Peranan AI Dalam Sistem Ketenagalistrikan Modern

Apa itu Sistem Ketenagalistrikan?

Sistem ketenagalistrikan atau dalam bahasa kerennya disebut Electrical Power System adalah sistem yang menyalurkan energi mulai dari pembangkitan, transmisi, distribusi sampai ke penggunaan oleh konsumen. Energi dari alam, baik fosil atau non fosil akan ditransformasikan menjadi energi listrik yang saat ini menjadi energi yang paling mudah, murah,  efisien dan handal untuk ditransmisikan ke konsumen.

Energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok dalam kehidupan sehari-hari, namun kita tidak menyadarinya sampai pada saat terjadi gangguan sistem ketenagalistrikan. Gangguan yang mengakibatkan kerugian tidak hanya pada konsumen energi listrik namun juga pada perusahaan yang menghasilkan energi listrik. Inilah yang menjadi tantangan bagi perusahaan penyedia energi listrik untuk dapat menyediakan energi listrik yang tidak hanya murah, namun juga efisien dan andal.

Sistem ketenagalistrikan sudah banyak mengalami perubahan. Awalnya, sistem ketenagalistrikan tradisional menggunakan peralatan kontrol proteksi elektromekanik untuk mengatur koneksi dari sumber energi, mesin generator sinkron, transformator, saluran transmisi udara maupun kabel sampai jaringan distribusi. Saat ini sistem ketenagalistrikan menjadi lebih modern dengan penggunaan teknologi komputer dan internet sehingga dapat menyediakan layanan listrik yang lebih aman dan andal. 

Smart Grid

Jaringan listrik cerdas atau Smart Grid adalah jaringan yang mengintegrasikan sistem ketenagalistrikan dengan teknologi komunikasi digital dalam aliran dua arah listrik dan data. Dengan smart grid perusahaan penyedia energi listrik dapat mengoptimalkan pembangkitan, transmisi, dan distribusi listrik ke konsumen. Dan dengan smart grid konsumen dapat mengetahui penggunaan energi dari jaringan yang mereka gunakan atau bahkan energi yang mereka produksi sendiri dan mereka simpan seperti pada panel surya dan penyimpanan baterai. 

Beberapa perbedaan antara sistem ketenagalistrikan yang tradisional dengan smart grid adalah 

- Penggunaan teknologi komputer dan digital yang memungkinkan semua perangkat berkomunikasi dalam jaringan, sehingga menghasilkan sistem kontrol yang lebih andal. Selain itu terdapat penggunaan AI dan cloud untuk penyimpanan data.

- Penggunaan energi terbarukan yang semakin besar.

- Konsumen berubah menjadi prosumer yang tidak hanya mengkonsumsi energi listrik dari jaringan, namun juga dapat menghasilkan energi listrik dari PV dan penyimpanan baterai.

- Penggunaan aplikasi prediktif untuk peramalan beban, penjadwalan pembangkit, peramalan cuaca yang dapat mempengaruhi produksi energi listrik.

- Penggunaan sensor dan internet of things (IoT) untuk monitoring jaringan dan mendapatkan data kondisi peralatan. Data tersebut dapat digunakan untuk aplikasi pemeliharaan prediktif.

- Jaringan yang dapat memperbaiki sendiri sistemnya ketika terjadi gangguan.

Artificial Intelligence (AI)

Sejarah awal AI dimulai dengan formulasi logika dan matematika. Pelopor seperti Gottfried Wilhelm Leibniz yang membuat konseptualisasi pernyataan matematis dan George Boole yang mengembangkan aljabar boolean menjadi dasar dalam perkembangan dunia pemrograman komputer. Kemudian Alan Turing memperkenalkan konsep mesin cerdas juga turut berkontribusi dalam perkembangan AI.

Saat ini berbagai macam artificial intelligence yang banyak berkembang antara lain:

- Artificial Neural Network (ANN) :  model komputasi yang terinspirasi oleh cara kerja jaringan syaraf biologis di otak manusia. ANN terdiri dari lapisan-lapisan neuron yang saling terhubung dan dapat belajar serta membuat keputusan berdasarkan data input. Jaringan ini digunakan dalam berbagai tugas pembelajaran mesin seperti pengenalan gambar, pemrosesan bahasa, dan pemodelan prediktif. Melalui pelatihan, ANN dapat mengenali pola dan meningkatkan akurasi, menjadikannya alat yang kuat dalam aplikasi AI.

- Fuzzy logic adalah sistem matematika yang meniru penalaran manusia yang bersifat perkiraan. Fuzzy logic adalah pengembangan dari logika biner. Berbeda dengan logika biner tradisional (1/benar atau 0/salah), fuzzy logic dapat menghasilkan nilai berada di antara 0 dan 1, mewakili tingkat kebenaran. Sistem ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan penalaran mirip manusia, misalnya pendingin udara atau mesin cuci).

