MAKALAH PRESENTASI DASAR TEKNIK ELEKTRO Power Line Carrier (PLC) Oleh : 1. Akmal Husaimi (02) 2. Dayinta Dwi Tanaya (04) 3. Haidar Achmad (11) 4. Mamluatus Sa’adah (15) 5. Wahyuni Ika Lestari (23) PROGRAM STUDI JARINGAN TELEKOMUNIKASI DIGITAL JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MALANG 2017 1 DAFTAR ISI Halaman COVER ……………………………………………...…………………... 1 DAFTAR ISI ……….…………………………………………………….. 2 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang …..…………………………………… 3 1.2. Pengamatan Sistem ………………………………… 4 1.2. Sejarah PLC ……………………………………… 4 BAB II PEMBAHASAN 2.1. Sistem Telekomunikasi ……………………………………. 6 2.1.1. Pengertian Telekomunikasi Secara Umum ……………. 6 2.1.2. Konsep Dasar PLC ………………………………. 6 2.2 Blok Diagram Rangkaian Sistem PLC dan Penjelasannya … 8 2.3 Distribusi Jala-Jala Listrik PLN………………………...…… 8 2.4. Modulasi ……………………………………………...…… 11 2.2.1. Teknik Modulasi pada Proses PLC …………….......... 11 2.5. Piranti Pendukung Sistem PLC ………………………...…… 12 2.5.1 Kapasitor Kopling (CC) ………………………….... 14 2.5.2 Wave Trap/Line Trap …………………………….... 16 2.5.3 Line Matching Unit (LMU) …………………………. 19 2.5.4 Protective Device (PD) ………………………………... 20 2.6 Kelebihan PLC (Power Line Carrier) ……………...…… 21 2.7 Kelebihan PLC (Power Line Carrier) ……………...…… 21 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ………………………………………………... 23 3.2 Saran ………………………………………………............. 23 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………….......... 24 LAMPIRAN ……………………………………………….......... 24 2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan energi listrik selama ini selalu meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan meningkatnya pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan masyarakat. Perkembangan permintaan energi listrik tersebut perlu diimbangi dengan peningkatan pembangkit energi listrik dan kemampuan infrastruktur yang ada, sehingga penyaluran energi listrik ke konsumen berjalan lancar dengan kualitas penyaluran energi listrik yang memenuhi standar. Perkembangan sistem tenaga listrik terdiri dari perkembangan beban dan perkembangan pembangkitan. Perkembangan pemakaian tenaga listrik dapat disebabkan antara lain : a. Perkembangan industri yang makin maju dengan pesat. b. Pertambahan penduduk yang dengan sendirinya menyebabkan bertambahnya pemakaian listrik. c. Peralatan yang membutuhkan tenaga listrik semakin bertambah. Karena bertambahnya beban, maka mesin pembangkit yang digunakan tidak cukup hanya sebuah saja. Dengan beroperasinya lebih dari satu mesin, maka diperlukan peranan pengontrolan yang lebih baik dan lebih banyak operator, dan dipastikan akan muncul masalah koordinasi mesin pembangkit. Ada beberapa alternatif yang mungkin dikembangkan untuk memenuhi tuntutan tersebut, salah satu diantaranya adalah aplikasi teknologi nirkabel misalnya dengan wireless atau gelombang radio. Salah satu alternatif lain yang mungkin untuk dikembangkan adalah Power Line Carrier (PLC). Alternatif ini merupakan salah satu bentuk teknologi informasi melalui jaringan listrik. Hal ini tentu saja sangat dimungkinkan oleh karena energi listrik merupakan komponen utama dalam menjalankan perangkat elektronik dan peralatan komunikasi lainnya. Sehingga dapat dikatakan bahwa infrastruktur IT hanya bisa dibangun pada suatu daerah jika pada daerah itu sudah ada jaringan listrik dan sangat dimungkinkan aplikasi PLC dapat memenuhi kebutuhan informasi seluruh masyarakat di tanah air tanpa terkecuali. 3 1.2 Pengamatan Sistem Pada suatu sistem jaringan listrik yang luas, untuk mendapatkan hasil koordinasi yang optimal, maka sangat diperlukan untuk melakukan pengamatan pada pusat beban dan pusat pembangkit. Untuk dapat mengkoordinasikan hal tersebut, diperlukan sarana komunikasi yang dapat mengatur seoptimal mungkin pembangkitan energi listrik yang sesuai dengan permintaan. Sebab energi listrik yang dibangkitkan oleh pusat - pusat listrik, tidak dapat disimpan, pad ahal berubah - ubah setiap saat. Telekomunikasi adalah suatu sarana yang sangat dibutuhkan dan tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem pengaturan tenaga listrik secara terpusat. Sarana telekomunikasi diperlukan untuk menerima informasi dan menyalurkan perintah dari dan ke pusat pembangkit dan gardu induk. Salah satu jenis peralatan telekomunikasi yang dipergunakan