BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Sistem tenaga listrik EPS (Electric Power System) adalah rangkaian sistem. serentak dalam rangka penyediaan tenaga listrik.

Transkripsi

1 BAB TINJAUAN USTAKA. Sstem Teaga Lstr Sstem teaga lstr ES Electrc ower System adalah ragaa sstem teaga lstr dar pembagta, trasms da dstrbus yag doperasa secara sereta dalam raga peyedaa teaga lstr. Kompoe dasar yag membetu sstem teaga lstr adalah geerator, trasformator, salura trasms da beba. Dalam megaalss sstem teaga dperlua dagram yag dapat mewal setap ompoe sstem teaga lstr [3]. Dagram yag selalu dguaa adalah dagram satu gars da dagram mpedas atau dagram reatas Gambar. adalah dagram satu gars sstem teaga lstr. G embagt Trasformator Step-up eghatar Trasformator Step-dow Sstem Dstrbus Gambar. Dagram satu gars sstem teaga lstr Stabltas tegaga adalah emampua dar suatu sstem teaga lstr utu mempertahaa besar tegaga yag memada sehgga eta sstem beba omal megat, daya atual yag dtrasfer e beba aa megat. 7 Uverstas Sumatera Utara

2 .. Stabltas tegaga Stabltas tegaga megacu pada emampua sstem daya utu meaga tegaga d semua bus. Hal tergatug pada emampua utu mempertahaa/megembala esembaga atara permtaa beba-beba pasoa dar sstem daya, etda stabla mug terad dalam hasl sebuah progresf meuru atau ebagta tegaga beberapa bus, dar hasl etda stabla tegaga hlagya beba d area atau tersadug arga trasms da eleme la [5]... Kurva - Kurva - sagat bergua utu aalss oseptual stabltas da tegaga utu sstem, d maa adalah beba total da adalah tegaga rts atau perwala bus. uga bsa trasfer daya atara trasms atau teroes. tegaga pada beberapa bus dapat dplot. Utu aalss oseptual urva - yama pada saat araterst beba sebaga fugs dar tegaga [6]. Gambar. [5] meuua tt lous dar tegaga meuru yag megugapa sebaga tt rts. Gambar. Kurva - pada bus beba Uverstas Sumatera Utara

3 Tt hubuga megugapa era beba membera tua, utu ragaa stabltas stra le ler, sedaga puca rts tt meyataa ods operas stabl da tt rts megespresa etdastabla ods operas...3 Kurva - Aalss stabltas tegaga melalu urva - adalah utu melhat ods total baya muata MAR bagamaa sstem stra meuu tt rts da meuru. Berart sstem era dalam peyalura daya reatf telah melampau era sstem tu sedr. Gambar.3 [5] meuua tt lous dar tegaga meuru yag megugapa sebaga tt rts Gambar.3 Kurva - pada bus beba Tt hubuga megugapa era beba membera steady-state utu ragaa stabltas stra le ler, sedaga atas tt rts megugapa ods usaha yag stabl da d bawah tt rts megugapa ods operas tda stabl. Uverstas Sumatera Utara

4 . Alra Daya Alra daya d salura lstr dapat dhtug apabla tegaga d masgmasg bus salura telah detahu. Jad masalah utama perhtuga alra daya adalah meghtug tegaga d masg-masg bus bla sumber arus es d masg-masg bus detahu []. Namu dalam salura teaga lstr hususya dalam perhtuga alra daya basaya bua es arus yag detahu melaa es daya. Masalahya haya dapat dselesaa secara teras ya secara bertahap mecar tegaga bus yag sesua agar bersama dega es arus yag dtmbula tegaga yag sedema tu meghasla daya yag sama dega daya yag detahu..3 Klasfas Bus Dalam sstem teaga setap bus terdapat empat besara yatu dhubuga dega daya atf, daya reatf besara bus, magtude tegaga II da sudut fasa. Dalam solus alra daya dua dar empat umlah yag dtetua da dua ssaya aa dhtug melalu solus persamaa [9]. Bus dgologa dalam tga es sebaga berut. Bus- atau lazm dsebut bus beba, ompoe daya atf maupu daya reatf dua-duaya detahu. Hal dga utu megetahu besarya tegaga II da sudut fasa melalu solus alra daya.tegaga pada bus dapat dza utu berbeda dalam la yag Uverstas Sumatera Utara

