EMULASI MONITORING PARAMETER KELISTRIKAN GARDU LISTRIK DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG MENGGUNAKAN JARINGAN VPN : SERVER
EMULASI MONITORING PARAMETER
KELISTRIKAN GARDU LISTRIK DI UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH MALANG MENGGUNAKAN
JARINGAN VPN : SERVER
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh:
Rikoo Aditya Fratama
NIM. 09530107
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir ini . Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1.
Bapak Ir. M. Irfan, MT dan Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku
pembimbing tugas akhir.
2.
Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dekan fakultas teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3.
Ibu Ir. NurAlif Mardiyah, MT selaku ketua jurusan teknik elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
4.
Kedua orang tua dan kakak kandung saya yang selalu membantu kuliah saya
selama ini dan mendorong cepat terselesaikannya tugas akhir ini.
5.
Saudara Dini Dwi Amanda yang selalu menyemangati saya agar cepat
terselesaikannya tugas akhir ini.
6.
Kedua orang tua kandung Dini Dwi Amanda yang tidak henti-hentinya
mengingatkan dan mendorong saya untuk cepat lulus dengan menyelesaikan
tugas akhir ini.
7.
Rekan saya Herdian Yanuar Saputra yang menjadi partner saya senantiasa
bekerja sama dalam mengerjakan tugas akhir ini.
8.
Teman-teman teknik elektro angkatan 2009, yang selalu memberikan
semangat dan dukungan.
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT. Atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas
akhir yang berjudul:
“EMULASI MONITORING PARAMETER KELISTRIKAN GARDU
LISTRIK DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
MENGGUNAKAN JARINGAN VPN : SERVER”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi tentang
bagaimana mikrokontroller dapat membaca data hasil pengukuran Power
Metering dan nantinya beroperasi juga sebagai server online. Dijelaskan pula
bagaimana mekanisme monitoring jarak jauh tersebut melalui jaringan VPN pada
satu komputer client atau lebih. Terakhir akan dijelaskan hasil pengujian tentang
tampilan history database dari pada pengukuran Power Metering berupa report
harian, mingguan, bulanan dan tahunan dalam tampilan tabel dan grafik.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti berharap
saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan kedepan.
Malang, 28 Januari 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
SAMPUL DEPAN ..................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN ..................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... iii
LEMBAR PERNYATAAN ...................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................. v
ABSTRACT............................................................................................... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................... vii
KATA PENGANTAR .............................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3
Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................................. 2
1.5
Metodologi ........................................................................................... 3
1.6
Sistematika Pembahasan ...................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................... 5
2.1
Konsep Sistem Monitoring .................................................................. 5
2.1.1 Sistem Monitoring Gardu Listrik ......................................................... 5
2.1.2 Sistem Monitoring Online.................................................................... 5
2.1.3 Bagian-Bagian Utama Power Monitoring Sistem................................ 6
2.1.4 Parameter Kelistrikan Power Metering ................................................ 7
2.1.5 Arduino Power Meter Monitoring ....................................................... 11
2.1.6 Peralatan Yang Digunakan Pada Power Monitoring Sistem ............... 13
2.2
Konsep Database .................................................................................. 15
2.2.1 Komponen Database ............................................................................ 16
2.2.3 Tujuan Penggunaan Database .............................................................. 17
2.2.4 Kelebihan Dan Kekurangan Database ................................................. 18
ix
2.3
Konsep Pemrograman .......................................................................... 18
2.3.1 Tipe Pemrograman ............................................................................... 19
2.3.2 Tahap Pengembangan Program ........................................................... 21
2.3.3 Prinsip Desain Bahasa Pemrograman .................................................. 22
BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN SISTEM ............ 25
3.1
Perencanaan Sistem ............................................................................. 25
3.2
Tahap Perancangan Sistem .................................................................. 26
3.2.1 Skenario Perancangan .......................................................................... 27
3.2.2 Tahap Persiapan Hardware Dan Software ........................................... 28
3.2.3 Perancangan Sistem Pembacaan Gardu ............................................... 32
3.2.4 Pemrograman Arduino ......................................................................... 35
3.2.5 Desain Database Sistem ....................................................................... 37
3.2.6 Perancangan Network .......................................................................... 38
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA ..................................... 40
4.1
Imlementasi Alat .................................................................................. 40
4.1.1 Implementasi Pemasangan Rangkaian ................................................. 40
4.1.2 Implementasi Database ........................................................................ 42
4.1.3 Implementasi Jaringan ......................................................................... 44
4.2
Pengujian Sistem .................................................................................. 49
4.2.1 Pengujian Sensor Arus CT ................................................................... 49
4.2.2 Pengujian Arduino (Analog Digital Converter) ................................... 50
4.2.3 Pengujian Ethernet Shield .................................................................... 51