oleh PT PLN (Persero) untuk keperluan tersebut adalah power line carrier (PLC). PLC digunakan untuk keperluan hubungan komunikasi antar gardu induk/pembangkit dan pusat pengatur beban, serta untuk keperluan media transmisi data untuk teleinformasi data. PLC juga digunakan untuk keperluan sistem teleproteksi yang dihubungkan dengan sistem pengaman listrik pada rele jarak. Apabila terjadi gangguan pada zona transmisi/penghantar yang menghubungkan dua gardu induk, maka rele jarak akan merasakan adanya gangguan tersebut untuk selanjutnya akan memproses bekerjanya pemutus tenaga (CB) di kedua sisi akan lepas. PLC menggunakan saluran transmisi tenaga listrik tiga phasa sebagai medium perambatan sinyal pembawa yang mengandung informasi. Untuk mentransmisikan sinyal pembawa yang berfrekuensi tersebut menuju tempat yang telah ditentukan, maka suatu jalur komunikasi PLC harus dibentuk pada jaringan tenaga listrik. 1.3 Sejarah PLC Pemain utama dalam telekomunikasi powerline ini adalah Norweb (anak Perusahaan United Utilities PLC, London), dan terutama adalah seorang stafnya yaitu Dr. Paul Brown.Pada tahun 1991, Dr. Brown ditunjuk untuk memimpin grup riset kecil pada Open University di Inggris untuk menyelidiki kelayakan telekomunikasi melalui kabel listrik. Dia menemukan bahwa di masa lalu banyak insinyur yang telah berjuang dengan ide-ide yang sama tetapi gagal karena noise. Setiap kali listrik dinyalakan, sejumlah besar gelombang disturbansi listrik melewati kabel dan mengubah setiap transmisi data secara simultan. 4 Dr. Brown dan rekan-rekan tim risetnya menemukan suatu ide menggunakan sinyal-sinyal pada frekuensi tinggi diatas frekuensi yang secara potensial mengubah noise. Meskipun begitu, hal ini juga ada masalahnya. Sinyal-sinyal frekuensi tinggi tidak mampu berjalan cukup jauh dan gaung atau pantulan dalam sistem dapat secara efektif menenggelamkan sinyal-sinyal itu. Tim riset memutuskan untuk menggunakan lebih dari satu frekuensi dan mengirim data dalam bentuk paket-paket diskrit yang dipandu oleh beberapa bentuk sistem pensinyalan. Pengujian dan penyempurnaan sistem ini dihasilkan pada uji coba proyek pilot dimana sekolah-sekolah dasar di Manchester telah mempunyai sambungan Internet dengan laju 1 Mbps (hampir 10 kali lebih cepat dari sambungan-sambungan ISDN yang telah ada). 5 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sistem Telekomunikasi 2.1.1 Pengertian Telekomunikasi Secara Umum Telekomunikasi adalah suatu sarana yang sangat dibutuhkan dan tidak dapat dipisahkan dari suatu sistem pengaturan tenaga listrik secara terpusat. Sarana telekomunikasi diperlukan untuk menerima informasi dan menyalurkan perintah dari pusat dan ke pusat serta pembangkit dan gardu induk. Salah satu jenis peralatan telekomunikasi yang dipergunakan oleh PT PLN (Persero) untuk keperluan tersebut adalah power line carrier (PLC). 2.1.2 Konsep Dasar Konsep dasar PLC adalah menumpangkan sinyal data pada jaringan listrik dengan teknik modulasi. Jaringan listrik di Indonesia menggunakan frekuensi 50 Hz, sedangkan sinyal data yang dimasukkan ke dalam jaringan listrik tersebut memiliki frekuensi sepuluh juta kali lebih besar, yaitu 500 MHz, sehingga tidak terjadi kondisi saling melemahkan. Hal ini dilakukan di gardu listrik distribusi (distribution substation) yang bertegangan rendah 220 volt. Listrik yang masuk ke konsumen, kemudian akan dipisahkan kembali antara sinyal listrik dengan sinyal data. Pada gardu distribusi, tegangan tinggi diturunkan tegangannya dan terhubung dengan infrastruktur komunikasi, baik berupa fiber, kabel coax, jaringan nirkabel, maupun jaringan satelit. Repeater dipasang setiap jarak sekitar 300 meter, untuk memperkuat dan menggenerate kembali sinyal yang ditransmisikan. Pada sisi pelanggan akhir dari jaringan, CAU (Customer Acces Units) menghubungkan peralatan pengguna apakah itu telpon, komputer atau yang lainnya, ke jaringan kabel listrik utama. CAU ini juga sebagai unit-unit pengkondisi yang berfungsi untuk mengisolasi secara elektrik peralatan-peralatan pengguna dari kabel listrik utama, juga untuk mengekstraksi sinyal data dari arus listrik. CAU ini dihubungkan ke infrastruktur komunikasi yang merupakan tegangan rendah induk (240-415 volt). Pada substasiun listrik dimana jaringan distribusi tegangan rendah berasal, sinyal-sinyal