Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) kian banyak dipakai untuk menyuplai wilayah yang beroperasi mandiri, seperti di pulau-pulau kecil. Dalam kondisi ini, jaringan bekerja dalam mode terisolasi (island mode), terpisah dari jaringan utama PLN, sehingga PLTS menjadi sumber utama listrik. Kondisi tersebut menyimpan masalah proteksi. Saat terjadi hubung singkat, inverter PLTS hanya mampu mengalirkan arus sekitar 1,2 kali arus nominalnya, setara dengan arus beban normal. Akibatnya, relai arus lebih (overcurrent relay, OCR) konvensional rawan tidak mampu mendeteksi gangguan, karena tidak dapat membedakan arus gangguan dari arus beban sehari-hari.
Tim peneliti Program Studi Teknologi Rekayasa Elektro (TRE) Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada mencoba menjawab persoalan ini. Tim yang terdiri dari Alvin Harista Rahman, S.Tr.T., M.T. bersama sejumlah dosen dan mahasiswa TRE ini tidak merancang relai baru, melainkan memanfaatkan relai arus lebih penahan tegangan (voltage-restrained overcurrent relay, OCR-VR) yang selama ini umum dipakai sebagai proteksi cadangan generator. Relai ini bekerja secara sensitif terhadap tegangan. Saat gangguan terjadi, tegangan turun dan ambang arus kerja relai ikut diturunkan secara otomatis. Dengan cara ini, arus gangguan yang kecil tetap dapat dikenali, sehingga risiko malfungsi proteksi, yaitu relai gagal bekerja ketika gangguan terjadi, dapat ditekan.
Riset ini merupakan kelanjutan dari penelitian Alvin Harista Rahman sebelumnya tentang penerapan OCR-VR pada mikrogrid hibrida energi terbarukan di sistem kelistrikan pulau kecil di Indonesia, yang telah dipresentasikan pada International Conference on High Voltage Engineering and Power Systems (ICHVEPS) 2025 di Bali. Penelitian tersebut menunjukkan bahwa OCR-VR berpotensi mengatasi lemahnya deteksi gangguan pada sistem pulau.
Kali ini, tim mengembangkan cara penyetelan OCR-VR menggunakan metode optimasi. Tujuannya adalah untuk memperoleh setelan relai yang meliputi time dial setting (TDS), arus pickup, dan faktor penahan tegangan, yang menghasilkan waktu operasi relai seminimal mungkin, dengan jeda koordinasi (coordination time interval, CTI) antara relai utama dan relai cadangan minimal 0,2 detik sesuai rekomendasi standar IEEE Std 242. Tiga metode optimasi digunakan dalam prosesnya, yaitu Particle Swarm Optimization (PSO), Grey Wolf Optimizer (GWO), dan Hippopotamus Optimization (HO).
Hasilnya menunjukan ketiga metode tersebut mampu menghasilkan setelan yang baik, dimana seluruh relai mendeteksi gangguan dua fasa maupun tiga fasa, relai utama bekerja dalam rentang sekitar 0,11–0,91 detik, CTI memenuhi batas minimum, dan tidak ada relai yang bekerja keliru di luar zona proteksinya. Tim kemudian membandingkan kinerja ketiganya dengan aturan pengujian yang setara dan pengulangan sebanyak 30 kali. Hasilnya, GWO menghasilkan waktu kerja relai paling singkat dan paling konsisten. HO paling andal dalam menemukan setelan yang valid, meskipun waktu kerja relainya lebih lama, sedangkan PSO mampu mencapai hasil yang baik tetapi kurang konsisten antarpengulangan. Setelan hasil optimasi selanjutnya divalidasi menggunakan perangkat lunak DIgSILENT PowerFactory dan menunjukkan kesesuaian dengan perhitungan.
Karena dilakukan berbasis simulasi, penelitian ini memungkinkan berbagai skenario gangguan diuji tanpa risiko terhadap peralatan maupun keselamatan, serta dengan biaya yang jauh lebih rendah dibanding pengujian langsung di lapangan. Setelan relai yang dihasilkan dapat menjadi acuan awal bagi perancang dan pengelola PLTS di wilayah terisolasi, sebelum diverifikasi lebih lanjut pada kondisi nyata.
Melalui riset ini, tim berupaya memberi kontribusi kecil pada flagship Transisi Energi serta Perubahan Iklim dan Adaptasi Lingkungan, serta mendukung SDGs 7 (Affordable and Clean Energy). Harapannya, peralihan ke energi bersih tidak hanya ramah lingkungan, tetapi juga aman dan andal bagi warga yang bergantung padanya.