12,6); DECLARE g1 double(12,6); DECLARE h1 double(12,6); set set set set set set

c1 d1 e1 f1 g1 h1

= = = = = =

((((c ((((d ((((e ((((f ((((g ((((h

* * * * * *

4.961) 4.961) 4.961) 4.961) 4.961) 4.961)

/ / / / / /

1023) 1023) 1023) 1023) 1023) 1023)

insert into (0,TGL,c1,d1,e1,f1,g1,h1,i,j);

-

2.5) 2.5) 2.5) 2.5) 2.5) 2.5)

* * * * * *

dataukur

257); 258); 254); 1.47); 1.17); 0.92);

if (rx.next()) { double aVR = getData(tt, "VR"); double aIR = getData(tt, "`IR`"); double aFRR = rx.getDouble(3); double aVAR = aVR * aIR; double CR = Math.cos((rx.getDouble(4) * Math.PI) / 180); String z = (rx.getDouble(4) < 0) ? "lead " : "lag "; if (rx.getDouble(4) == 0) { z = ""; } if (CR < 0) { CR = CR * -1; } double wattR = aVR * aIR * CR; double angleR = Math.acos(CR) / Math.PI * 180; double aVARR = aVR * aIR * Math.sin(angleR / 180 * Math.PI);

Dari hasil pengolahan data di atas, maka hasil data ditampilkan melalui modul Live Chart. C. Pengujian Sistem secara Keseluruhan Untuk mengetahui apakah hasil pengukuran dari sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik ini telah bekerja dengan baik, hasil pengukuran dibandingkan dengan hasil pengukuran PQA (Power Quality Analyzer) merk LEM Analyst 3Q yang digunakan sebagai acuan. Pengukuran dilakukan selama 5 kali dalam waktu yang berbeda-beda untuk mengetahui rata – rata error pengukuran . 1) Pengujian Beban Resistif : Pengujian beban resistif menggunakan beban lampu pijar 40 W.

values

END

Kemudian file pada direktori D:\data capture. dengan format long tersebut akan direpresentasikan ulang menjadi format date yyyyMMddHHmmss = Tahun-Bulan-hari jam:menit:detik yang akan dimasukkan kedalam basis data MySQL dalam tabel dataukur.

Gambar 13. Hasil pengukuran fasa R (merah), S (biru), T(hijau) untuk beban resistif lampu pijar 40 W

Gambar 12. Data yang tersimpan dalam tabel dataukur

B. Modul Live Chart Project ini terdiri dari 4 class, diantaranya class Download CSV, class Koneksi, class LiveChartApp, dan class LiveChartView. Class Koneksi pada modul ini sama dengan class Koneksi pada modul CapturePort. Pada modul ini diperlukan pengolahan data dari dalam tabel dataukur untuk dapat ditampilkan, berikut pengolahan data untuk fasa R melalui deklarasi code di bawah ini : String qq = "select count(*) from dataukur where " + "date_format(waktu,'%Y%m%d%H%i%s')=\"" + tt + "\""; try {int n = 0; ResultSet rs = koneksi.getKoneksi().createStatement().executeQuery(qq); if (rs.next()) {n = rs.getInt(1); qq = "select sum(VR * VR), sum(`IR` * `IR`), sum(FR), sum(CT) from " + "dataukur where date_format(waktu,'%Y%m%d%H%i%s')=\"" + tt + "\""; ResultSet rx = koneksi.getKoneksi().createStatement().executeQuery(qq);

Gambar 14. Hasil pengukuran beban resistif lampu pijar 40 W menggunakan PQA LEM Analyst 3Q TABEL I Rata – rata error hasil pengujian dibandingkan dengan LEM Analyst 3Q untuk beban lampu pijar 40W BESARAN LISTRIK Tegangan (Volt)

RATA - RATA ERROR % FASA R FASA S FASA T |FASA| -0.348 -1.121 -1.079 0.849

Arus (Ampere) Daya Aktif (Watt) Daya Komplek (VA)

2.125 1.793 1.770

-1.220 -2.707 -2.327

0.755 -0.609 -0.332

1.367 1.703 1.476

Daya Reaktif (VAR) Sudut Phi ( ° ) Cos Phi

33.551 23.810 -0.039

39.116 40.541 -0.054

11.476 22.642 -0.038

28.048 28.998 0.044

Frekuensi (Hz)

-0.760

-0.760

-0.760

0.760

2) Pengujian Beban Kapasitif : Pengujian beban resistif menggunakan beban lampu SL hemat energi 13 W.