diinjeksikan ke dalam jaringan tegangan rendah dari jaringan data konvensional eksternal (kabel tembaga koaksial, kabel optik fiber, jaringan nirkabel, atau bahkan jaringan satelit). Jadi meskipun komunikasi data dapat dipropagasi melalui kabel listrik, beberapa jaringan konvensional harus tetap ada atau diinstal ke substasiun. Sampai saat 6 ini belum ada metoda yang ditemukan untuk melakukan propagasi sinyal-sinyal data melalui jaringan tegangan tinggi (> 415 volt). Secara khusus, frekuensi sinyal daya listrik adalah dalam range 50/60Hz. Dengan pengkondisian, sinyal-sinyal data ini dinaikkan ke frekuensi ultra tinggi dalam range 500/600MHz, sehingga data dapat dilapiskan ke atas kabel utama listrik tanpa terjadi kondisi saling melemahkan. Interferensi diminimalkan dengan memecah arus data ke bentuk paket-paket sebelum diinjeksikan ke dalam jaringan listrik. Sistem komersial dapat menawarkan laju data digital dalam kecepatan kelipatan lebih dari 32 kbps ke maksimum arus yang diperkirakan mencapai 1 Mbps. Laju data ini relatif sangat stabil, bebas dari noise dan menawarkan spektrum-spektrum yang dapat digunaan dalam range 6 dan 10 MHz ke para pelanggan akhir dari jaringan distribusi dan kira-kira spektrum 20 MHz ke para pelanggan yang lebih dekat dengan substasiun. Nilai tambah bagi perusahaan-perusahaan listrik adalah bahwa sekali teknologi ini diimplementasikan akan memungkinkan mereka untuk memperoleh nilai tambah ke jaringan mereka sendiri dengan berkemampuan untuk membaca meteran listrik pintar dan mampu menyediakan peranti pengelolaan demand/supply cerdas yang memberi kemampuan pada perusahaan dalam mengimplementasikan sistem tarif yang inovatif ataupun sistem reward energi yang lain. Transmisi data menggunakan pembawa pada frekuensi tinggi pada jala - jala listrik AC. Pada jala - jala listrik yang dapat disisipkan paket data dan suara dalam gelombang listrik AC yang frekuensinya lebih rendah dibandingkan gelombang listrik AC. Pada satu jala - jala listrik seolah-olah terdapat dua kabel yang berbeda, kabel pertama terdapat daya, kabel yang lainnya digunakan untuk transmisi data (Marzuki, 2008). 7 2.2 Blok Diagram Rangkaian Sistem PLC dan penjelasannya System PLC berfungsi untuk melakukan komunikasi antara pembangkit ke gardu induk ataupun sebaliknya melalui jalur saluran udara tegangan tinggi. Cara kerjanya dimulai dari saklar substation, saklar substation 1 dihubungkan ke pembangkit dan saklar substation 2 dihubungkan ke gardu induk 2. Kemudian, line trap akan memblok frekuensi tinggi dari PLC agar tidak masuk pada gardu induk dan line trap ini hanya meloloskan sinyal frekuesi 50Hz-60Hz dari pembangkit. Kemudian kabel jalajala listrik yang tersambung ke saluran udara tegangan tinggi (SUTT) menjadi tempat sinyal carrier tersebut dan pada kabel jala-jala listrik inilah terjadi proses penumpangan sinyal, antara sinyal frekuensi 50Hz-60Hz dengan sinyal frekuensi tinggi yang berasal dari PLC. Antara terminal PLC dengan kabel jala-jala listrik tersebut terdapat Coupling Capacitor yang berfungsi memblok tegangan tinggi dari saluran udara tegangan tinggi agar tidak masuk ke dalam peralatan PLC. Setelah terminal PLC juga terdapat Coupling device atau LMU. Pada LMU ini terjadi proses menyamakan impedansi antara impedansi saluran (400 ohm atau 600 ohm) dengan impedansi PLC (75 ohm, 125 ohm, 150 ohm) agar sinyal informasi yang termodulasi dari PLC tersebut dapat ditumpangkan ke jala-jala listrik dan tidak terjadi daya pantul dalam proses komunikasi untuk kemudian dikirim ke gardu induk. Sinyal yang terdapat di jala-jala listrik tersebut setelah mengalami proses penumpangan sinyal, kemudian ditransmisikan dan diterima pada sisi receiver dan sinyal tersebut dipisahkan kembali menjadi sinyal berfrekuensi rendah 50-60 Hz di loloskan ke GI melalui line trap receiver (terdapat filter LPF didalamnya) dan sinyal berfrekuensi tinggi yang berisi data dilalukan ke PLC yang sebelumnya melalui coupling capasitor yang bertindak sebagai filter HPF pada sisi receiver. Pada PLC di sisi receiver terjadilah proses demodulasi untuk memperoleh sinyal informasi aslinya 8 dari transmitter. Di dalam PLC transmitter maupun receiver tersebut terdapat modem berupa modulator dan demodulator. Pada sisi transmitter , modem tersebut digunakan dalam proses modulasi sinyal