http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06 Number 02  2020 ISSN: 2302-3309
Received Juni 30, 2020; Revised July 22, 2020; Accepted August 8, 2020
Rancang Bangun Panel Automatic Load Shedding pada Genset Satu Fasa
Arfinaldi 1 , Aslimeri 2
Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: arfinaldi08@gmail.com

## Abstrak
Listrik  adalah  kebutuhan  pokok  yang  sangat  mempengaruhi  kehidupan.  .  Ketergantungan  pemakaian tenaga/daya ( watt ) listrik pada saat ini sangat besar. Peningkatan  kebutuhan energi listrik pada saat ini tidak  seiring  dengan  peningkatan  penyediaan  listrik,  dimana  kapasitas  daya  terpasang  masih  tetap, sementara kebutuhan masyarakat terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk. Akibat yang ditimbulkan  adalah  sering  terjadinya  pemadaman  listrik  oleh  pihak  Perusahaan  Listrik  Negara  (PLN), sebagai Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang  mengelola semua aspek kelistrikan di Indonesia yang berhak melakukan suatu tindakan pemadaman berkala untuk kepentingan bersama. Hal tersebut sangat berpengaruh  besar  terhadap  keamanan  pembangkit  dan  sistem.kerusakan  pada  pembangkit  akan menyebabkan pemadam total ( black out ). Untuk mencegah terjadinya pemadaman total dan kerusakan pada sistem karena kelebihan beban maka dari itu penulis ingin membuat Rancang Bangun Panel ALS (Automatic Load Shedding) Pada Genset Satu Fasa . Dalam TugasAkhir ini akan dibahas komponen, cara kerja,  perakitan  dan  pengujian  Panel  ALS  ( Automatic  load  shedding )    pada  genset  satu  fasa.  Pada prinsipnya,  pembuatan  panel  ALS  pada  genset  satu  fasa  menggunakan  PLC  micro  sebagai  kontrol elektronik  yang  mendukung  kerja alat. Alat  ini    mampu  melepaskan salah  satu beban apabila alat ini mendeteksi adanya kelebihan beban, ditandai dengan tegangan dan frekuensi diluar ambang batas yang telah dtetapkan. Apabila tegangan dan frekuensi tidak kembali normal dalam beberapa detik maka beban akan dilepaskan lagi sampai tegangan dan frekuensi mencapai ambang batas yang ditetapkan.
Kata Kunci :  Panel ALS, PLC micro, PLN, Genset.

## Abstract
Electricity is a basic need that influences life in a huge aspect. The dependance on the use of electricity power/ energy (watts) nowadays is very huge. The current need for electricity is not compatible with the increase supply of electricity, where the installed power capacity is still constant, while the needs of the community continue to increase as the growth of the population. The consequence is the frequent power outages  by  Perusahaan  Listrik  Negara  (PLN),  as  a  company  belongs  to  Badan  Usaha  Milik  Negara (BUMN)  that  manages  all  electricity  aspects  in  Indonesia  and  have  the  right  to  command  a  periodic blackout for a common good. This has a profound effect on the safety of the generator and the systems. The damage of the generator will cause a total blackout. To prevent the total blackout due to overload, therefore the author wants to make an ALS (Authomatic Load Shedding) panel design on a single phase generator. On this final project, will be discussed the components, how it works, the assembly and the testing of ALS (Authomatic Load Shedding) on a single phase generator. In principle, the making of ALS panel on a single phase generator is using a micro PLC as an electronic control that supports the work of the tool. This tool is able to release one of the loads if it detects an overload, marked by a voltage and frequency beyond a predetermined limits. If the voltage and frequency do not return to normal within a few seconds, the load will be released again until the voltage and frequency reach the set threshold.
Key words : ALS panel, Micro PLC, PLN, Generator

