f u l i n d o

Algoritma Tagihan kWh

Algoritma Tagihan kWh

Algoritma Tagihan kWh

Mana yang harus ditagihkan P+ atau P- ?

Pendahuluan    

Kita sudah memahami keunggulan dari kWh meter elektronik (ME) dibanding kWh meter elektromekanik (EM), banyak manfaat dari ME dibanding EM, baik dari segi berat yang relatif ringan, dari segi material yang hampir tidak ada komponen yang mudah berubah nilainya ketika bergerak (delivery, pemasukan dalam dus, pengeluaran dari dus) sehingga bisa dipastikan kondisi diterima dipelanggan sama persis seperti keluar dari pabrikan.

Keunggulan ME lain adalah kemampuan pengukuran yang multi-measurement, penyimpanan data-data pengukuran, dan yang cukup bermanfaat adalah, mudah mendownload data secara direct maupun remote (dalam kasus ini adalah Remote reading).

Namun dari ke handalan-kehandalan tersebut diatas, para penyedia energi dan pengguna energi dituntut harus memahami konsep ME dalam hal kekomplex-annya dan kecanggihannya dibanding EM. Dalam artikel ini penulis ingin mengacu ke masalah Daya Plus (P+), Daya Minus (P-) yang ada didalam ME yang tidak ditemukan didalam EM. P+ dan P- sempat menjadi hot issu ditahun 2007 di PLN setelah PLN menginstall lebih dari 1000 unit ME di seluruh indonesia, manakah yang layak ditagihkan P+ saja atau P- juga, atau bagaimana ?

Permasalahan

Telah diketahui para manufacturer ME telah memisahkan nilai P+ dan P- dan menawarkan proses perhitungan yang dinamis, sering disebut Algo (Algoritma), yakni :
 

  1. Algo1 = P+ saja
  2. Algo2 = (P+) + (P-), ferraris P+ selalu bernilai positif, P- selalu bernilai negatif
  3. Algo3 = (P+) dan P(-), algoritma yang ambigu, namun menawarkan 2 nilai terpisah
  4. Algo4 = (P+) + absolute(P-), nilai Absolut.

Untuk tiap-tiap pelanggan mengguankan beban yang bervariatif, beban yang bervariatif ini bisa dikategorikan terhadap, ada yang harmonisa kecil, harmonisa tinggi, namun kali ini penulias memfokuskan beban dengan cosphi dibawah 0.9 atau diatas 0.9, dan beban seimbang atau tidak seimbang. bisa dikatakan tidak ada pelanggan tiga phase yang sempurna menggunakan arus secara seimbang, dalam kurun waktu yang relatif lama, dan dengan cosphi 1.

Tujuan

Penulis dalam menganalisa permasalahan ini (yakni apakah P+, atau P-) membuat simulasi software yang berfungsi untuk meunjukkan kondisi terendah dari ME, yakni analisa sinyal Listrik. Telah diketahui bahwa sinyal listrik adalah pasti benar, dan sinyal itulah yang timbul karena pemakaian tenaga listrik oleh pengguna listrik. Dari data-data yang patut diukur tersebut (yakni sinyal) listrik penulis menggunakan konsep pengukuran yang cukup sederhana. Yakni

  1. Membangkitkan sinya Listrik
  2. Mengukur sinyal Listrik

keterangan lengkap tentang software simulasi tersebut ada dalam artikel yang berbeda.

Persiapan dan cara kerja

1. Membangkitkan sinyal Listrik Fundamental frekeunsi 50Hz

Parameter yang di setting adalah : V1,V2,V3 dan I1,I2,I3, serta Cosphi dengan memasukkan nilai RMS dari software pada frekuensi fundamental, namun dalam pembangkit sinyal dilakukan formula Amplitude x sinus(derajat)

sehingga dilakkukan formula sebagi berikut :