sedangkan pada sisi receiver , modem tersebut digunakan dalam proses demodulasi sinyal. Hasil demodulasi itulah yang disebut sebagai sinyal komunikasi antara GI-pembangkit ataupun sebaliknya. Intinya untuk proses modulasi dan demodulasi sinyal, dilakukan pada PLC yang didalamnya terdapat modulator dan demodulator serta terdapat filter LPF dan HPF yang digunakan untuk menentukan frekuensi yang akan digunakan. Untuk jenis modulasinya sendiri, kami menggunakan teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying). Secara singkatnya, dapat dilihat pada gambar dan penjelasan dibawah ini: 1. PLCC Terminal = Suara dan Data Diterjemahkan menjadi High Frequency Carrier. Daya Output = 10 ke 80W 1. Mode operasi: Single Side Band ditekan Carrier 2. Rentang frekuensi: 40 sampai 500kHz (diprogram dalam 4 kHz) 3. AF Bandwidth: 4 kHz (Speech band = 300-3400 Hz) 4. Transmitter RF output daya: 40W (46 dBm) 5. Selektivitas Penerima : 70dB (300Hz dari batas band) 6. Gambar penolakan Penerima> 80 dB 2. LMU (Line Matching Unit) = Untuk pencocokan impedansi antara garis dan kabel koaksial, perlindungan tegangan tinggi termasuk perangkat seperti drainase coil (20mH), keringanan arrestor (500V) dan saklar bumi. 9 3. Coupling Capacitor (C.C) = pembawa Pasangan frekuensi tinggi dengan Power Line (4000 to10000pF) 4. Line Trap (L.T) = Jangan biarkan HF carrier yang ditransmisikan untuk masuk dalam sub-stasiun. (L = 0,5 sampai 2mH) Dengan Jalur keluar HF carrier perangkap mendapatkan sampingan melewati beberapa jalur lain di bar bus yang sama dan dapat bocor ke tanah. 5. PLC Terminal 2.3 Distribusi Jala-Jala Listrik PLN Pengiriman daya listrik pada perumahan melalui tiga tahapan, yaitu tahapan pembangkitan, transmisi dan distribusi. Untuk mengurangi berkurangnya arus saat proses pendistribusian karena derau, maka tegangan dinaikan dengan menggunakan transformator. Proses ini menyebabkan pada masing-masing tahapan memiliki level tegangan yang berbeda-beda. Gambar 3. Diagram Sistem Tenaga Listrik (Marzuki,2008). Berdasarkan Gambar 3 dapat diketahui lokasi penempatan filter data untuk mendistribusikan data-data dari pelanggan ke kantor pusat PLN melalui kabel tembaga koaksial, kabel fiber, atau bahkan jaringan satelit. Contoh penggunaan PLC seperti terlihat pada Gambar 4. Modem pada PLC berada di Gardu Induk dikarenakan kedua sinyal (informasi dan carrier) ada di tempat tersebut dan kedua sinyal tersebut berdekatan sehingga mudah diproses. 10 Gambar 4. Skema Modulator - Demodulator PLC (Tosaphol, 2011). 2.4 Modulasi 2.4.1 Teknik Modulasi pada PLC Pada dasarnya, PLC bekerja dengan menempatkan (superimpossed) sinyal analog di atas standar frekuensi tegangan 50 Hz atau 60 Hz, ini berarti yang lebih tinggi dapat digunakan untuk transmisi dan pertukaran data. Jadi, PLC dapat menggunakan frekuensi radio (RF) yang dikirimkan melalui tegangan AC. Frekuensi khusus ini dimodulasi oleh pemancar dan didemodulasi disisi penerima. Teknik modulasi sinyal diterapkan disisi modulator dan demodulator. Dalam kasus ini, modulasi diperlukan sebagai teknik untuk mengubah data digital ke bentuk analog, sehingga sinyal dapat ditransmisikan melalui saluran. Pada ujung yang lain, dipergunakan demodulator yang mengubah kembali sinyal analog menjadi data digital. Teknik modulasi dan demodulasi pada aplikasi target dan memiliki keuntungan tertentu. Frekuensi Shift Keying (FSK) adalah salah satu teknik modulasi dan demodulasi. FSK, menerapkan frekuensi sinyal pembawa bervariasi untuk merepresentasikan biner 1 dan 0. Sistem FSK bekerja half-duplex dengan menggunakan 8 saluran komunikasi, yang memungkinkan implementasi 4 baudrate (600Hz, 1.2 KHz, 2.4 Khz, dan 4.8 Khz). Oleh karena itu,dengan menggunakan band VLF ( Very Low Frequency) membuat sistem ini dapat bekerja secara optimal. Menggunakan teknik FSK untuk mencapai kecepatan data tinggi tidak dianjurkan, karena nilai kecepatan data (baud rates) adalah linear dengan nilai peningkatan bandwith. Namun, sangat cocok untuk komunikasi data rendah dibawah 1 Mbps. 11 Untuk mencapai kecepatan data yang lebih tinggi dari 10 Mbps, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) dipilih sebagai teknik modulasi dan demodulasi yang dikenal. Sistem ini bekerja pada HF band, kuat terhadap berbagai macam gangguan dan mendukung kecepatan akses data. Gambar