## PENDAHULUAN
Listrik  adalah  kebutuhan  pokok  yang  sangat  mempengaruhi  kehidupan.  Tanpa  listrik semua pekerjaan akan terhambat karena listrik termasuk sektor utama kehidupan sehari-hari. Maka  dari  itu,  listrik  sangat  dibutuhkan  untuk  melangsungkan  kehidupan  dan  sangat memberikan dampak yang positif pada semua jenis pekerjaan agar dapat berjalan dengan baik tanpa  adanya  halangan  akan  pencahayaan.  Ketergantungan  pemakaian  tenaga/daya  ( watt ) listrik pada saat ini sangat besar. Peningkatan kebutuhan energi listrik pada saat ini tidak seiring dengan peningkatan penyediaan listrik, dimana kapasitas daya terpasang masih tetap sementara kebutuhan masyarakat terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk. Akibat  yang ditimbulkan adalah sering terjadinya pemadaman listrik oleh pihak Perusahaan Listrik Negara (PLN), sebagai Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang mengelola semua aspek kelistrikan di  Indonesia  yang berhak melakukan suatu  tindakan pemadaman berkala untuk  kepentingan bersama.
Hal tersebut sangat berpengaruh besar terhadap keamanan pembangkit dan sistem. Adanya ciri-ciri  yang  menganggu  keamanan  pembangkit  dan  sistem  yaitu  terjadinya  perubahan terhadap frekuensi dan tegangan yang disebabkan oleh beberapa faktor yaitu adanya gangguan hubung  singkat,  terlepasnya  generator,  perubahan  beban  secara  tiba-tiba  atau switching saluran.  Jika  kondisi  tersebut  dibiarkan  dalam  waktu  yang  cukup  lama,  maka  akan menimbulkan  kerusakan  pada  pembangkit  yang  akan  menyebabkan  pemadam  total  ( Black Out ).
Gunawan  (2014)  dari  Universitas  Mercu  Buana  dengan  judul  “Strategi Over  Load Shedding (OLS) dalam Meminimalkan Pemadaman Penyaluran Tenaga Listrik di Wilayah Sub Sistem  Cibatu  pada  Saluran  Udara  Tegangan  Tinggi  (SUTT)  150  kV  Mekarsari”  Gunawan menemukan dengan strategi OLS mampu meminimalkan pemadaman penyaluran tenaga listrik di wilayah sub sistem Cibatu pada saluran tegangan tinggi 150 kV Mekarsari [1]. Dan Febrianto dari Institute Teknologi Sepuluh November (2016) dengan judul “Analisis Kestabilan Transien dan Mekanisme Pelepasan Beban di  PT. Pertamina RU  IV Cilacap Akibat  Integrasi  dengan PLN”. Febrianto menemukan bahwa analisa transien sangat diperlukan untuk kelistrikan PT. Pertamina RU IV Cilacap agar sistem berkerja dengan normal serta mencegah kerusakan pada perangkat  listrik  saat  terjadinya  gangguan  [2].  Oleh  karena  itu  dapat  disimpulkan  bahwa pelepasan beban ( load shedding ) sangat diperlukan untuk melindungi sistem.
Suatu sistem tenaga listrik yang dapat dikatakan sebagai sistem yang baik apabila sudah memenuhi beberapa persyaratan yaitu keandalan, kualitas, dan kestabilan. Dalam sistem tenaga listrik  yang  baik  maka  ketiga  syarat  tersebut  harus  terpenuhi.  Sistem  tersebut  harus  mampu memberi  pasokan  listrik  secara  terus-menerus  dengan  standar  besaran  untuk  tegangan  dan frekuensi  dengan  aturan  yang  berlaku  dan  harus  segera  kembali  normal  bila  sistem  terkena gangguan.
Seiring  perkembangan  jaringan  dan  naiknya  beban  sistem  serta  bertambahnya  unit pembangkit, maka perlu dilakukan peninjauan ulang program load shedding yang lebih efisien sehingga  jumlah  yang  dilepas  dapat  diminimalkan  untuk  mencapai  level  frekuensi  dan tegangan  yang  diizinkan.  Oleh  sebab  itu  penulis  akan  membuat  perancangan  panel load shedding secara otomatis berbasis PLC sehingga tidak membutuhkan tenaga manusia sebagai operator dan tidak membutuhkan waktu yang lama untuk mengoperasikannya.
Arduino Promini Sensor Tegangan ZMPT101B LCD 2x16 ULN2803 220Vac Power Supply 5Vdc ATMega 328 Power Supply 12Vdc SSR 1 SSR 2

## PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Dalam  perancangan  dan  pembuatan  alat  ini  sistem  kontrol  yang  dipakai  adalah  Sitem Kontrol Loop Tertutup ( Close Loop System). Kemudian akan dijelaskan tentang blok diagram, prinsip kerja alat, perancangan perangkat keras, perangkat lunak dan flowchart .
A. Blok Diagram Blok Diagram
Gambar 1. Blok Diagram Perancangan rangkaian keseluruhan

## Dari gambar 1 dapat dijelasakan bahwa
1. Power  Supply atau  Catu  Daya  sebagai  sumber  utama  dari  semua  rangkaian  pada sistem. Rangakaian ini berasal dari tegangan PLN 220 V AC di turunkan menjadi 5 V DC dan 12 V DC.
2. Sensor tegangan ZMPT 101 B digunakan untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh generator dan sebagai input pada PLC micro.
3. LCD  2X16  digunakan  sebagai  penampil  jumlah  tegangan  yang  dihasilkan  oleh generator.
4. Atmega 328 digunakan untuk membuat plc micro.
5. Solid State Relay (SSR 25 DA) digunakan sebagai relay untuk swiching mematikan beban