Vrms           = input dari pengguna software
Vamplitudo     = Va = Vrms x akarkuadrat(2)
Ffundamental   = F  = 50Hz
Fsampling      = Fs = 600kSps
Tsampling      = Ts = 1/600.000
nSampling      = ns = sampling ke-n, n= 1...30.000
geser_sudut    = R=0, S=120, T=240.
degree_Cosphi  = dc = selisih sudut I terhadap Tegangan
Vsampling      = Vn = tegangan sampling ke-n
Vn = Va x sinus((2 x pi x F x (ns x Ts)) + geser_ sudut)

terjadi juga pada arus, yakni
In = Ia x sinus((2 x pi x F x (ns x Ts)) + (dc + geser_sudut))

sehingga bisa dibangkitkan sinyal digital untuk R,S,T

2. Melakukan pengukuran

Dari data sinyal digital diatas dilakukan pengukuran dan pengalian untuk mendapatkan sinyal daya

Pn   = Vn x In, terjadi untuk R,S,T
P    = integral(Pn x Ts), n=1..30000, luasan dari sinyal daya
     = (P1+P2+...P30000) / 30000
P+   = jika persampling (n) nilai P>=0
P-   = jika persampling (n) nilai P<0

Arus Neutral   = IN = IR+IS+IT
INn            = IRn + ISn + ITn
INrms          = akarkuadrat(sigma(kuadrat(INn))/30000)
n              = 1..30000

dari rumusan-rumasn diatas dilakukan pembambilan data, dan sekaligus dianalisa.

 

Percobaan dan Analisa data

Kondisi #1

  1. Tegangan tidak seimbang
  2. Arus tidak seimbang
  3. CosPhi 0.9


gambar 1
Tampilan software dengan gambar sinyal Vr,Vs,Vt, Ir,Is,It
tidak ada analisa harmonisa, yang ada sinyal fundamental 50Hz


gambar 2
Tampilan software dengan hasil analisa signal (dalam tab THD)
tidak ada analisa harmonisa, yang ada sinyal fundamental 50Hz

 

dari data tampak settingan
Vr=212.68V, Vs=213.68V, Vt=214.68V
Ir= 12.68A, Is= 13.68A, It= 14.68A
CosPhi = 0.9

tampak menghasilkan nilai perhitungan
          Tegangan       Arus
Rms1    : 212.68 V       12.68 A
Rms2    : 213.68 V       13.68 A
Rms3    : 214.68 V       14.68 A
          (+)            (-)
Daya1   : 2.4526 kW      -0.0257 kW
Daya2   : 2.6585 kW      -0.0279 kW
Daya3   : 2.8663 kW      -0.0301 kW

P_algo1 : 7.9774 kW                    (Positif)
P_algo2 : 7.8937 kW                    (Ferraris)
P_algo3 : 7.9774 kW      -0.084 kW
P_algo4 : 8.061 kW                     (Absolute)

INeut.  : 1.7321 A
THD     : 0

dan nilai pengukuran per sinyal
     P1         P2         P3         PTotal
     02.43 kW | 02.63 kW | 02.84 kW | 07.89 kW

Dari analisa pengukuran sinyal, perhitungan sinyal per sampling diperoleh nilai daya adalah 7.89 kW dimana perhitungan ini sama percis seperti perhitungan Algo2 yakni 7.8937 kW. Coba perhatikan gambar dibawah ini.


gambar 3
Tampilan software dengan gambar sinyal Vr,Vs,Vt, Ir,Is,It,
Pr,Ps,Pt, nampak juga P+, dan P- serta PTotal
tidak ada analisa harmonisa, yang ada sinyal fundamental 50Hz

P- dihasilkan dari perkalian Vn x In persample dengan nilai dibawah 0 (nol). Sedangkan P+ dihasilkan dari perkalian Vn x In persample dengan nilai diatas 0 (nol).

Informasi yang bisa ditarik dari kodisi 1

  1. Tegangan tidak seimbang dengan selisih 1V sampai 2 Volt
  2. Arus tidak seimbang dengan selisih 1A sampai 3 Ampere
  3. Cosphi bagus yakni diatas 0.85, tepatnya 0.9
  4. Muncul P+ dan P- tidak bernilai 0 (nol)
  5. Ineutral muncul

 

Kondisi #2

  1. Tegangan seimbang
  2. Arus seimbang
  3. CosPhi 0.9


gambar 4
Tampilan software dengan gambar sinyal Vr,Vs,Vt, Ir,Is,It,
Pr,Ps,Pt, nampak juga P+, dan P- serta PTotal
tidak ada analisa harmonisa, yang ada sinyal fundamental 50Hz

