Harmonisa pada kWh

Harmonisa lebih dekat dan lebih dalam

kita telah pahami apa itu harmonisa, apa penyebabnya, dan akibat yang telah ditimbulkannya. Untuk memahami lebih jauh lagi agar kita mengetahui apa langkah-langkah tepat yang harus dilakukan dalam mengatahi problem harmonisa ini, baik dari sisi pemakai tenaga listrik maupun bagi penyedia tenaga listrik.

Untuk aplikasi nyata dibutuhkan suatu peralatan listrik yang mampu mengukur dan menghitung hamonisa yang terjadi. Pada umumnya peralatan listrik mampu mengukur dan mengitung harmonisa cukup mahal dibandingkan alat ukur tenaga listrik yang biasa. Oleh sebab itu dibuatlah aplikasi perangkat lunak simulasi (software) guna mampu memahami apa yang terjadi terhadap, tegangan, arus, dan power, serta arus neutral dan total harmonic distortion.

Software bisa didownload dengan gratis dengan menghubungi kami disini

.

 

Cara kerja software

dalam software terdapat 4 macam fungsi

1. Signal generator
2. Pengukuran rms per phasa dari arus dan tegangan
3. Pengukuran per phasa dan total dari daya
4. perhitungan hamonisa tegangan, arus, daya serta THD

Signal Generator :
Berfungsi untuk membangkitkan signal sinusoidal dalam rangka
F_Normal    = 50Hz
T_Normal    = 0.02
Harm_max    = 14
F_Sampling  = 0.5 kSps sampai 1000ksps
T_Sampling  = 1uS sampai 2ms
n_Sampling  = 30.000 sampling
SignalRms   = sett in Table
SignalAmp   = sqrt(2) * SignalRms
Signal      = SignalAmp * sin((2*pi*F(orde)* T_Sampling) – SudutGeser)
SignalFund. = Signal(0orde)
SignalHarm. = Signal(0orde)+Signal(1orde)+..+Signal(13orde)

Pengukuran :
tidak ada Low Pass Filter karena tidak ada nilai DC,
tidak ada High Pass Filter karena frekuensi dibawah 50Hz tidak di generate,
semua signal digenerate mengguankan maksimal 1000kSps degan
variable 64bit double precission floating point.

SpeedV,I,P  = maksimal 1000ksps
ValueV,I,P  = 64bit precission floating point (almost true value) ieee754-2008
Vn,In       = From Function Signal Generator
Vrms        = sqrt(sum(sqr(Vn))/n_Sampling)
Irms        = sqrt(sum(sqr(In))/n_Sampling)
P           = sum(Vn x In) / n_Sampling
P+          = if P>=0
P-          = if P<0
Ptotal      = P1+P2+P3 (1,2,3 = r,s,t = phase)
Ptotal+     = if Ptotal>=0
Ptotal-     = if Ptotal<0
P_Algo1     = Ptoal(+)
P_Algo2     = Ptoal(+) + PTotal(-)
P_Algo3     = Ptoal(+), Ptotal(-)
P_Algo4     = Ptoal(+) + abs(Ptotal(-))

Prhitungan :
sumber http://en.wikipedia.org/wiki/Total_harmonic_distortion
I_Neutral   = Signal(I1)+Signal(I2)+Signal(I3)
THD_Rms     = (sqr(rms2)+sqr(rms3)+sqr(rms4)+...+sqr(rms14))/sqr(rms1)
THD_Power   = (P_total – P(1)) / P(1)

keterangan
Tombol
[Open]      = membuka konfigurasi harmonisa arus dan tegangan
[Save]      = menyimpan konfigurasi harmonisa arus dan tegangan
[About]     = melihat informasi pembuat aplikasi ini
[Harm.]     = melakukan analisa Harmonisa
[Fund.]     = melakukan analisa pada frekuensi fundamental saja
[Update]    = untuk menyimpan nilai dari slider ke aktif table harmonisa

Slider
PF          = mengatur Power Factor (cosphi), nilai antara -1 sampai 1
    = mengatur nilai tegangan dan arus pada tabel harmonisa. dengan cara klik terlebih dahulu nilai arus atau tegangan (volt dan ampere)
            = nilai tegangan 0 V sampai 300 V
            = nilai arus 0 A sampai 50 A
Fsampl.     = mengatur jumlah frekuensi sampling 0.5 kHz sampai 1000 kHz