4.2.4 Pengujian VPN ..................................................................................... 52
4.2.5 Pengujian Koneksi Power Meter Dengan Database Server ................. 54
4.2.6 Pengujian Pembacaan Power Meter Pada Gardu ................................. 57
4.3
Analisa Sistem Secara Keseluruhan ..................................................... 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................... 65
5.1
Kesimpulan .......................................................................................... 64
5.2
Saran .................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA................................................................................ 66
LAMPIRAN .............................................................................................. 67
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Rumus Daya Listrik ..................................................................... 8
Gambar 2.2
Rumus Segitiga Daya ................................................................... 9
Gambar 2.3
Rangkaian Buffer Op-Amp Non Inverting .................................. 10
Gambar 2.4
Rangkaian Buffer Op-Amp Inverting .......................................... 11
Gambar 2.5
Konsep Rangkaian Pengkondisi Arus ......................................... 11
Gambar 2.6
Konsep Rangkaian Pengkondisi Tegangan .................................. 13
Gambar 2.7
Power Metering Terdiri Dari Arduino Due dan Sensor ............... 14
Gambar 3.1
Perencanaan Sistem Monitoring Online Power Metering............ 25
Gambar 3.2
Power Metering ............................................................................ 25
Gambar 3.3
Diagram Alir Tahap Perencanaan Sistem .................................... 27
Gambar 3.4
Diagram Blok Skenario Perencanaan .......................................... 28
Gambar 3.5
Schneider PM800 ......................................................................... 29
Gambar 3.6
Current Transformer (CT) ............................................................ 30
Gambar 3.7
Software XAMPP ........................................................................ 31
Gambar 3.8
Team Viewer ................................................................................ 32
Gambar 3.9
Rangkaian Pengkondisi Arus ....................................................... 33
Gambar 3.10 Rangkaian Pengkondisi Tegangan ............................................... 34
Gambar 3.11 Schematic PCB Rangkaian Pengkondisi Tegangan ..................... 34
Gambar 3.12 Arduino Yang Akan di Program .................................................. 35
Gambar 3.13 Pemberian Alamat IP Address Pada Ethernet Shield................... 35
Gambar 3.14 Flowchart Pemrograman Arduino ................................................ 36
Gambar 3.15 Inisialisasi Port Yang Digunakan Pada Arduino Due .................. 37
Gambar 3.16 Perancangan Database Dari Website Monitoring ........................ 37
Gambar 3.17 Topologi Wiring Network............................................................ 39
Gambar 3.18 Wiring Network Device ............................................................... 39
Gambar 4.1
Merangkai Device Power Meter .................................................. 40
Gambar 4.2
Tegangan 3 Phase Pada MCB ke Pengkondisi Signal ................. 41
Gambar 4.3
Pemasangan Sensor CT Pada Phase Gardu ................................. 41
Gambar 4.4
Output MCB dan Sensor CT ke Pengkondisi Signal ................... 42
Gambar 4.5
Tampilan Depan Control Panel XAMPP ..................................... 42
Gambar 4.6
Pemberian Nama Database .......................................................... 43
xi
Gambar 4.7
Folder Database Baru Berhasil Dibuat......................................... 43
Gambar 4.8
Memberikan Nama Tabel Dari Database Yang Dibuat ............... 43
Gambar 4.9
Pengisian Tabel Database Pada Setiap Kolom ............................ 43
Gambar 4.10 Tabel Database Berhasil Dibuat ................................................... 44
Gambar 4.11 Tampilan Struktur Tabel Database .............................................. 44
Gambar 4.12 Implementasi Jaringan dan VPN.................................................. 44
Gambar 4.13 Inisialisasi IP Address Ethernet Shield dan IP Server Tujuan ..... 45
Gambar 4.14 Konfigurasi IP Server .................................................................. 46
Gambar 4.15 Menu Advanced Settings pada Windows Firewall ...................... 46
Gambar 4.16 Pemberian Rule Baru ................................................................... 47
Gambar 4.17 Pemilihan Rule Type .................................................................... 47
Gambar 4.18 Pemilihan Protocol dan Ports ....................................................... 47
Gambar 4.19 Pengaturan Password Permanent Software Team Viewer ........... 48
Gambar 4.20 Install VPN Driver dan Adapter................................................... 48
Gambar 4.21 Tampilan Depan Software Team Viewer..................................... 49
Gambar 4.22 Test PING ke Ethernet Shield Saat Terhubung PC...................... 52
Gambar 4.23 Tampilan Saat Server dan Client Terhubung VPN ...................... 53
Gambar 4.24 Test PING ke Server ke Client..................................................... 53
Gambar 4.25 Perintah Tracert Server ke Client Setelah Terhubung VPN ........ 54
Gambar 4.26 Inisialisasi IP Server Tujuan dan Port Inputan Arduino .............. 55
Gambar 4.27 Tampilan Database Awal Sebelum Arduino Dijalankan ............. 55
Gambar 4.28 Tampilan Serial Monitor Saat Arduino Dijalankan ..................... 56
Gambar 4.29 Tampilan Database Setelah Arduino Dijalankan ......................... 56
Gambar 4.30 Tampilan Pengukuran Schneider PM800 di Modbus Poll ........... 57
Gambar 4.31 Tampilan Pengukuran Power Meter di Serial Monitor ................ 58
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Perbandingan Output Sensor CT Tang Ampere dan PM800 .......... 50
Tabel 4.2
Perbandingan Pengukuran ADC Arduino Dengan Avo Meter ....... 51
Tabel 4.3
Perbandingan Arus (Ampere) Arduino Dengan PM800 ................. 58
Tabel 4.4
Perbandingan Tegangan (Volt) Arduino Dengan PM800............... 59
Tabel 4.5
Perbandingan Daya Semu (KVA) Arduino Dengan PM800 .......... 60
Tabel 4.6
Perbandingan Daya Nyata (KW) Arduino Dengan PM800 ............ 60
Tabel 4.7
Perbandingan Power Faktor Arduino Dengan PM800 ................... 61
xiii
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Arduino.