dibawah menunjukkan skema OFDM dimana data ditransmisikan dengan sub carrier narrowband yang dimodifikasi menggunakan Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Setiap sub saluran dimodulasi dengan simbol terpisah (C1, C2, .., Cn-1, Cn), sehingga efisiensi saluran dapat ditingkatkan karena semua saluran frekuensi submultiplexing menggunakan skema OFDM. Pada pemancar, data ditransformasikan ke dalam domain-waktu menggunakan sistem Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), dan kemudian ditransmisikan dan diubah kembali ke domain-frekuensi menggunakan Fast Fourier Transform (FFT) pada penerima. Jumlah total poin dalam IFFT dan FFT adalah sama dengan jumlah sub-carrier. 2.5 Piranti Pendukung Sistem PLC Untuk menyempurnakan jalur komunikasi pada saluran tenaga listrik tersebut dibutuhkan peralatan saluran yang terdiri dari wave trap, kapasitor kopling, line matching unit dan protective device, yang keempatnya disebut peralatan kopling. Wave trap dipasang 12 di kedua sisi penghantar di kedua lokasi gardu induk/pembangkit yang menuju ke switchyard, dimana sinyal frekuensi tinggi tidak mengalir ke peralatan gardu induk. Kopling kapasitor digunakan untuk meneruskan frekuensi tinggi dari peralatan PLC ke penghantar tegangan tinggi dan memblok tegangan tingginya yang berfrekuensi rendah yaitu antara 50 sampai dengan 60 Hz. Line tuner digunakan untuk menyesuaikan impedansi antara impedansi line yang berkisar antara 300 ohm sampai dengan 400 ohm dengan impedansi terminal PLC yaitu 75 ohm, 125 ohm, dan 150 ohm. Protective device untuk menyalurkan ke tanah, arus yang masih ada dibagian bawah kapasitor kopling. Frekuensi kerja yang digunakan untuk sistem PLC adalah diantara 50 sampai dengan 500 kHz. Fungsi peralatan kopling adalah : a. Melewatkan suatu lebar bidang frekuensi pembawa dari terminal PLC ke saluran tegangan tinggi dan sebaliknya, dengan mengusahakan rugi-rugi berupa redaman sinyal serendah mungkin. b. Melindungi peralatan komunikasi dari tegangan surja yang berlebihan. c. Memberikan impedansi tinggi terhadap frekuensi pembawa yang berfrekuensi tinggi agar tidak dipengaruhi oleh peralatan yang terdapat pada gardu induk. Pelaksanaan tugas masing-masing dari peralatan kopling ditunjukkan dalam Gambar 2. Keterangan gambar : 1. drain coil 2. arrester pertama. 3. kontak pentanahan 4. transformator penyeimbang dan pengisolasi. 5. peralatan penala 6. arrester kedua. a. terminal tegangan tinggi kapasitor kopling 13 b. terminal tegangan rendah CC c. terminal utama peralatan kopling d. terminal pentanahan e,f. terminal peralatan kopling ke terminal PLC (SSB). Jika saluran pada sisi tegangan rendah dari kapasitor kopling terganggu,maka tegangan lebih yang besarnya mendekati tegangan kerja saluran akan timbul pada peralatan kopling. Untuk mengamankan peralatan tersebut dan juga peralatan terminal PLC terhadap tegangan lebih, maka peralatan kopling dilengkapi dengan alat penyaluran arus listrik 50 Hz ke tanah yang berupa drain coil. Arrester surja dengan tegangan kerja 2 kV, dipasang parallel dengan drain coil. Arrester ini digunakan untuk melindungi sistem terhadap tegangan surja yang berasal dari saluran tenaga. Kontak pentanahan (saklar pemisah tanah) akan menyebabkan terminal utama dari peralatan kopling ditanahkan secara langsung, bila diperlukan. Hal ini harus dilakukan apabila terjadi kerusakan, dan harus dilakukan perbaikkan pada bagian penala impedansinya. Transformator penyeimbang dan pengisolasi serta peralatan penala termasuk kedalam bagian peralatan yang disebut Line Tuner atau Line Matching Unit. Rangkaian ini berfungsi untuk menyesuaikan impedansi karakteristik saluran dengan impedansi kabel coaxial yang menuju peralatan terminal PLC,untuk lebar bidang frekuensi pembawa yang digunakan. Arrester kedua (6) yang dipasangkan antara peralatan penala dan kabel coaxial, digunakan sebagai pengaman terhadap tegangan lebih yang mungkin timbul pada rangkaian line tuner. 