Tampak terlihat settingan
Vr=Vs=Vt = 218.92V
Ir=Is=It = 25A
Cosphi 0.9

hasil pengukuran
          Tegangan       Arus
Rms1    : 218.92 V       25 A
Rms2    : 218.93 V       25 A
Rms3    : 218.93 V       25 A
          (+)            (-)
Daya1   : 4.9779 kW      -0.0522 kW
Daya2   : 4.9781 kW      -0.0522 kW
Daya3   : 4.9782 kW      -0.0522 kW

P_algo1 : 14.9342 kW                   (Positif)
P_algo2 : 14.7776 kW                   (Ferraris)
P_algo3 : 14.9342 kW     -0.157 kW
P_algo4 : 15.0908 kW                   (Absolute)

INeut.  : 0 A
THD     : 0

P+ dan P- bernilai tidak Nol, dan Informasi yang ditarik dari dari kondisi 2 adalah :

  1. Tegangan seimbang, Arus seimbang
  2. Cosphi 0.9
  3. muncul P+ dan P- tidak bernilai 0 (nol)
  4. Ineutral 0 (nol)

 

Kondisi #3

  1. Tegangan seimbang
  2. Arus seimbang
  3. CosPhi 1


gambar 5
Tampilan software dengan gambar sinyal Vr,Vs,Vt, Ir,Is,It,
Pr,Ps,Pt, nampak juga P+, Ptotal, tidak nampak P-
tidak ada analisa harmonisa, yang ada sinyal fundamental 50Hz


data yang bisa ditarik dari kondisi 3 adalah

  1. tegangan seimbang
  2. arus seimbang
  3. CosPhi 1
  4. P+ muncul nilai, dan P- bernilai 0(nol)
  5. Ineutral juga bernilai 0(nol)

 

Kesimpulan

dari kondisi 1,2,3 bisa ditarik kesimpulan, yakni

  1. Dalam kondisi seimbang maupun tidak setimbang, jika cosphi tidak samadengan 1, maka potensi timbul P- tidak sama dengan 0(nol)
  2. dalam perhitungan signal kondisi 1 tampak nilai perhitungan adalah sama sepertiperhitungan ferraris, hal ini juga terjadi pada kondisi 2, dan 3
  3. kondisi tidak seimbang akan menjadikan munculnya Ineutral sebagai kompensiasi, yakni terjadi di kondisi 1, sedangkan kondisi 2, dan 3 tidak terjadi Ineutral.

Komentar Kesimpulan:

  1. setiap ME dalam mengukur cukuplah mudah, karena dengan teknologi ADC dan DSP
  2. Kondisi pemakian beban terimplementasi terhadap bentuk sinyal baik tegangan maupun arus yang diukur oleh ME
  3. dari analisa sinyal, perkalian dan Dsp perhitungan algo2 atau ferraris adalah yang muncul
  4. munculnya P- bukan berarti pelanggan mengirim energi ke PLN, namun dari hasil perkalian Vn dan In

 

Saran

  1. kWh seharusnya ditagihkan sesuai Algo2 (ferraris), bukan Algo1, 3,4
  2. Tidak ada dasar menagihkan secara Algo4 (Absolute), begitu juga Algo1 (positif) dari point view sinyal. karena perhitungan power secara sinyal semua di-ukur, dan dihitung persample secara komponen terkecil yakni nilai Vn dan In.
  3. Algo 3 adalah suatu alternatif untuk menghadapi kondisi pelanggan yang beragam, sebagai bahan analisa, namun jika pelanggan normal-normal saja sebaiknya ditagihkan algo2.
  4. Dan Algo3 adalah sebagai modal analisa jika terjadi penyimpangan. Namun tagihan tetap Algo2 Ferraris.

Komentar, saran dari artikel ini atau ingin mendapatkan software simulasi tersebut silahkan mengirim email ke

Mochammad Nu'man
mnuman@fulindo.co.id

 

Popular Articles

Tags

kwh-meter algoritma-tagihan harmonisa