2014.
Arduino
Due,
Arduino
Ethernet
Shield.
Italy.
http://arduino.cc/en/. Diakses tanggal01-12-2015.
[2]
Open Energy Monitor. 2012. How to build an Arduino energy monitor measuring mains voltage and current. Open Energy Monitor Website.
http://openenergymonitor.org/emon/node/58. Diakses tanggal 01-12-2015.
[3]
Arif Wardana, Aulia. 2014. Pemanfaatan Arduino Ethernet Shield dan
Cloud Service Untuk Monitoring Power Meter Pada Pembangkit Listrik
Tenaga
Mikro
Hidro.
Elektronika
Instrumentasi,
Jurusan
Teknik
Informatika, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[4]
Alkindi, Hafidz. 2014. Perancangan dan Implementasi Virtual Network
Menggunakan Protokol PPTP Berbasis Mikrotik. Elektronika Instrumentasi,
Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Malang.
[5]
Ali, Wafa. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring Tenaga
Listrik : Hardware. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Elektro,
Universitas Muhammadiyah Malang.
[6]
Halimi, Subhan. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring
Tenaga Listrik : Software. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik
Elektro, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[7]
The Windows Club. 2015. Team Viewer: Free Remote Access and Control
software for Windows. Windows Club Team and Control software Website.
http://www.thewindowsclub.com/teamviewer-remote-access-controlsoftware-windows. Diakses tanggal 11-12-2015.
[8]
Ngabidin Web. 2014. Rumus-Rumus Dasar Elektrikan (Daya Dan Arus
Listrik). Ngabidin Website. http://www.ngabidin.web.id/2014/01/rumusrumus-dasar-elektrikal-daya.html Diakses tanggal 11-12-2015.
[9]
Wheat, Dale. 2011. "Arduino Internals". New York: Apress
[10] Machmud Effendy. 2011. Desain dan Implementasi Pemantauan Jarak Jauh
(Remote Monitoring) Pada Sistem Hibrid PLTMH - PLTS UMM
(Universitas Muhammadiyah Malang) Berbasis Web. Jurusan Teknik
Elektro, Universitas Muhammadiyah Malang, Malang
66
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Gardu listrik selalu ada di dalam suatu pembangkit tenaga listrik berdaya
besar. Gardu listrik juga merupakan komponen sistem tenaga listrik memegang
peranan penting pada sistem distribusi tenaga listrik kepada konsumen. Dengan
semakin bertambahnya permintaan konsumen listrik maka semakin besar pula
beban listrik yang ditanggung oleh suatu gardu listrik. Apabila beban listrik yang
ditanggung oleh gardu listrik lebih besar dari kapasitas gardu itu sendiri maka
gardu listrik tersebut akan mengalami overload yang berakibat suplai listrik ke
konsumen terhenti. Oleh sebab itu, hampir di semua lokasi gardu listrik, dilakukan
monitoring pada beberapa parameter Power Metering kelistrikan terhadap beban
yang ditanggung gardu tersebut.
Dalam penelitian ini, suatu metode monitoring online dibuat guna
memudahkan suatu client dalam melakukan proses monitoring suatu power meter
pada gardu. Sehingga dengan sama-sama terhubung internet antara server dan
client, maka memungkinkan client untuk dapat memonitor nilai pengukuran dari
power metering gardu tersebut secara cepat, kapanpun dan dimanapun. Di dukung
penyimpanan data pengukuran pada suatu database server memungkinkan proses
pengukuran selalu terekam dan proses monotoring dapat menggunakan historis
data yang telah lalu. Selain itu penyajian data dalam bentuk grafik pada aplikasi
desktop juga semakin memberikan visualisasi terhadap historis data pengukuran
yang telah terjadi. Pemanfaatan teknologi VPN juga diterapkan disini untuk
meningkatkan kemanan data baik server maupun client.