Gambar 18. Hasil pengukuran beban resistif lampu TL 10 W menggunakan PQA LEM Analyst 3Q TABEL III Rata – rata error hasil pengujian dibandingkan dengan LEM Analyst 3Q untuk beban lampu TL 10 W BESARAN LISTRIK Tegangan (Volt)

Gambar 15. Hasil pengukuran fasa R (merah), S (biru), T(hijau) untuk beban resistif lampu SL hemat energi 13 W

Gambar 16. Hasil pengukuran beban resistif lampu SL hemat energi 13 W menggunakan PQA LEM Analyst 3Q TABEL II Rata – rata error hasil pengujian dibandingkan dengan LEM Analyst 3Q untuk beban lampu SL hemat energi 13 W RATA - RATA ERROR %

BESARAN LISTRIK

FASA R

FASA S

FASA T

Tegangan (Volt) Arus (Ampere)

0.237 19.320

-0.545 3.340

-2.081 13.500

|FASA| 0.954 12.053

Daya Aktif (Watt) Daya Komplek (VA) Daya Reaktif (VAR)

16.238 19.604 95.790

3.047 2.776 57.326

9.886 11.138 81.767

9.724 11.173 78.294

Sudut Phi ( ° ) Cos Phi Frekuensi (Hz)

6.780 -1.260 -1.037

-1.254 0.262 -1.037

5.971 -1.124 -1.037

4.668 0.882 1.037

3) Pengujian Beban Induktif : Pengujian beban resistif menggunakan beban lampu TL 10 W.

RATA - RATA ERROR % FASA R FASA S FASA T |FASA| 0.679 0.389 -0.716 -0.931

Arus (Ampere) Daya Aktif (Watt) Daya Komplek (VA)

1.067 -9.337 1.459

-0.976 -9.284 -1.684

10.622 -4.938 9.594

4.222 7.853 4.246

Daya Reaktif (VAR) Sudut Phi ( ° ) Cos Phi

4.267 3.977 -10.639

0.772 4.366 -11.553

12.255 4.648 -12.227

5.765 4.330 11.473

Frekuensi (Hz)

-0.847

-0.847

-0.847

0.847

Dari hasil pengujian sistem secara keseluruhan diatas terdapat perbedaan hasil pengukuran yang diperoleh dari sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik dengan PQA (Power Quality Analyzer) LEM Analyst 3Q. Dari galat pengukuran tersebut, perbedaan yang terjadi dapat disebabkan : 1) Faktor pengali dari data arus yang diolah pada alat ukur listrik 3 fasa : Data yang diperoleh merupakan data hasil akuisisi yang diproses oleh perangkat keras yang kemudian dikirimkan melalui komunikasi serial pada perangkat lunak yang dijalankan pada computer. 2) Sensor arus dan sensor tegangan yang digunakan : Kesalahan perancangan desain alat bisa mengakibatkan alat tidak bekerja sempurna. Sedangkan pada pengukuran beda fasa, penyusun menggunakan sensing 4 resistor keramik 20 Watt 47 Ω yang disusun parallel, agar mendapatkan pembagian arus sehingga pada saat pengukuran resistor keramik tidak panas, dan tetap mendapatkan nilai pengukuran yang presisi. 3) Tegangan referensi : Tegangan referensi ini, harus selalu konstan. Tegangan referensi tinggi ditentukan sebesar 4,92 Volt sehingga step size-nya sebesar 4,8 mV. Bila tegangan referensi ini berubah menyebabkan proses ADC juga sesuai, dan mengakibatkan proses DAC juga terjadi kesalahan 4) Noise yang terjadi pada perangkat keras : Noise pada perangkat keras bisa disebabkan oleh pembuatan rangkaian dan penyolderan komponen yang kurang sempurna.

Gambar 17. Hasil pengukuran fasa R (merah), S (biru), T(hijau) untuk beban resistif lampu TL 10 W Gambar 19. Noise pada proses akusisi data tanpa beban

5) Proses pembulatan nilai dari pengolahan data : Proses perhitungan data menghasilkan sisa bebarapa angka dibelakang koma, maka pada proses perhitungan tersebut dilakukan pembulatan hingga 3 angka dibelakang koma.