## B. Cara Kerja Alat
Secara  garis  besar,  prinsip  kerja  dari  sistem  ini  yaitu,  saat  tombol start diaktifkan,  alat melakukan  proses  inisialisasi  .  Selanjutnya  alat  akan  segera  melakukan  pendeteksian  pada Sensor  tegangan.  Kemudian  sensor  tegangan  akan  melakukan  pembacaan  dalam  rancangan pembuatan alat ini. Kemudian Sensor tegangan  melakukan proses pembacaan dan diperoleh jumlah  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  generator.  Hasil  pembacaan  dari  tegangan  akan disampaikan  pada  plc  micro  melalui  arduino.  Dan  pembacaan  sensor  tegangan  tadi  akan diproses  oleh  plc  micro,  plc  micro  akan  mengaktifkan  SSR  berdasarkan  data  dari  sensor tegangan.
Gambar 2. Flochart Sistem Alat

## C. Perancangan Hardware
Sebagai bagian dari perancangan, hardware juga menjadi peran penting dalam membentuk sistem alat. perancangan hardware dibuat untuk menentukan perangkat-perangkat, rangkaian elektrik serta mekanik yang akan digunakan pada alat.
Baca Data dari Arduino In1 = 0 No SSR1 ON Yes SSR1 OFF In2 = 0 SSR2 ON SSR2 OFF No Yes Start Inisialisasi Port dan Register Ulangi ? Stop No Yes Yes

## 1. Perancangan Desain Alat
Desain  pada  alat  ini  telah  dibuat  dengan  beberapa  penyesuaian.  Hal  tersebut mempertimbangkan bagian interface agar dapat dilihat dan digunakan dengan baik. Bahan yang  digunakan  sebagai  wadah  dan  kerangka  alat  berupa  serat  kaca  atau fiber  glass. Gambar 3 menunjukkan desain alat.
(a) (b) (c)
Gambar 3. Sketsa rancang bangun alat
(a) Tampak Atas  (b) tampak depan
(b) Tampak samping
Pada bagian tampak depan alat, terdiri dari beberapa bagian output yang disusun. Alat ini dibuat dengan ukuran panjang sisi interface sebesar 30 x 20 cm. Layar LCD dipasang menghadap ke user atau pengguna agar informasi terlihat jelas.

## 2. Rangkaian Catu Daya
Pada perancangan alat ini rangkaian catu daya yang digunakan yaitu catu daya dengan tegangan  5  volt  DC  dan  12  volt  DC.  Akan  digunakan  untuk  sumber  PLC  micro  dan pengendalian Solid State Relay.

## Gambar 4. Rangkaian catu daya

## 3. Rangkaian Solid State Relay
Pada alat ini beban dibagi  menjadi  dua buah  grup, sehingga menggunakan dua buah solid state relai. Pada alat ini menggunakan solid state relay dengan tipe SSR 25DA.
Gambar 5. Rangkaian solid state relay

## 4. Rangkaian sensor tegangan ZMPT 101B
Pada rangkaian sensor tegangan yang digunakan adalah ZMPT 101B.
Gambar 6. Rangkaian sensor tegangan ZMPT 101B
5. Rangkaian Keseluruhan Alat

## Gambar 7. Rangkaian Keseluruhan

## D. Hasil Pengujian

## Perbandingan dan Pengukuran dengan Beban
Tabel 1.  Gambar Tampilan Pengukuran terhadap Beban
N o Beban Tampilan LCD Tegangan dan Frekuensi (Saklar Kontak) Alat Ukur (Genset)
1 35 Watt (bor tangan) 2 135 Watt (kipas angin)
3 350 Watt (mesin gerinda) 4 450 Watt (mesin gerinda + bor tangan)
Perhitungan pada persentasi kesalahan frekuensi terhadap beban :
1. Beban daya 35watt
Dari pengujian dan pengukuran pada beban 35 watt maka dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 2. Hasil Pengukuran beban 35 watt
Beban Pengukuran (Genset) Tampilan LCD (Output) 35watt Standby ON Standby ON 240 230 230 225 %𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = | 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 − 𝑉𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 | 𝑥100%
= | 230 − 225 230 | 𝑥100% = 2,1 %
2. Beban daya 135 watt
Dari pengujian dan pengukuran pada beban 135 watt maka dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 3. Hasil Pengukuran beban 135 watt
Beban
Pengukuran (Genset) Tampilan LCD (Output) 135watt Standby ON Standby ON 240 220 230 208
%𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = | 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 − 𝑉𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟
𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 | 𝑥100%
= | 220 − 208 220 | 𝑥100% = 5,4 %