Ada beberapa penelitian terdahulu yang terkait dengan monitoring
kelistrikan menggunakan power metering, salah satunya adalah sebagaimana yang
terdapat pada Wardhana (2010), yang memanfaatkan arduino dan ethernet shield
untuk memonitoring power meter pada pembangkit listrik tenaga mikro, tetapi
penelitian pendahulu sistem monitoring berbasis web dan memiliki beberapa
kekurangan seperti tidak adanya keamanan data yang telah dikirim dalam sistem
pembacaan parameter kelistrikan. Maka pada penelitian ini saya mengharapkan
1
kemudahan pembacaan parameter kelistrikan dengan menggunakan aplikasi tanpa
membuka web browser terlebih dahulu dan membuat keamanan data yang
diterima oleh teknisi atau pihak client dengan menggunakan jaringan VPN
(Virtual Private Network). Dalam hal ini penulis membuat pembeda dengan
membaca parameter kelistrikan pada gardu III pada kampus UMM.
1.2
Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah di uraikan tersebut diatas, maka timbul
suatu permasalahan sebagai berikut:
a) Bagaimana membuat suatu Power Meter sendiri dengan mikrokontroller serta
dapat mengukur parameter kelistrikan dari hasil pembacaan sensor dengan
baik?
b) Bagaimana Microkontroller dapat terhubung dan mengirimkan data hasil
pengukuran ke dalam database pada PC server?
c) Bagaimana cara menghubungkan server ke jaringan VPN.
1.3
Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
a) Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah analisa data hasil pengujian
sesuai dengan rumusan masalah yang telah diuraikan.
b) Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini hanya sebatas bidang server
yaitu pembuatan dan pembacaan power metering serta menyimpannya dalam
database pada localhost melalui jaringan private (VPN), tidak membahas
apapun yang berkaitan dengan sisi client.
1.4
Tujuan Penelitian
Dalam pengerjaan skripsi ini, ada beberapa tujuan yang ingin dicapai
peneliti. Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah:
a) Dapat membuat power metering dengan mikrokontroller dan dapat
melakukan pengukuran parameter kelistrikan
2
b) Dapat menghubungkan power meter yang kita buat dengan database pada
komputer server
c) Menyediakan data untuk dimonitoring oleh client yang akan mengakses data
melalui jaringan VPN nantinya.
1.5
Metodologi
Metode pelaksanaan yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
a) Kajian Pustaka
Dalam mencari kajian pustaka, penulis menggunakan beberapa sumber
informasi buku maupun media elektronik seperti internet.
b) Persiapan Hardware dan Software
Dalam tahap ini akan dipersiapkan mengenai hardware yang digunakan,
demikian pula beberapa software yang diperlukan baik untuk instalasi
ataupun setup jaringan.
c) Rancang Bangun dan Desain Sistem
Melakukan perancangan (desain) meliputi penentuan hardware dan topologi
yang akan digunakan.
d) Implementasi Sistem Power Metering
Pembacaan parameter kelistrikan dilakukan oleh power meter yang kita buat
sendiri dari mikrokontroller pada modul Arduino Due dengan dihubungkan
dengan sensor pada beban dan data hasil pembacaan tersebut disimpan dalam
databasepada komputer server
e) Pengujian Desain Sistem
Indikator pengujian dilakukan sesuai dengan rumusan masalah yang telah
diuraikan dan sesuai dengan batasan masalah yang telah dijelaskan
sebelumnya. Indikator keberhasilan alat yaitu ketika alat dapat beroperasi
dengan normal sesuai dengan semua yang pertanyaan dalam rumusan
masalah.
f)
PengambilanAnalisa
Yaitu berisi analisa dari hasil pengujian alat yang telah dibuat.
g) Pengambilan kesimpulan
Yaitu berisikan kesimpulan dan saran atas analisa yang dibuat.
3
h) Penulisan laporan
Dalam penulisan laporan ini mengacu pada pedoman penulisan ilmiah dalam
hal ini penulisan Tugas Akhir yang bakunya telah diatur oleh pihak jurusan.
i)
Konsultasi
Yaitu melakukan konsultasi secara bertahap kepada dosen pembimbing.
1.6
Sistematika Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan, maka Tugas Akhir ini akan dibagi
menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah,
metodelogi tugas akhir dan sistematika penulisan.
Bab II: Landasan Teori
Konsep dasar teknologi yang diterapkan dalam judul tugas akhir ini yang meliputi
teknologi VPN, Data Base dan Bahasa Pemrograman C++
Bab III : Perencanaan dan Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai bagaimana membangun dan sistem
pembacaan Power Metering gardu listrik serta menyimpan hasil sampling data di
dalam database server, serta data pada server mampu dibaca oleh client melalui
jaringan VPN.
Bab IV : Pengujian dan Analisa Sistem
Membahas tentang pengujian sistem pembacaan Power Metering melalui modul
arduino due dan hasil data tersimpan di dalam arduino dan mampu mengirimkan
data ke komputer client.
Bab V : Penutup
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil implementasi
dalam tugas akhir ini.