2.5.1 Kapasitor Kopling Kapasitor kopling tegangan tinggi adalah alat penghubung antara peralatan sinyal pembawa yang berfrekuensi tinggi dengan konduktor kawat phasa yang bertegangan tinggi. Gambar 3 memperlihatkan penampang dari peralatan kapasitor kopling yang mendekati bentuk fisiknya, dengan susunan kapasitor di dalamnya dihubungkan ke peralatan potensial transformator. Kapasitor jenis ini sering disebut sebagai Capacitor Voltage Transformer (CVT), yang digunakan untuk keperluan pengukuran tegangan, dihubungkan dengan volt meter di panel kontrol. Untuk keperluan penyaluran informasi dari terminal PLC ke saluran tegangan tinggi sebetulnya hanya kondensatornya saja yang digunakan, sedangkan peralatan potensial transformernya digunakan untuk keperluan pengukuran tegangan dan keperluan 14 proteksi sistem tenaga listrik, jadi CVT berfungsi ganda. Terminal TFH seperti ditunjukkan dalam Gambar 3, adalah terminal yang dihubungkan ke terminal PLC melalui peralatan penyeimbang impedansi dan drain coil terlebih dahulu. Terminal TFH harus diketanahkan pada setiap kawat phasa yang tidak dipergunakan untuk PLC, agar tidak terjadi kebocoran tegangan kapasitif yang akan timbul bila terminal tersebut terbuka (open circuit).Bila CVT akan dipergunakan untuk keperluan PLC, maka terminal TFH dilepas dari pentanahannya dan dihubungkan dengan peralatan pengaman (drain coil) dan LMU. Pengaman CVT juga diperlukan untuk mengamankan transformator perantara dengan memasang peralatan pengaman tegangan lebih Fs, untuk menghilangkan tegangan lebih ke tanah, yang mungkin timbul dari elemen kondensator. Ditinjau dari sistem PLC, kapasitor kopling mempunyai tugas utama untuk meneruskan frekuensi tinggi dari terminal PLC ke SUTT dan mencegah tegangan tinggi dari SUTT memasuki peralatan PLC. Hal ini dapat disebabkan oleh berubahnya impedansi dari kapasitor yang berbanding terbalik dengan frekuensi. Nilai reaktansi besar atau kecilnya tergantung pada harga kapasitansi C dan nilai frekuensi yang melalui kopling kapasitor. Kopling kapasitor akan memiliki nilai reaktansi yang kecil terhadap frekuensi tinggi dan akan mempunyai reaktansi besar terhadap arus frekuensi rendah. Coupling Capacitor (C.C) = pembawa Pasangan frekuensi tinggi dengan Power Line (4000 to10000pF). Jenis Kapasitor yang digunakan harus tahan pada tegangan kejut atau tegangan surja petir, tegangan surja saat memutus dan menghubungkan saklar atau tegangan lebih yang berlangsung lama saat terjadi gangguan. Kemampuan tegangan untuk satu unit kapasitor adalah 34,5 sampai 161 KV. Untuk tegangan yang lebih besar digunakan kombinasi dari beberapa unit kapasitor. Kontruksi kopling kapasitor ini adalah menjadi satu dengan Coupling Voltage Transformer(CVT). 15 2.5.2 Wave Trap Istilah lain yang dipakai untuk menyebut alat ini adalah Band Trap, Line Trap, Blocking Coil. Wave trap digunakan untuk melalukan sinyal informasi dari terminal PLC ke saluran udara tegangan tinggi, maka sangat diharapkan agar saluran transmisi tersebut tampak seperti dua buah terminal komunikasi, seperti yang sering ditemui pada saluran komunikasi biasa.Keadaan ini sangat dibutuhkan oleh semua jenis sistem komunikasi yang selalu menggunakan medium perambatan, apakah udara, kabel dan atau saluran udara tegangan tinggi. Karena sistem PLC ini menggunakan saluran udara tegangan tinggi sebagai media perambatannya, maka keadaan atau kondisi saluran harus dijaga agar komunikasi ini tidak dipengaruhi oleh kondisi-kondisi kesalahan atau perubahan yang terjadi pada sisi tegangan tingginya. Untuk mempertahankan agar saluran transmisi tersebut betul-betul dapat berfungsi sebagai antenna dengan tanpa adanya rugi-rugi sinyal perambatan, maka wave trap dipasang secara seri antara saluran transmisi dengan peralatan gardu induk. Tugas utama wave trap adalah untuk memblok sedemikian rupa sehingga frekuensi tinggi yang membawa informasi, baik yang dipancarkan dari terminal PLC maupun yang diterima dari terminal PLC lawannya, tidak disalurkan/mengalir ke peralatan gardu induk. Untuk dapat melaksanakan tugas tersebut, maka impedansi wave trap harus dapat melalukan frekuensi rendah antara 50 ~ 60 Hz yang membawa arus listrik untuk keperluan sistem tenaga listrik. Dengan demikian wave trap harus mempunyai sifat berimpedansi rendah terhadap frekuensi jala-jala 50 Hz dan berimpedansi tinggi terhadap frekuensi tinggi yang membawa sinyal informasi.Karena pemasangan wave trap adalah secara seri dengan sistem tenaga listrik, maka wave trap harus mampu mengalirkan arus listrik yang sesuai dengan 16 kemampuan dari penghantar/konduktor terhadap harga maksimum dari arus yang diijinkan. Wave trap juga harus tahan terhadap