Publisher

UMSUMS

Journal Emitor: Jurnal Teknik ElektroEmitor: Jurnal Teknik Elektro Abstract

Stabilitas tegangan merupakan kebutuhan dasar untuk memastikan peralatan listrik beroperasi secara aman, efisien, dan dengan risiko kerusakan permanen yang minimal. Gangguan overvoltage, baik yang disebabkan oleh anomali sistem distribusi, operasi switching, atau lonjakan transien, dapat secara signifikan memperpendek umur peralatan dan berpotensi menyebabkan kegagalan sistem. Oleh karena itu, penerapan mekanisme proteksi yang andal dan responsif sangat penting dalam instalasi listrik tegangan rendah. Penelitian ini menyajikan desain dan pengembangan sistem proteksi overvoltage fasa tunggal menggunakan mikrokontroler Arduino Uno yang dikombinasikan dengan skema relay tipe time-lag. Sistem yang diusulkan secara terus-menerus memantau tegangan input menggunakan sensor PZEM-004T AC yang mampu mengukur 80–260 V AC dengan transmisi data UART yang akurat ke kontroler. Mikrokontroler melakukan evaluasi real-time terhadap profil tegangan terhadap ambang proteksi yang dapat diatur, khususnya pada kisaran 192 V dan 231 V, untuk mendeteksi kondisi tegangan abnormal. Algoritma time-delay selektif diterapkan agar relay hanya memutus beban ketika kondisi overvoltage berlangsung lebih dari durasi tertentu, sehingga mampu menyaring lonjakan transien jangka pendek. Untuk meningkatkan interaksi pengguna dan kemampuan konfigurasi, prototipe dilengkapi dengan layar LCD I2C 16×2 dan tiga tombol push-button yang memungkinkan pengguna mengatur batas overvoltage, waktu tunda, dan offset kalibrasi. Fitur kalibrasi memungkinkan kompensasi penyimpangan pengukuran kecil dari modul PZEM-004T dibandingkan dengan meter referensi yang lebih akurat. Evaluasi eksperimental menunjukkan bahwa sistem beroperasi sesuai harapan, dengan pemutusan dan penyambungan kembali beban mengikuti parameter yang ditetapkan. Waktu trip yang diukur menunjukkan deviasi kurang dari 10% dari waktu tunda yang dikonfigurasi, dan kesalahan akurasi pembacaan tegangan berkurang menjadi di bawah 1% setelah kalibrasi. Hasil ini menunjukkan bahwa prototipe yang dikembangkan memberikan kinerja proteksi yang andal meskipun menggunakan komponen yang murah dan tersedia luas. Secara keseluruhan, karya ini memberikan solusi praktis, terjangkau, dan edukatif untuk memahami perilaku relay overvoltage dalam sistem proteksi listrik. Temuan ini menyoroti potensi sistem sebagai platform pembelajaran di lingkungan pendidikan vokasional dan sarjana teknik, sekaligus menawarkan kerangka kerja yang dapat dikembangkan lebih lanjut seperti integrasi dengan kemampuan pemantauan jarak jauh berbasis IoT.

Conclusion

Prototipe relay proteksi overvoltage berbasis Arduino Uno dengan mekanisme time-lag berhasil beroperasi sesuai karakteristik relay proteksi standar, mampu mendeteksi kondisi tegangan abnormal dan melakukan pemutusan beban secara otomatis, serta memulihkan operasi normal ketika tegangan kembali dalam batas yang diizinkan.Kinerja pengukuran sistem menunjukkan korelasi kuat dengan instrumen referensi, dengan kesalahan pembacaan tegangan kurang dari 1% setelah kalibrasi dan deviasi waktu trip kurang dari 10%, yang menunjukkan keandalan mekanisme proteksi.Desain dengan komponen murah, arsitektur sederhana, dan konfigurasi fleksibel ini menjadi media edukatif yang bermanfaat serta membuka peluang pengembangan lebih lanjut seperti integrasi IoT, sistem multi-fasa, dan fitur proteksi lonjakan tegangan.

Future Research

Pertama, perlu dikaji lebih dalam bagaimana sistem ini berperilaku saat diuji pada perangkat listrik nyata dengan variasi beban dinamis, seperti motor listrik atau peralatan rumah tangga, untuk mengetahui apakah respons relay tetap akurat dan stabil dalam kondisi riil. Kedua, penelitian lanjutan dapat merancang versi sistem yang mendukung sistem tiga fasa, sehingga dapat diterapkan pada instalasi industri, dengan pertanyaan penelitian: bagaimana algoritma time-lag dan deteksi overvoltage dapat dimodifikasi agar sesuai dengan ketidakseimbangan tegangan antar fasa? Ketiga, sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan modul komunikasi nirkabel seperti Wi-Fi atau LoRa untuk memungkinkan pemantauan dan pengaturan parameter dari jarak jauh secara real-time, serta menyimpan data historis tegangan untuk analisis tren gangguan, dengan fokus pada pertanyaan: sejauh mana integrasi IoT dapat meningkatkan responsibilitas dan prediktifitas sistem proteksi dalam skenario penggunaan sehari-hari?.

References

1. Protection System for High Voltage Electrical Appliances Against Over and Under Voltage Fluctuations... doi.org/10.1109/ICSCNA63714.2024.10864027Protection System for High Voltage Electrical Appliances Against Over and Under Voltage Fluctuations doi 10 1109 ICSCNA63714 2024 10864027
2. Signals | Free Full-Text | The Use of Instantaneous Overcurrent Relay in Determining the Threshold Current... doi.org/10.3390/signals4010007Signals Free Full Text The Use of Instantaneous Overcurrent Relay in Determining the Threshold Current doi 10 3390 signals4010007
3. Monitoring and Protection System for Overvoltage, Undervoltage and Unbalance Voltage | Jurnal Ecotipe... doi.org/10.33019/jurnalecotipe.v9i2.3092Monitoring and Protection System for Overvoltage Undervoltage and Unbalance Voltage Jurnal Ecotipe doi 10 33019 jurnalecotipe v9i2 3092
4. Emulations of Overvoltage and Overcurrent Relays In Transmission Lines | IEEE Conference Publication... doi.org/10.1109/UPEC55022.2022.9917757Emulations of Overvoltage and Overcurrent Relays In Transmission Lines IEEE Conference Publication doi 10 1109 UPEC55022 2022 9917757

Metadata

File size	1.31 MB
Pages	7
DMCA	Report