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

vii

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.

viii

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

ix

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

x

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

xi

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

xii

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

xiii

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

66

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-control-

software-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/rumus-

rumus-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