tekanan-tekanan, baik berupa panas, maupun mekanis yang ditimbulkan karena mengalirnya arus kerja yang cukup besar atau karena adanya arus hubung singkat yang mungkin terjadi pada sisi tegangan tingginya. Pada dasarnya wave trap adalah suatu rangkaian resonansi parallel, yang terdiridari tiga macam komponen yaitu kumparan utama, arrester, kapasitor penala.seperti ditunjukkan dalam Gambar 4. Adapun cara kerja wave trap dapat dijelaskan sebagai berikut : Reaktansi sebuah kumoaran adalah: Xl = 2Fl. Besar kecilnya nilai reaktansi tergantung dari nilai kumparan L (Henry) dan harga frekuensi yang melewatinya (Hz). Wave trap akan mempunyai nilai reaktansi yang tinggi terhadap frekuensi tinggi, sebaliknya reaktansi akan rendah pada frekuensi rendah. Dengan nilai kumparan di kombinasikan dengan tunning unit yang sesuai dengan band frekuensi kerja PLC akan menahan frekuensi kerja terminal PLC sedangkan untuk frekuensi power sistem 50Hz akan tetap terlewatkan tanpa hambatan yang berarti. Contoh: Wave trap = 0,5mH Frekuensi PLC = 150Khz Reaktansi Xl untuk frekuensi 150KHz = 2 x 3,14 x 150000 x (0,5 x 10^-3) 17 = 471 Ohm Reaktansi Xl untuk frekuensi 50Hz = 2 x 3,14 x 50 x (0,5 x 10^-3) = 0,157 Ohm Terlihat bahwa reaktansi untuk arus listrik (50Hz) = 1/3000 dari reaktansi untuk arus frekuensi tinggi, dengan demikian frekuensi tinggi akan ditahan dan arus listrik 50Hz tetap dilewatkan. Kumparan Utama Merupakan bagian yang berfungsi menyalurkan arus listrik dari pembangkit ke gardu induk. Sehingga kumparan harus dibuat sedemikian rupa agar mampu dilalui arus sesuai dengan kemampuan konduktornya, dan perlu diperhitungkan arus nominalnya (In). Arus nominal adalah arus maksimum (rms) pada frekuensi 50 Hz dimana kumparan utama masih dapat dilaluinya secara normal. Selain arus nominal atau arus kontinu, wave trap juga harus didesain mampu terhadap arus hubung singkat yang mungkin dan biasa timbul pada jaringan tegangan tinggi.Dari kumparan utama ini akan dihasilkan suatu besaran induktansi dalam milli Henry yang akan menghasilkan suatu resonansi untuk keperluan komunikasi. Tergantung dari besarnya induktansi yang dibutuhkan, maka kumparan utama dapat dibuat dalam bentuk silinder atau piringan. Biasanya kumparan ini terbuat dari aluminium atau tembaga dan mempunyai harga induktansi bermacam-macam misalnya 0,2 mH, 0,32 mH, 0,4 mH, dan 1 mH yang akan menghasilkan suatu resonansi untuk keperluan komunikasi. Arrester Alat ini berfungsi untuk mengamankan kumparan utama dan rangkaian penala pada wave trap dari tegangan berlebihan yang mungkin terjadi akibat sambaran petir pada saluran transmisinya. Untuk keperluan tersebut, alat ini dipasangkan secara paralel dengan kumparan utama. Tuning Unit (Kapasitor Penala) Kapasitor ini dipasang secara paralel bersama dengan kumparan yang membentuk suatu resonansi sampai diperoleh lebar bidang tertentu yang dapat memblokir frekuensi penala sehingga tidak masuk ke gardu induk. Untuk memperoleh nilai kapasitor yang sesuai dengan kebutuhan dapat dilakukan dengan kombinasi seri dan paralel. 18 Frekuensi resonansi dapat dihitung dengan : Frekuensi ƒR adalah resonansi wave trap yang harus sama dengan frekue nsi PLC. Dengan demikian sifat alat ini adalah menahan atau memblokir frekuensi carrier. Hal ini dapat terjadi karena besarnya frekuensi wave trap dicapai pada frekuensi resonansi dari wave trap itu sendiri. 2.5.3 Line Matching Unit ( LMU ) Gambar Rangkaian Line Matching Unit (LMU) Line matching unit (LMU) digunakan untuk menghubungkan kapasitor kopling dengan peralatan terminal PLC, dengan fungsi : 19 a. Menyesuaikan karakteristik impedansi saluran udara tegangan tinggi ( 400-600 Ohm ) dengan impedansi kabel coaxial yang menuju terminal PLC ( 75/125/150 Ohm). b. Menjaga peralatan terminal PLC terhadap tegangan dan arus lebih yang mungkin timbul pada saluran tegangan tingginya. c. Mengatur supaya reaktansi kapasitif kapasitor kopling memberikan beban resistif bagi alat pemancar sinyal pembawa tersebut. 