Cara pengoreasian

1. Jalankan apllikasi
2. terdapat nilai standard
   1. PF = 0.9
   2. Fsampling = 600 kHz
   3. Table Harmonisa Random
3. Jika ingin membuka konfigurasi harmonisa yang sudah silahkan tekan [Open]
4. Kemudian lakukan analisa frekuensi fundamental dengan menekan [Fund.]
5. Kemudian lakukan analisa frekuensi harmonisa dengan menekan [Harm.]
6. tunggu sebentar
7. Lihat hasil dari simulasi resume di text sebelah kanan
8. jika ingin melihat lebih detail terdapat di tab [THD]

Uji coba

1. Kondisi Setimbang
   1. VR=VS=VT = 218.92 V
   2. IR=IS=IT = 25 A  
2. Kondisi Tidak Setimbang
   1. VR=206.76 V ; VS=202.71 V ; VT=218.93 V
   2. IR=12.84 A; IS=3.38 A; IT=25A

           masing-masing di ujicoba dengan CosPhi 1,0.85,0.5,-0.5,-0.85,-1
      dan diperoleh signal dan analisa

1. 1. Gambar Signal Fundamental, Harmonisa Ringan, Harmonisa Berat
   2. Result kesimpulan Fundamental, Harmonisa Ringan, Harmonisa Berat
   3. THD Harmonisa Ringan, Harmonisa Berat

Hasil ujicoba ada di file
setimbang.rar
tdksetimbang.rar
dan tool software ada di software.rar

Analisa dari hasil uji
Terlihat dari hasil uji bahwa jika kita bandingkan antara fundamental dengan harmonisa ringan dan fundamental berat pada beban setimbang

1. Sudut fasa, pada fundamental terlihat benar sesuai hitungan pada umumnya, dan untuk harmonisa ringan sudut fasa bergeser sedikit, namun untuk harmonisa berat mengalami sudut fasa rang random susah di prediksi

2. Arus phase, melampau secara drastis nilai rms dari fundamental pada harmonisa berat, namun relatif kecil untuk harmonisa ringan

3. Arus Neutral, pada fundamental selalu menghasilkan nilai 0, artinya tidak ada arus yang mengalir pada kawat neutral, namun untuk harmonisa ringan muncul namun tidak significant, pada harmonisa berat muncul arus neutral yang relative cukup tinggi, dan sebagian ada yang melampau batas dari arus tertinggi pada beban tidak setimbang

4. Nilai THD, tidak dipengaruhi terhadap cosphi dari software simulasi dan untuk beban setimbang harmonisa berat mencapai 0.2894, dan harmonisa ringan 0.0073, fundamental adalah 0. Sedangkan untuk beban tidak setimbang harmonisa berat mencapai 0.5392, dan harmonisa ringan 0.0136

Kesimpulan dan komentar:

1. Harmonisa akan menggeser sudut fasa dari peralatan pengukuran, baik CT mapun kWh meter. Dalam standarisasi kWh meter di Indonesia yang ada sampai sekarang tidak ada pengetesan alat uji menggunakan harmonisa. Hampir semua CT akan mengalami penggeseran, namun hal ini tidak mempengaruhi ualitas CT, karena CT diuji dalam kondisi lingkungan yang fundamental

2. Pada kondisi harmonisa berat, alat ukur akan menghasilkan sudut pasor yang random, hal ini dikarenakan sensing DSP zero crossing didalam alat ukur, yang akan mendeteksi sangat sederhana, sehingga hasil data instantaneous akan susah sekali dicari kebenaran cross product untuk menghasilkan daya terpakai saat ini P = Vrms x Irms x Cos(sudut) karena akan menjadi tidak sama

3. Pada kondisi harmonisa berat dan beba tidak setimbang, arus neutral akan mengalami pembeban yang besar, sehingga harus diantisipasi agar tidak terjadi kebakaran dari bus-barr neutral ini

4. Semakin besar THD semakin buruk kualitas tenaga listrik.

Saran dan Pesan

1. belum dilakukan uji dengan mengganti kecepatan sampling yang berbeda-beda, hasil test diatas mengguankan kecepatan smapling 600kSps

Mochammad Nu’man
mnuman@fulindo.co.id