4
KELISTRIKAN GARDU LISTRIK DI UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH MALANG MENGGUNAKAN
JARINGAN VPN : SERVER
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh:
Rikoo Aditya Fratama
NIM. 09530107
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir ini . Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1.
Bapak Ir. M. Irfan, MT dan Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku
pembimbing tugas akhir.
2.
Bapak Ir. Sudarman, MT selaku dekan fakultas teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3.
Ibu Ir. NurAlif Mardiyah, MT selaku ketua jurusan teknik elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
4.
Kedua orang tua dan kakak kandung saya yang selalu membantu kuliah saya
selama ini dan mendorong cepat terselesaikannya tugas akhir ini.
5.
Saudara Dini Dwi Amanda yang selalu menyemangati saya agar cepat
terselesaikannya tugas akhir ini.
6.
Kedua orang tua kandung Dini Dwi Amanda yang tidak henti-hentinya
mengingatkan dan mendorong saya untuk cepat lulus dengan menyelesaikan
tugas akhir ini.
7.
Rekan saya Herdian Yanuar Saputra yang menjadi partner saya senantiasa
bekerja sama dalam mengerjakan tugas akhir ini.
8.
Teman-teman teknik elektro angkatan 2009, yang selalu memberikan
semangat dan dukungan.
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT. Atas
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas
akhir yang berjudul:
“EMULASI MONITORING PARAMETER KELISTRIKAN GARDU
LISTRIK DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
MENGGUNAKAN JARINGAN VPN : SERVER”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi tentang
bagaimana mikrokontroller dapat membaca data hasil pengukuran Power
Metering dan nantinya beroperasi juga sebagai server online. Dijelaskan pula
bagaimana mekanisme monitoring jarak jauh tersebut melalui jaringan VPN pada
satu komputer client atau lebih. Terakhir akan dijelaskan hasil pengujian tentang
tampilan history database dari pada pengukuran Power Metering berupa report
harian, mingguan, bulanan dan tahunan dalam tampilan tabel dan grafik.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti berharap
saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan kedepan.
Malang, 28 Januari 2016
Penulis
viii
DAFTAR ISI
SAMPUL DEPAN ..................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN ..................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... iii
LEMBAR PERNYATAAN ...................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................. v
ABSTRACT............................................................................................... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................... vii
KATA PENGANTAR .............................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3
Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................................. 2
1.5
Metodologi ........................................................................................... 3
1.6
Sistematika Pembahasan ...................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................... 5
2.1
Konsep Sistem Monitoring .................................................................. 5
2.1.1 Sistem Monitoring Gardu Listrik ......................................................... 5
2.1.2 Sistem Monitoring Online.................................................................... 5
2.1.3 Bagian-Bagian Utama Power Monitoring Sistem................................ 6
2.1.4 Parameter Kelistrikan Power Metering ................................................ 7
2.1.5 Arduino Power Meter Monitoring ....................................................... 11
2.1.6 Peralatan Yang Digunakan Pada Power Monitoring Sistem ............... 13
2.2
Konsep Database .................................................................................. 15
2.2.1 Komponen Database ............................................................................ 16
2.2.3 Tujuan Penggunaan Database .............................................................. 17
2.2.4 Kelebihan Dan Kekurangan Database ................................................. 18
ix
2.3
Konsep Pemrograman .......................................................................... 18
2.3.1 Tipe Pemrograman ............................................................................... 19
2.3.2 Tahap Pengembangan Program ........................................................... 21
2.3.3 Prinsip Desain Bahasa Pemrograman .................................................. 22
BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN SISTEM ............ 25
3.1
Perencanaan Sistem ............................................................................. 25
3.2
Tahap Perancangan Sistem .................................................................. 26
3.2.1 Skenario Perancangan .......................................................................... 27
3.2.2 Tahap Persiapan Hardware Dan Software ........................................... 28
3.2.3 Perancangan Sistem Pembacaan Gardu ............................................... 32
3.2.4 Pemrograman Arduino ......................................................................... 35
3.2.5 Desain Database Sistem ....................................................................... 37
3.2.6 Perancangan Network .......................................................................... 38
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA ..................................... 40
4.1
Imlementasi Alat .................................................................................. 40
4.1.1 Implementasi Pemasangan Rangkaian ................................................. 40
4.1.2 Implementasi Database ........................................................................ 42
4.1.3 Implementasi Jaringan ......................................................................... 44
4.2
Pengujian Sistem .................................................................................. 49
4.2.1 Pengujian Sensor Arus CT ................................................................... 49
4.2.2 Pengujian Arduino (Analog Digital Converter) ................................... 50
4.2.3 Pengujian Ethernet Shield .................................................................... 51
4.2.4 Pengujian VPN ..................................................................................... 52