## 3. Beban daya 350 watt
Dari pengujian dan pengukuran pada beban 350 watt maka dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 16.Hasil Pengukuran beban 350 watt
Beban Pengukuran (Genset) Tampilan LCD (Output) 350watt Standby ON Standby ON 230 190 230 187 %𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = | 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 − 𝑉𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 | 𝑥100% = | 190 − 187 190 | 𝑥100% = 1,5 %

## 4. Beban daya 450 watt
Dari pengujian dan pengukuran pada beban 450 watt maka dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 17. Hasil Pengukuran beban 450 watt
Beban Pengukuran (Genset) Tampilan LCD (Output) 450watt Standby ON Standby ON 230 150 230 136 %𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = | 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 − 𝑉𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑉𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑢𝑠𝑛𝑦𝑎 | 𝑥100% = | 150 − 136 150 | 𝑥100% = 9,3 %

## KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan,  dapat  disimpulkan  bahwa  Alat    ini mampu  melepaskan  salah  satu  beban  apabila  alat  ini  mendeteksi  adanya  kelebihan  beban, ditandai dengan tegangan dan frekuensi diluar ambang batas yang telah ditetapkan. Apabila tegangan  dan  frekuensi  tidak  kembali  normal  dalam  beberapa  detik  maka  beban  akan dilepaskan  lagi  sampai  tegangan  dan  frekuensi  mencapai  ambang  batas  yang  ditetapkan. Dengan  adanya  alat  ini  kerusakan  yang  dapat  terjadi  pada  generator  dan  sistem  akibat kelebihan beban dapat dicegah.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Febrianto. 2016. Analisis Kestabilan Transien dan Mekanisme Pelepasan Beban di PT. Pertamina RU IV Cilacap Akibat Integrasi dengan PLN, Skripsi Jurusan Teknik Elektro Institute Teknologi Sepuluh November,Surabaya.
[2] D. T. P. Yanto, E. Astrid, R. Hidayat, and S. Islami, “Analisis Uji Kelayakan Trainer Kit Elektronika Daya : 3 Phase Half-Wave and Full-Wave Uncontrolled Rectifier,” J. Tek. Elektro dan Vokasional, vol. 5, no. 1.1, pp. 121–125, 2019.
[3] O. Candra, C. Dewi, D. T. P. Yanto, and H. Hastuti, “The Implementation of Power Electronics Training to Enhance Student Learning Activities in the Power Electronics Learning Process,” Int. J. Innov. Creat. Chang., vol. 11, no. 4, pp. 362–373, 2020.
[4] Gunawan.  2014.  Strategi  Over  Load  Shedding  (OLS)  dalam  Meminimalkan Pemadaman  Penyaluran  Tenaga  Listrik  di  Wilayah  Sub  Sistem  Cibatu  pada  Saluran Udara  Tegangan  Tinggi  (SUTT)  150  kV  Mekarsari,  Skripsi  Jurusan  Teknik  Elektro pada Universitas Mercu Buana,Jakarta.
[5] D. T. P. Yanto, R. Hidayat, and H. Hamdani, “Rancang Bangun Trainer Elektronika Daya :  Controlled  and  Uncontolled  Rectifier,”  Pros.  Semin.  Nas.  Has.  Penelit.  2018 Politek. Ujung Pandang, vol. 2018, pp. 83–88, 2018.
[6] Surkani,  Ahmad.  “Load  Shedding  Controller  Pada  Beban  Rumah  Tangga  Berbasis Mikrokontroller Arduino Uno”. KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro Vol.2 No.3 2017: 85-90. Print.
[7] Syakir,  Mohd.  “Load  Shedding  Time  Management  System  using  Microcontroller”. IJESC: Volume 9 Issue No.3 (2019).

## Biodata Penulis
Arfinaldi , dilahirkan di Jakarta, 08 Oktober 1995. Menyelesaikan studi DIV Teknik Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Drs. Aslimeri,  M.T, lahir di Riau, 13 Februari 1979. Sarjana Pendidikan Teknik Elektro di FKT  IKIP  Yogya,  lulus  tahun  1981,  S2  Teknik  Elektro,  Institut  Teknologi  Bandung  tahun 1983. Staf pengajar pada Jurusan Teknik Elektro FT UNP sejak tahun 1983 – sekarang.