V. PENUTUP

A. Kesimpulan 1. Sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik terdiri dari perangkat keras modul peralatan akuisisi data dan perangkat lunak modul pengambilan data (Capture Port) dan modul visualisasi pengukuran (Live Chart). 2. Sistem akuisisi dan perekam data besaran listrik mampu mengukur tegangan maksimal 450 Volt dan arus yang diukur maksimal 2,3 Ampere. 3. Hasil pengujian jika dibandingkan dengan LEM Analyst Power Quality Analyzer (PQA) masing – masing untuk beban resistif yaitu beban lampu pijar 40 W didapatkan prosentase galat rata-rata dalam tiap fasanya yaitu berturut-turut untuk pengukuran Tegangan 0.849 %; Arus 1.367 %; Daya Aktif 1.703 %; Daya Komplek 1.476 %; Daya Reaktif 28.048 %; Sudut Phi 28.998 %; Cos Phi 0.044 %; Frekuensi 0.760 %. 4. Hasil pengujian jika dibandingkan dengan LEM Analyst Power Quality Analyzer (PQA) masing – masing untuk beban kapasitif yaitu beban lampu SL hemat energi 13 W didapatkan didapatkan prosentase galat rata-rata dalam tiap fasanya yaitu berturut-turut untuk pengukuran Tegangan 0.954 %; Arus 12.053 %; Daya Aktif 9.724 %; Daya Komplek 11.173 %; Daya Reaktif 78.294 %; Sudut Phi 4.668 %; Cos Phi 0.882 %; Frekuensi 1.037 %. 5. Hasil pengujian jika dibandingkan dengan LEM Analyst Power Quality Analyzer (PQA) masing – masing untuk beban induktif yaitu beban lampu TL 10 W didapatkan prosentase galat rata-rata dalam tiap fasanya yaitu berturut-turut untuk pengukuran Tegangan 0.679 %; Arus 4.222 %; Daya Aktif 7.853 %; Daya Komplek 4.246 %; Daya Reaktif 5.765 %; Sudut Phi 4.330 %; Cos Phi 11.473 %; Frekuensi 0.847 %. 6. Bentuk gelombang yang ditampilkan tidak dapat berkesesuaian persis dengan yang ditampilkan pada perangkat pembanding, dikarenakan kurangnya jumlah sampling data pada setiap periode gelombang. 7. Masih terjadinya penumpukan data pada setiap detik, dikarenakan teknik memprogram dan teknik akuisisi data yang belum dikuasai dengan baik oleh penyusun.

B. Saran 1. Penggunaan ADC ADE7878 yang merupakan IC Energi Meter lebih tepat dan akan didapatkan data yang lebih akurat dengan kemampuan analisa terhadap gangguan dan harmonisa karena IC didesain khusus digunakan untuk pengukuran besaran listrik. 2. Dibutuhkan media komunikasi serial port berupa com port serial DB9, dikarenakan tidak membutuhkan driver sehingga dalam menjalankan media komunikasi serial port tersebut tidak harus

melalui buffering dan diharapkan data dapat berkomunikasi dengan lebih cepat. 3. Dapat dikembangkan aplikasi / modul Capture Port dan Live Chart secara online atau berbasis web, tetapi harus tetap memperhatikan mekanisme pemantauan dikarenakan berkaitan dengan komunikasi data. DAFTAR PUSTAKA [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. [6]. [7]. [8]. [9]. [10]. [11]. [12]. [13]. [14].

[15].

…., Analyst 3Q Power Quality Analyzer Operating Instructions, 2003. Hambley, Allan R, Electrical Engineering : Principles & Applications, Prentice Hall, New Jersey, 2004. Dugan, Roger C., Electrical Power System Quality, The McGraw-Hill Companies, Inc, New York, 1996. …, Standard IEEE 519 1995, Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, International Electronic and Engineering, USA, 1995. …., Standard EN 50160, Voltage Disturbances, Copper Development Association, Wroclaw. Ghosh, Arindam. Ledwich, Gerard, Power Quality Enhancement Using Custom Power Devices, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, 2002. Gosbell, Vic, Sarath Perera, Vic Smith, Voltage Unbalance, Integral Energy Power Quality Center Technical Note No. 6, 2002. ---, Nexus 1262 / 1272 Installation and Operation Manual Version 1.07, Electro Industries/GaugeTech, Wextbury NY, 2007. Tim Penyusun Ophar TL, Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik – Meter Transaksi, PT. PLN, Jakarta, 2009. Bidang Operasi Sistem-Fasilitas Operasi Sistem-Sub Sub Bidang Metering, Susut Jaringan, Presentasi, PT. PLN, Bogor, 2009. PT. PLN (Persero) P3B Region Jateng dan DIY UPT Semarang ,Instalasi Wiring Conection Moxa Meter Actaris SL 7000, Presentasi, PT. PLN. ---, Manual Installation – PowerLogic ION8600, Scneider Electric, 2010. Saadat, Hadi, Power System Analysis, McGraw-Hill, Singapore, 1999. Bahri, Saiful Sistem Informasi Pemakaian Energi Listrik pada Kamar Kos Berbasis Mikrokontroller M68HC11. Jurusan Teknik Elektro. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang. 2002. Garbandana, Habib. Perancangan Sistem Monitoring Kualitas Daya Menggunakan Labview 8.6. Jurusan Teknik Elektro. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang. 20120.

BIODATA Irawan Dwi Utomo, lahir di Semarang tanggal 4 April 1988. Menempuh pendidikan dasar di SD Negeri Plamongan Sari 01, Semarang. Melanjutkan ke SLTP N 2 Semarang, Dan Pendidikan tingkat atas di SMU N 3 Semarang lulus tahun 2006. Dari tahun 2006 sampai saat ini masih menyelesaikan studi Strata-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang, konsentrasi Teknik Energi Listrik.

Menyetujui, Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Hermawan, DEA.

Iwan Setiawan, ST, MT.

NIP. 19600223 198602 1 001

NIP. 19730926 200012 1 001

Tanggal:____________

Tanggal:____________