4.2.5 Pengujian Koneksi Power Meter Dengan Database Server ................. 54
4.2.6 Pengujian Pembacaan Power Meter Pada Gardu ................................. 57
4.3
Analisa Sistem Secara Keseluruhan ..................................................... 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................... 65
5.1
Kesimpulan .......................................................................................... 64
5.2
Saran .................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA................................................................................ 66
LAMPIRAN .............................................................................................. 67
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Rumus Daya Listrik ..................................................................... 8
Gambar 2.2
Rumus Segitiga Daya ................................................................... 9
Gambar 2.3
Rangkaian Buffer Op-Amp Non Inverting .................................. 10
Gambar 2.4
Rangkaian Buffer Op-Amp Inverting .......................................... 11
Gambar 2.5
Konsep Rangkaian Pengkondisi Arus ......................................... 11
Gambar 2.6
Konsep Rangkaian Pengkondisi Tegangan .................................. 13
Gambar 2.7
Power Metering Terdiri Dari Arduino Due dan Sensor ............... 14
Gambar 3.1
Perencanaan Sistem Monitoring Online Power Metering............ 25
Gambar 3.2
Power Metering ............................................................................ 25
Gambar 3.3
Diagram Alir Tahap Perencanaan Sistem .................................... 27
Gambar 3.4
Diagram Blok Skenario Perencanaan .......................................... 28
Gambar 3.5
Schneider PM800 ......................................................................... 29
Gambar 3.6
Current Transformer (CT) ............................................................ 30
Gambar 3.7
Software XAMPP ........................................................................ 31
Gambar 3.8
Team Viewer ................................................................................ 32
Gambar 3.9
Rangkaian Pengkondisi Arus ....................................................... 33
Gambar 3.10 Rangkaian Pengkondisi Tegangan ............................................... 34
Gambar 3.11 Schematic PCB Rangkaian Pengkondisi Tegangan ..................... 34
Gambar 3.12 Arduino Yang Akan di Program .................................................. 35
Gambar 3.13 Pemberian Alamat IP Address Pada Ethernet Shield................... 35
Gambar 3.14 Flowchart Pemrograman Arduino ................................................ 36
Gambar 3.15 Inisialisasi Port Yang Digunakan Pada Arduino Due .................. 37
Gambar 3.16 Perancangan Database Dari Website Monitoring ........................ 37
Gambar 3.17 Topologi Wiring Network............................................................ 39
Gambar 3.18 Wiring Network Device ............................................................... 39
Gambar 4.1
Merangkai Device Power Meter .................................................. 40
Gambar 4.2
Tegangan 3 Phase Pada MCB ke Pengkondisi Signal ................. 41
Gambar 4.3
Pemasangan Sensor CT Pada Phase Gardu ................................. 41
Gambar 4.4
Output MCB dan Sensor CT ke Pengkondisi Signal ................... 42
Gambar 4.5
Tampilan Depan Control Panel XAMPP ..................................... 42
Gambar 4.6
Pemberian Nama Database .......................................................... 43
xi
Gambar 4.7
Folder Database Baru Berhasil Dibuat......................................... 43
Gambar 4.8
Memberikan Nama Tabel Dari Database Yang Dibuat ............... 43
Gambar 4.9
Pengisian Tabel Database Pada Setiap Kolom ............................ 43
Gambar 4.10 Tabel Database Berhasil Dibuat ................................................... 44
Gambar 4.11 Tampilan Struktur Tabel Database .............................................. 44
Gambar 4.12 Implementasi Jaringan dan VPN.................................................. 44
Gambar 4.13 Inisialisasi IP Address Ethernet Shield dan IP Server Tujuan ..... 45
Gambar 4.14 Konfigurasi IP Server .................................................................. 46
Gambar 4.15 Menu Advanced Settings pada Windows Firewall ...................... 46
Gambar 4.16 Pemberian Rule Baru ................................................................... 47
Gambar 4.17 Pemilihan Rule Type .................................................................... 47
Gambar 4.18 Pemilihan Protocol dan Ports ....................................................... 47
Gambar 4.19 Pengaturan Password Permanent Software Team Viewer ........... 48
Gambar 4.20 Install VPN Driver dan Adapter................................................... 48
Gambar 4.21 Tampilan Depan Software Team Viewer..................................... 49
Gambar 4.22 Test PING ke Ethernet Shield Saat Terhubung PC...................... 52
Gambar 4.23 Tampilan Saat Server dan Client Terhubung VPN ...................... 53
Gambar 4.24 Test PING ke Server ke Client..................................................... 53
Gambar 4.25 Perintah Tracert Server ke Client Setelah Terhubung VPN ........ 54
Gambar 4.26 Inisialisasi IP Server Tujuan dan Port Inputan Arduino .............. 55
Gambar 4.27 Tampilan Database Awal Sebelum Arduino Dijalankan ............. 55
Gambar 4.28 Tampilan Serial Monitor Saat Arduino Dijalankan ..................... 56
Gambar 4.29 Tampilan Database Setelah Arduino Dijalankan ......................... 56
Gambar 4.30 Tampilan Pengukuran Schneider PM800 di Modbus Poll ........... 57
Gambar 4.31 Tampilan Pengukuran Power Meter di Serial Monitor ................ 58
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Perbandingan Output Sensor CT Tang Ampere dan PM800 .......... 50
Tabel 4.2
Perbandingan Pengukuran ADC Arduino Dengan Avo Meter ....... 51
Tabel 4.3
Perbandingan Arus (Ampere) Arduino Dengan PM800 ................. 58
Tabel 4.4
Perbandingan Tegangan (Volt) Arduino Dengan PM800............... 59
Tabel 4.5
Perbandingan Daya Semu (KVA) Arduino Dengan PM800 .......... 60
Tabel 4.6
Perbandingan Daya Nyata (KW) Arduino Dengan PM800 ............ 60
Tabel 4.7
Perbandingan Power Faktor Arduino Dengan PM800 ................... 61
xiii
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Arduino.