- Selain ANN dan fuzzy logic, terdapat juga beberapa AI yang digunakan dalam optimisasi seperti Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Ant Colony Optimization, Bee Colony Optimization, Harris Hawk Optimization, dan masih banyak lagi metode optimasi menggunakan AI yang terinspirasi dari alam.

AI juga dapat diklasifikasikan berdasarkan teknologi yang digunakan dalam perancangannya seperti Machine Learning, Deep Learning, Natural Language Processing, Robotics, Computer Vision, dan Expert Systems.

 

Apa Peranan AI Dalam Sistem Ketenagalistrikan?

Ke depan, jika membahas smart grid dalam sistem ketenagalistrikan tentunya tidak dapat dipisahkan dengan aplikasi AI. Berikut ini adalah beberapa manfaat yang didapatkan oleh penyedia energi listrik maupun konsumen :

1. Membantu dalam peramalan beban listrik baik itu harian, bulanan maupun tahunan. Dengan menggunakan model machine learning, AI dapat menganalisis pola konsumsi listrik dan meramalkan periode puncak permintaan energi listrik, sehingga memungkinkan penyedia energi listrik mengoptimalkan pembangkitan daya. 

2. Membantu dalam penjadwalan operasi pembangkit. Berdasarkan dari data peramalan beban, selanjutnya dengan bantuan AI dapat menganalisis pembangkit-pembangkit mana yang harus beroperasi dengan konstrain-konstrain yang ada seperti ketersediaan energi, jadwal pemeliharaan, kerusakan pembangkit dan sebagainya. Sehingga didapatkan biaya pembangkitan energi listrik yang termurah dan andal.

3. Memantau kondisi jaringan pada area yang lebih luas untuk mendeteksi anomali atau jaringan yang tidak efisien. Memantau jaringan yang tidak optimal seperti jaringan transmisi atau transformator yang kelebihan beban. Expert system dapat memberikan saran kepada pengelola untuk melakukan manuver pada jaringan.

4. Deteksi dan diagnosis gangguan pada jaringan serta pemulihan mandiri (self healing). Machine learning AI dapat secara otomatis mendeteksi gangguan di grid dan mengambil tindakan korektif, seperti mengalihkan aliran daya ke area yang tidak terdampak atau mengisolasi area bermasalah untuk mencegah kegagalan yang meluas. Respons otomatis ini mengurangi waktu pemadaman dan mencegah pemadaman listrik yang meluas, yang lebih sering terjadi pada sistem ketenagalistrikan tradisional. Dengan memanfaatkan AI, utilitas dapat meningkatkan ketahanan dan keandalan jaringan kelistrikan.

5. Aplikasi pemeliharaan prediktif. Dengan menggunakan sensor-sensor yang terpasang pada peralatan, IoT dan expert system AI, pengelola dapat mengembangkan aplikasi untuk memprediksi kapan harus melakukan pemeliharaan pada peralatan tenaga listrik. 

6. Aplikasi AI pada smart grid dan smart meter yang memungkinkan konsumen mengetahui pemakaian energi listrik tiap jam dan mengetahui dari mana energi listrik yang mereka gunakan. Selain itu dengan smart grid akan lebih sedikit pemadaman yang dialami oleh konsumen.

7. Pengembangan virtual call center untuk menangani aduan dari konsumen maupun memperbaiki masalah yang dialami konsumen. Dengan adanya virtual call center maka aduan/masalah yang dialami oleh konsumen dapat ditindaklanjuti dengan cepat dan diberikan solusi yang sesuai.

Tantangan dalam Penerapan AI

Meskipun banyak sekali manfaat yang diperoleh dalam penerapan AI pada bidang ketenagalistrikan, penerapan AI juga menghadapi tantangan antara lain :

- Akurasi model AI yang digunakan sangat dipengaruhi oleh jumlah dan validitas data. Semakin banyak data valid yang digunakan, semakin tinggi pula akurasi dari AI. Oleh karenanya diperlukan pemahaman tentang Big Data sebelum melangkah ke AI.

- Diperlukan investasi awal yang besar baik untuk teknologi maupun pelatihan operator. Operator sistem tenaga listrik perlu dilatih tidak hanya tentang cara menggunakan sistem baru tetapi juga tentang cara mempercayai dan menafsirkan keputusan yang dibuat oleh AI, yang terkadang bisa tampak tidak jelas atau tidak intuitif.

- Keamanan siber (cyber security) pada jaringan komunikasi data. Smart grid yang terkoneksi pada jaringan komunikasi internet maupun intranet akan rentan terhadap serangan siber (cyber attack). OIeh karenanya perlu dipastikan aspek keamanan siber ini untuk melindungi area kritikal dari sistem ketenagalistrikan.

 

Catatan seorang enjinir (Bagus Handoko, Senior Technician at PT PLN (Persero)