Sistem Deteksi Arcing Fault Berbasis Antena Sebagai Sensor Tegangan Pada Sistem Catenary Kereta Listrik
Abstrak
Sistem catenary adalah komponen kritis dalam operasional kereta listrik yang berfungsi menyuplai daya listrik melalui kawat konduktor di atas rel. Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem ini adalah arcing fault. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perancangan dan implementasi sistem deteksi arcing fault menggunakan antena sebagai sensor tegangan non-kontak pendeteksi perubahan medan listrik yang dihasilkan oleh fenomena arcing. Hasil pengujian dilakukan pada beberapa variasi jarak. Pada jarak 1 cm dan 3 cm, tingkat akurasi model sama yaitu 93.33%, jarak 5 cm sebesar 86.7%, jarak 7 cm dengan nilai akurasi 80%, dan terakhir jarak 8 cm dengan akurasi 73.33%, masing-masing jarak diuji sebanyak 50 sampel data dan diklasifikasikan menjadi dua kelas yaitu, normal dan arcing. Penelitian ini menunjukkan bahwa sensor tegangan akan mulai kehilangan sensitivitas terhadap perubahan medan listrik jika semakin jauh dari sumber arcing. Kombinasi sensor tegangan dengan algoritma Decision Tree merupakan solusi yang dapat diandalkan untuk deteksi dini arcing fault pada sistem catenary kereta listrik, dengan potensi implementasi untuk meningkatkan keselamatan dan keandalan operasional transportasi kereta listrik di Indonesia.
Kata kunci— Arcing fault, antena, sensor tegangan, decision tree, sistem catenary.
Referensi
H. Ahnap Alfiansyah and P. Oetomo, “STUDI TENTANG KELISTRIKAN PADA SISTEM KERETA REL LISTRIK.”
G. Wu et al., “Pantograph–catenary electrical contact system of high-speed railways: recent progress, challenges, and outlooks,” Dec. 01, 2022, Springer. doi: 10.1007/s40534-022-00281-2.
C. R. Hananto, “OPTIMASI PENEMPATAN GARDU TRAKSI LISTRIK ALIRAN ATAS (LAA) ANTARA STASIUN CEPER – STASIUN GAWOK BERDASARKAN PENURUNAN TEGANGAN UNTUK MENINGKATKAN KEANDALAN PASOKAN DAYA LISTRIK KRL,” Publikasi Ilmiah, 2021.
Y. Song, F. Duan, and Z. Liu, “Analysis of Critical Speed for High-Speed Railway Pantograph-Catenary System,” IEEE Trans Veh Technol, vol. 71, no. 4, pp. 3547–3555, Apr. 2022, doi: 10.1109/TVT.2021.3136920.
J. Inovtek and S. Elektro, “Penggunaan Fast Fourier Transform pada Identifikasi Arc Fault Pada Berbagai Jenis Kabel,” vol. 2, no. 3, p. 2020.
L. Zhao, Y. Zhou, K. L. Chen, S. H. Rau, and W. J. Lee, “High-Speed Arcing Fault Detection: Using the Light Spectrum,” IEEE Industry Applications Magazine, vol. 26, no. 3, pp. 29–36, May 2020, doi: 10.1109/MIAS.2019.2943664.
G. Wu et al., “Pantograph–catenary electrical contact system of high-speed railways: recent progress, challenges, and outlooks,” Dec. 01, 2022, Springer. doi: 10.1007/s40534-022-00281-2.
I. Balasubramanian and A. M. Graham, “Impact of available fault current variations on arc-flash calculations,” IEEE Trans Ind Appl, vol. 46, no. 5, pp. 1836–1842, Sep. 2010, doi: 10.1109/TIA.2010.2058083.
W. Yinghong and H. Weixing, “Research on electromagnetic compatibility of Chinese high speed railway system,” Chinese Journal of Electronics, vol. 29, no. 1, pp. 16–21, 2020, doi: 10.1049/cje.2019.09.002.
F. Nugraha, U. Khayam, and T. Rhamdani, “View of OPTIMASI PARAMETER ANTENA DIPOLE SEBAGAI SENSOR DALAM MENDETEKSI PARTIAL DISCHARGE PADA ISOLASI GIS,” Informatika dan Teknik Elektro Terapan, vol. 13, Apr. 2025.
X. Tan, W. Zhang, M. He, W. Li, G. Ao, and F. Zhou, “Non-Contact Adaptive Voltage Sensor Based on Electric Field Coupling Principle,” Sensors, vol. 23, no. 19, Oct. 2023, doi: 10.3390/s23198316.
W. Zhang, Y. Yang, J. Zhao, R. Huang, K. Cheng, and M. He, “Research on a Non-Contact Multi-Electrode Voltage Sensor and Signal Processing Algorithm,” Sensors, vol. 22, no. 21, Nov. 2022, doi: 10.3390/s22218573.
C. Suo, M. He, G. Zhou, X. Shi, X. Tan, and W. Zhang, “Research on Non-Invasive Floating Ground Voltage Measurement and Calibration Method,” Electronics (Switzerland), vol. 12, no. 8, Apr. 2023, doi: 10.3390/electronics12081858.
K. Thakur et al., “Advancements in Arc Fault Detection for Electrical Distribution Systems: A Comprehensive Review from Artificial Intelligence Perspective,” Nov. 2023, [Online]. Available: http://arxiv.org/abs/2311.16804
J. S. Bobowski, S. Ferdous, and T. Johnson, “Calibrated Single-Contact Voltage Sensor for High-Voltage Monitoring Applications,” Jun. 2020, doi: 10.1109/TIM.2014.2360804.
T. M. . Mitchell, Machine Learning. McGraw-Hill, 1997.
B. Charbuty and A. Abdulazeez, “Classification Based on Decision Tree Algorithm for Machine Learning,” Journal of Applied Science and Technology Trends, vol. 2, no. 01, pp. 20–28, Mar. 2021, doi: 10.38094/jastt20165.