2014.
Arduino
Due,
Arduino
Ethernet
Shield.
Italy.
http://arduino.cc/en/. Diakses tanggal01-12-2015.
[2]
Open Energy Monitor. 2012. How to build an Arduino energy monitor measuring mains voltage and current. Open Energy Monitor Website.
http://openenergymonitor.org/emon/node/58. Diakses tanggal 01-12-2015.
[3]
Arif Wardana, Aulia. 2014. Pemanfaatan Arduino Ethernet Shield dan
Cloud Service Untuk Monitoring Power Meter Pada Pembangkit Listrik
Tenaga
Mikro
Hidro.
Elektronika
Instrumentasi,
Jurusan
Teknik
Informatika, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[4]
Alkindi, Hafidz. 2014. Perancangan dan Implementasi Virtual Network
Menggunakan Protokol PPTP Berbasis Mikrotik. Elektronika Instrumentasi,
Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Malang.
[5]
Ali, Wafa. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring Tenaga
Listrik : Hardware. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik Elektro,
Universitas Muhammadiyah Malang.
[6]
Halimi, Subhan. 2010. Perancangan dan Pembuatan Sistem Monitoring
Tenaga Listrik : Software. Elektronika Instrumentasi, Jurusan Teknik
Elektro, Universitas Muhammadiyah.Malang.
[7]
The Windows Club. 2015. Team Viewer: Free Remote Access and Control
software for Windows. Windows Club Team and Control software Website.
http://www.thewindowsclub.com/teamviewer-remote-access-controlsoftware-windows. Diakses tanggal 11-12-2015.
[8]
Ngabidin Web. 2014. Rumus-Rumus Dasar Elektrikan (Daya Dan Arus
Listrik). Ngabidin Website. http://www.ngabidin.web.id/2014/01/rumusrumus-dasar-elektrikal-daya.html Diakses tanggal 11-12-2015.
[9]
Wheat, Dale. 2011. "Arduino Internals". New York: Apress
[10] Machmud Effendy. 2011. Desain dan Implementasi Pemantauan Jarak Jauh
(Remote Monitoring) Pada Sistem Hibrid PLTMH - PLTS UMM
(Universitas Muhammadiyah Malang) Berbasis Web. Jurusan Teknik
Elektro, Universitas Muhammadiyah Malang, Malang
66
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Gardu listrik selalu ada di dalam suatu pembangkit tenaga listrik berdaya
besar. Gardu listrik juga merupakan komponen sistem tenaga listrik memegang
peranan penting pada sistem distribusi tenaga listrik kepada konsumen. Dengan
semakin bertambahnya permintaan konsumen listrik maka semakin besar pula
beban listrik yang ditanggung oleh suatu gardu listrik. Apabila beban listrik yang
ditanggung oleh gardu listrik lebih besar dari kapasitas gardu itu sendiri maka
gardu listrik tersebut akan mengalami overload yang berakibat suplai listrik ke
konsumen terhenti. Oleh sebab itu, hampir di semua lokasi gardu listrik, dilakukan
monitoring pada beberapa parameter Power Metering kelistrikan terhadap beban
yang ditanggung gardu tersebut.
Dalam penelitian ini, suatu metode monitoring online dibuat guna
memudahkan suatu client dalam melakukan proses monitoring suatu power meter
pada gardu. Sehingga dengan sama-sama terhubung internet antara server dan
client, maka memungkinkan client untuk dapat memonitor nilai pengukuran dari
power metering gardu tersebut secara cepat, kapanpun dan dimanapun. Di dukung
penyimpanan data pengukuran pada suatu database server memungkinkan proses
pengukuran selalu terekam dan proses monotoring dapat menggunakan historis
data yang telah lalu. Selain itu penyajian data dalam bentuk grafik pada aplikasi
desktop juga semakin memberikan visualisasi terhadap historis data pengukuran
yang telah terjadi. Pemanfaatan teknologi VPN juga diterapkan disini untuk
meningkatkan kemanan data baik server maupun client.