2.5.4 Protective Device Protective Device(PD) berfungsi untuk menyalurkan arus yang tembus keluar dari kopling kapasitor ke tanah.Arus yang dimaksud adalah arus dengan frekuensi rendah 50 Hz yang tidak diperoleh dari PLC. Perangkat ini juga berfungsi sebagai pelindung dan pengaman terhadap sisi tegangan rendah dari induksi yang berasal dari sisi tegangan tinggi, oleh sebab itu sistem dari peralatan ini harus dihubung singkat ke bumi. . Keterangan : L: Kumparan, berfungsi menyalurkan arus yang terdapat dibagian bawah kopling kapasitor (CC) ke tanah. LA : Lightning Arrester Protection, berfungsi mengamankan tegangan lebih yang mengalir dari CC akibat adanya petir. Arrester ini memiliki batas kerja 350 V. S : Grounding Switch, berfungsi sebagai keamanan kerja. Grounding Switch digunakan pada saat akan memeriksa kumparan, untuk keamanan bekerja maka grounding switch tersebut dimasukkan, sedangkan saat keadaan normal operasi dibuka. 20 2.6 Kelebihan PLC (Power Line Carrier) Pemakaian Internet melalui arus listrik mempunyai keunggulan yaitu lebih cepat diakses dibanding jika melalui konvensional dan jelas lebih murah karena hanya mengandalkan arus listrik. Fasilitas bagi pengguana PLC adalah dapat dipakai di seluruh ruangan selama ada jaringan listrik milik PLN. Pengguna cukup mencolokkan kabel telepon ke stop kontak listrik menggunakan power line carrier (PLC). Adanya teknologi via kabel listrik juga membuat pengguna tidak takut dengan kenaikan tarif telepon. kecuali jika listrik padam yang berarti terputus jaringan telepon. Dalam memanfaatkan Internet, tidak perlu takut putus di tengah jalan. Adanya alat itu membuat seluruh anggota keluarga yang lain tetap dapat menggunakan saluran telepon dari Telkom meski ada anggota keluarga yang tengah berinternet. Selain itu, tidak perlu ada tambahan kabel yang artinya mengurangi keruwetan kabel di rumah. Untuk Internet, pengguna cukup membayar biaya langganan per bulan ke provider. 2.7 Kekurangan PLC (Power Line Carrier) Beberapa kendala Modem PLC yang terkait dengan jaringan listrik, antara lain: Noise Setiap jaringan listrik menerima sinyal listrik yang diradiasikan oleh alat-alat pada jaringan tersebut dan diemisikan oleh sumber-sumber lainnya. Karena itu mengapa setiap jaringan listrik dapat dikarakterisasikan oleh suatu yang kita sebut noise. Noise pada saluran daya sebagian besar disebabkan oleh peralatan listrik yang terhubung ke saluran, seperti proses switching penyuplai-penyuplai daya. Contoh noise tersebut bisa kita lihat pada Gambar 13. Gambar 14. Contoh Rasio Sinyal – Noise Kualitas kirim suara dan data dipengaruhi oleh bandwidth, frekuensi yang digunakan dan rasio sinyal-noise (SNR, signal to noise ratio). Bandwidth tinggi dicapai dengan menggunakan kisaran frekuensi yang tinggi atau dengan menaikkan tingkat SNR. Untuk menaikkan tingkat SNR, dibutuhkan injeksi sinyal yang lebih tinggi. 21 Atenuasi Salah satu masalah utama dari PLC adalah atenuasi (peredaman) sinyal yang sangat tinggi, terutama jika frekuensi kerjanya diatas kisaran puluhan MHz. Adanya atenuasi akan menyebabkan penurunan tingkat sinyal pada suatu jarak tertentu, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 14. Gambar 15. Sinyal peredaman sebagai fungsi jarak Disturbansi Jaringan tegangan rendah tidak dapat membangun transmisi data dan menyebabkan beberapa kerugian untuk pemakaian dalam telekomunikasi. 22 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Dari penjelasan yang telah dipaparkan, dapat disimpulkan bahwa: PLC merupakan system pengiriman data menggunakan jaringan listrik dengan media perambatan berupa saluran udara tegangan tinggi.PLC memiliki beberapa peralatan pendukung untuk menjalankan system tersebut seperti line trap, LMU, coupling capasitor dan protective device. PLC sendiri memiliki beberapa kelebihan yang meliputi lebih cepat diakses dibanding jika melalui konvensional dan jelas lebih murah karena hanya mengandalkan jaringan listrik.. Selain memiliki kelebihan, PLC juga memiliki kekurangan yaitu sering terjadi noise, distorsi, dan atenuasi. 3.2 Saran Sebaiknya teknologi PLC ini lebih dikembangkan lagi dalam system telekomunikasi agar dapat mengoptimalkan penggunaan daya dan dapat menekan biaya komunikasi (misal penggunaan telepon) serta praktis dalam penggunaannya. 23 DAFTAR PUSTAKA http://eprints.polsri.ac.id/436/2/BAB%201.pdf http://www.unhas.ac.id/tahir/BAHAN-KULIAH/ELIN/SCADA/SCADA.pdf http://iatt.kemenperin.go.id/tik/fullpaper/fullpaper74_Fahrul_Marzuki.pdf https://id.wikipedia.org/wiki/Power_Line_Communication http://pertekom-umm10.blogspot.co.id/2011/01/modem-plc-powerlinecommunication_04.html 24 LAMPIRAN 25 26 27 28