5 dtetua msalya 5% da -0% dar tegaga omal 50 K a uga deal sebaga bus beba.. Bus atau lazm dsebut bus pembagt. D s daya atf G da besar tegaga II yag detahu sesua dega pergat yag dtetapa. Hal dperlua utu megetahu pembagta G daya reatf da sudut fasa θ bus, a uga deal sebaga bus geerator atau bus yag dotrol. 3. Bus peadah slac bus atau bus berayu swg bus. D s edua besara tegaga II da sudut beba detahu, aa megurus daya tambaha yag dbutuha da eruga trasms. Hal dperlua utu megetahu daya yata da daya reatf G da G d bus. D s slac bus atau swg bus da sea da tda detahu II da harus dtetua. Basaya sudut 0 0 dguaa d bus da semua sudut bus laya dsaa [7]. Solus alra daya dapat dcapa oleh setap metode teratf, melhat metode Newto-Raphso dterapa dalam masalah alra daya sepert duraa d atas, dua varabel yag dterapa pada setap bus da varabel ssaya dperoleh melalu solus alra daya [8]. arabel tambaha yag aa dtetua solus pegatura arus beba, megatur trasformator, apastas, resstas da la-la. Ja varabel-varabel tertetu yag dza utu bervaras d awasa dbatas oleh pertmbaga prats batas atas da batas bawah, daya yata, daya reatf, bus batas tegaga da Uverstas Sumatera Utara

6 berbaga pegatura tap-trasformator. Hasl dalam solus alra daya masgmasg terat dega la dar varabel yag dtetapa [0]. Tabel. Klasfas bus pada sstem teaga Tpe Bus Besara yag detahu Besara yag tda detahu Slac I I,0; θ 0, Gee rator bus, I I, θ Load bus, I I, θ.4 ersamaa Alra Daya ersamaa alra daya secara sederhaa, utu sstem yag meml bus. ada setap bus meml sebuah geerator da beba [,8,], walaupu pada eyataaya tda semua bus meml geerator. eghatar meghubuga atara bus dega bus. ada setap bus meml 6 besara eletrs yag terdr dar D, G, D, G,, da []. Gambar.4 [] dapat dhasla persamaa alra daya dega megguaa dagram mpedas. G G Bus Salura Le Bus Load Load Gambar.4 Dagram satu gars sstem bus Uverstas Sumatera Utara

7 Gambar.5 [] merupaa dagram mpedas d maa geerator sro drepresetasa sebaga sumber yag meml reatas da trasms model π ph. Beba dasumsa meml mpedas osta da daya osta pada dagram mpedas. IG ID Î Z S RS X S Î ID IG X G Ê G Beba B y p B y p Beba G X G Ê Gambar.5 Dagram mpedas sstem bus Besar daya pada bus da bus adalah S S S S... G D G D G D S S G D G D G D.... Gambar.6 merupaa peyederhaaa dar Gambar.5 mead daya bus bus daya utu masg-masg bus. Uverstas Sumatera Utara

8 Gambar.6 Bus daya dega trasms model π utu sstem bus Besarya arus yag desa pada bus da bus adalah I I I G I D I G I D Semua besara adalah dasumsa dalam sstem per-ut, sehgga * * I S I...5 * I * I S...6 Bus ower Bus ower Gambar.7 Alra arus pada ragaa euvale Uverstas Sumatera Utara

9 Alra arus dapat dlhat pada Gambar.7 [] d maa arus pada bus adalah I I I y S I y p I y p ys ys I..8 D maa. adalah umlah admtas terhubug pada bus y y S...9 adalah admtas egatf atara bus dega bus ys...0 Utu alra arus pada bus adalah I I I y S I y p I y S y p ys... I... Uverstas Sumatera Utara

10 D maa. adalah umlah admtas terhubug pada bus y y S...3 adalah admtas egatf atara bus dega bus y S...4 Dar ersamaa.8 da. dapat dhasla ersamaa dalam betu matr, yatu I I...5 Notas matr dar ersamaa.5 adalah I...6 bus bus bus ersamaa.5 hgga.6 yag dbera utu sstem bus dapat dada sebaga dasar utu peyelesaa persamaa alra daya sstem -bus. Gambar.8.a [] meuua sstem dega umlah -bus d maa bus terhubug dega bus laya. Gambar.8.b [] meuua model trasms utu sstem - bus. Bus Bus Bus 3 Bus Gambar.8.a Sstem -bus Uverstas Sumatera Utara