Ada beberapa penelitian terdahulu yang terkait dengan monitoring
kelistrikan menggunakan power metering, salah satunya adalah sebagaimana yang
terdapat pada Wardhana (2010), yang memanfaatkan arduino dan ethernet shield
untuk memonitoring power meter pada pembangkit listrik tenaga mikro, tetapi
penelitian pendahulu sistem monitoring berbasis web dan memiliki beberapa
kekurangan seperti tidak adanya keamanan data yang telah dikirim dalam sistem
pembacaan parameter kelistrikan. Maka pada penelitian ini saya mengharapkan
1
kemudahan pembacaan parameter kelistrikan dengan menggunakan aplikasi tanpa
membuka web browser terlebih dahulu dan membuat keamanan data yang
diterima oleh teknisi atau pihak client dengan menggunakan jaringan VPN
(Virtual Private Network). Dalam hal ini penulis membuat pembeda dengan
membaca parameter kelistrikan pada gardu III pada kampus UMM.
1.2
Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah di uraikan tersebut diatas, maka timbul
suatu permasalahan sebagai berikut:
a) Bagaimana membuat suatu Power Meter sendiri dengan mikrokontroller serta
dapat mengukur parameter kelistrikan dari hasil pembacaan sensor dengan
baik?
b) Bagaimana Microkontroller dapat terhubung dan mengirimkan data hasil
pengukuran ke dalam database pada PC server?
c) Bagaimana cara menghubungkan server ke jaringan VPN.
1.3
Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
a) Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah analisa data hasil pengujian
sesuai dengan rumusan masalah yang telah diuraikan.
b) Ruang lingkup pembahasan dari tugas akhir ini hanya sebatas bidang server
yaitu pembuatan dan pembacaan power metering serta menyimpannya dalam
database pada localhost melalui jaringan private (VPN), tidak membahas
apapun yang berkaitan dengan sisi client.
1.4
Tujuan Penelitian
Dalam pengerjaan skripsi ini, ada beberapa tujuan yang ingin dicapai
peneliti. Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah:
a) Dapat membuat power metering dengan mikrokontroller dan dapat
melakukan pengukuran parameter kelistrikan
2
b) Dapat menghubungkan power meter yang kita buat dengan database pada
komputer server
c) Menyediakan data untuk dimonitoring oleh client yang akan mengakses data
melalui jaringan VPN nantinya.
1.5
Metodologi
Metode pelaksanaan yang digunakan dalam menyusun tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
a) Kajian Pustaka
Dalam mencari kajian pustaka, penulis menggunakan beberapa sumber
informasi buku maupun media elektronik seperti internet.
b) Persiapan Hardware dan Software
Dalam tahap ini akan dipersiapkan mengenai hardware yang digunakan,
demikian pula beberapa software yang diperlukan baik untuk instalasi
ataupun setup jaringan.
c) Rancang Bangun dan Desain Sistem
Melakukan perancangan (desain) meliputi penentuan hardware dan topologi
yang akan digunakan.
d) Implementasi Sistem Power Metering
Pembacaan parameter kelistrikan dilakukan oleh power meter yang kita buat
sendiri dari mikrokontroller pada modul Arduino Due dengan dihubungkan
dengan sensor pada beban dan data hasil pembacaan tersebut disimpan dalam
databasepada komputer server
e) Pengujian Desain Sistem
Indikator pengujian dilakukan sesuai dengan rumusan masalah yang telah
diuraikan dan sesuai dengan batasan masalah yang telah dijelaskan
sebelumnya. Indikator keberhasilan alat yaitu ketika alat dapat beroperasi
dengan normal sesuai dengan semua yang pertanyaan dalam rumusan
masalah.
f)
PengambilanAnalisa
Yaitu berisi analisa dari hasil pengujian alat yang telah dibuat.
g) Pengambilan kesimpulan
Yaitu berisikan kesimpulan dan saran atas analisa yang dibuat.
3
h) Penulisan laporan
Dalam penulisan laporan ini mengacu pada pedoman penulisan ilmiah dalam
hal ini penulisan Tugas Akhir yang bakunya telah diatur oleh pihak jurusan.
i)
Konsultasi
Yaitu melakukan konsultasi secara bertahap kepada dosen pembimbing.
1.6
Sistematika Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan, maka Tugas Akhir ini akan dibagi
menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Bab ini meliputi latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah,
metodelogi tugas akhir dan sistematika penulisan.
Bab II: Landasan Teori
Konsep dasar teknologi yang diterapkan dalam judul tugas akhir ini yang meliputi
teknologi VPN, Data Base dan Bahasa Pemrograman C++
Bab III : Perencanaan dan Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai bagaimana membangun dan sistem
pembacaan Power Metering gardu listrik serta menyimpan hasil sampling data di
dalam database server, serta data pada server mampu dibaca oleh client melalui
jaringan VPN.
Bab IV : Pengujian dan Analisa Sistem
Membahas tentang pengujian sistem pembacaan Power Metering melalui modul
arduino due dan hasil data tersimpan di dalam arduino dan mampu mengirimkan
data ke komputer client.
Bab V : Penutup
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil implementasi
dalam tugas akhir ini.
4