11 atau atau Bus 4 atau Bus 3 Bus 3 Gambar.8.b Model trasms π utu sstem bus ersamaa yag dhasla dar Gambar.8.b adalah D maa... Bus ys 3 ys3... ys I y y 3 y I y y y ys ys ys ys ys... ys I y y 3... y ys ys3... ys...9 umlah semua admtas yag dhubuga dega bus ys; 3 ys3; ys...0 Uverstas Sumatera Utara

12 ersamaa. dapat dsubttusa e ersamaa.5 mead ersamaa., yatu I... * I *... *,,...,...3 ersamaa.3 merupaa represetas persamaa alra daya yag o lear. Utu sstem -bus, sepert ersamaa.5 dapat dhasla ersamaa.4 yatu I I I Notas matr dar ersamaa.4 adalah. I...5 bus bus bus... D maa... bus matr bus admtas...6 Uverstas Sumatera Utara

13 .5 Metode Alra Daya ada sstem mult-bus, peyelesaa alra daya dega metode persamaa alra daya. Metode yag dguaa pada umumya dalam peyelesaa alra daya, yatu metode Gauss-Sedel, Fast Decoupled da Newto-Raphso, pada tess aa dbahas dega megguaa metode Newto-Raphso [,7]..5. Metode Newto-Raphso Dalam metode Newto-Raphso secara luas dguaa utu permasalaha ersamaa o-lear. eyelesaa ersamaa megguaa permasalaha yag lear dega solus pedeata. Metode dapat daplasa utu satu ersamaa atau beberapa ersamaa dega beberapa varabel yag tda detahu [3,6]. Utu ersamaa o-lear yag dasumsa meml sebuah varabel sepert ersamaa.7. y f x...7 ersamaa.7 dapat dselesaa dega membuat ersamaa mead f x Megguaa deret Taylor ersamaa.8 dapat dabara mead ersamaa.9. x0 df x0 x x x... df f x f x0 0 x 0! dx! dx df x0 0 x x 0...9! dx Uverstas Sumatera Utara

14 Turua pertama dar ersamaa.9 dabaa, pedeata lear meghasla ersamaa.30. x0 x 0 df f x f x0 x dx Dar. x f x0 x dx x0...3 df 0 Bagamaa pu, utu megatas esalaha otas, maa ersamaa.3 dapat dulag sepert ersamaa.3. D maa. x 0 x 0 f x 0 x dx 0 x...3 df x edeata perraa edeata pertama Oleh area tu, rumus dapat dembaga sampa teras terahr, mead ersamaa.33. x x x x df f f ' f x x dx x x Uverstas Sumatera Utara

15 Jad, x x f x...35 f ' x x x...36 Metode Newto-Raphso secara graf dapat dlhat pada Gambar.9 [3] lustras Metode Newto-Raphso Gambar.9 Ilustras metode Newto-Raphso ada Gambar.9 dapat dlhat urva gars melegug dasumsa graf ersamaa y Fx. Nla x0 pada gars x merupaa la perraa awal emuda dlaua dega la perraa edua hgga perraa etga..6 Metode Newto-Raphso dega Koordat olar Besara-besara lstr yag dguaa utu oordat polar, pada umumya sepert ersamaa.37. ; ; da θ...37 Uverstas Sumatera Utara

16 ersamaa arus. pada ersamaa sebelumya dapat dubah edalam ersamaa polar.38. I I θ...38 ersamaa.38 dapat dsubsttusa edalam ersamaa daya.39 pada ersamaa sebelumya mead ersamaa.39. * I * * cougate dar θ θ...39 D maa e θ Cos θ θ s...40 ersamaa.39 da.40 dapat detahu ersamaa daya atf.4 da ersamaa daya reatf.4. Uverstas Sumatera Utara

17 cos θ...4 s θ...4 ersamaa.4 da.4 merupaa lagah awal perhtuga alra daya megguaa metode Newto-Raphso. eyelesaa alra daya megguaa proses teras. Utu teras pertama la 0, merupaa la perraa awal tal estmate yag dtetapa sebelum dmula perhtuga alra daya [4,5]. Hasl perhtuga alra daya megguaa ersamaa.4 da.4 dega la da Meghtug la. Hasl la dguaa utu meghtug la da da. megguaa ersamaa.43 da p, spec, calc...44, spec, calc Hasl perhtuga ersamaa.45. da dguaa utu matr Jacoba pada Uverstas Sumatera Utara

18 ersamaa.45 [8] dapat dlhat bahwa perubaha daya berhubuga dega perubaha besar tegaga da sudut fasa. Secara umum ersamaa.45 dapat dsederhaaa mead ersamaa J J J J...46 Besara eleme matrs Jacoba ersamaa.46 adalah. a J s θ...47 s θ...48 b J cos cos θ θ...49 Uverstas Sumatera Utara

19 cos θ...50 c J cos θ cos θ...5 d J s s θ θ s θ...54 Setelah la matr Jacoba dmasua edalam ersamaa.46 maa la da dapat dcar dega megversa matr Jacoba sepert ersamaa J J J J...55 Uverstas Sumatera Utara

20 Setelah la da detahu laya maa la da dapat dcar dega megguaa la da.57. da e dalam ersamaa Nla da hasl perhtuga dar ersamaa.56 da.57 merupaa perhtuga pada teras pertama. Nla dguaa embal utu perhtuga teras e- dega cara memasua la e dalam ersamaa.4 da.4 sebaga lagah awal perhtuga alra daya, dega dperolehya hasl output alra beba dar sstem dega metode Newto-Raphso adalah merupaa output yag dguaa dalam aalss peempata stabltas tegaga megguaa statcom [6]. erhtuga alra daya pada teras e- mempuya la. Iteras perhtuga alra daya dapat dlaua sampa teras e-. erhtuga selesa apabla la da mecapa la, erhtuga alra daya megguaa metode Newto-Raphso. Membetu matr admtas rel sstem.. Meetua la awal 0, 0, spec, spec. Uverstas Sumatera Utara

21 3. Meghtug daya atf da daya reatf berdasara ersamaa.4 da Meghtug la.44. da berdasara ersamaa.43 da 5. Membuat matr Jacoba berdasara ersamaa.46 sampa ersamaa Meghtug la da berdasara ersamaa.56 da Hasl la da dmasua edalam ersamaa.4 da.4 utu mecar la da. erhtuga aa overges a la da Ja sudah overges maa perhtuga selesa, a belum overges maa perhtuga dlauta utu teras berutya..7 Statc Compesator STATCOM Merupaa peragat yag terhubug dalam dervas, terdr dar sebuah trasformator oplg yag melaya mata rata atara sstem teaga lstr da tegaga otrol sro yag meghasla gelombag tegaga membadgaya dega salah satu sstem lstr utu mewuuda pertuara daya reatf. Sstem otrol Statcom meyesuaa pada setap saat tegaga terbal Uverstas Sumatera Utara

22 sehgga arus es pada arga d dalam uadrat dega tegaga salura dalam ods 0 da 0 [0,,]. Statcom adalah overter peragat tegaga berbass sumber, yag megubah tegaga put DC mead tegaga output AC utu megompesas ebutuha atf da reatf dar sstem. Statcom meml araterst yag lebh ba, eta tegaga sstem cuup utu memperoses output statcom, output daya reatf masmum yag tda aa terpegaruh oleh besarya tegaga. Oleh area tu, meuua araterst arus osta eta tegaga redah. Dagram sema da araterst statcom dtuua pada Gambar.0 [8] da Gambar.[9]. Gambar.0 Strutur dar Statcom Uverstas Sumatera Utara

23 Gambar. Typcal araterst -I Statcom Jad, eta beroperas pada batas tegagaya, umlah ompesas daya reatf yag lebh dbera dar statcom. Hal area pada batas tegaga redah daya reatf yag atuh metberata turu sebaga uadrat dar tegaga, d maa MAR f B, tap yag atuh metberata dar ler dega statcom d maa MAR f -I. Hal membuat emampua otrol daya reatf dar Statcom pada saat sstem bermasalah. Gambar. Satu fasa ragaa dar Statcom Gambar. [8] d maa R mewal tegaga d termal statcom da K adalah tegaga dalam daya sstem bus. Dasar-dasar operas statcom adalah bahwa Uverstas Sumatera Utara

24 ampltudo da sudut fasa drop tegaga, Gambar d atas dapat dedala, meetua umlah da arah alra daya atf da reatf melalu reatas a ta megambl sebaga acua utu meyederhaaa formulas, persamaa tegaga da daya yag dguaa utu ragaa..8 rsp Kera Statcom Statcom meghasla tegaga 3 phasa sembag da fasa yag besarya dapat dsesuaa dega cepat dega megguaa salar semodutor. Statcom terdr dar sumber tegaga verter dega apastor DC, trasformator oplg, syal pembagt da ragaa otrol. Sumber tegaga verter utu trasms statcom beroperas dalam mode mult embata Gambar.3 [7] meuua ragaa evale fasa-tuggal d maa statcom dotrol dega megubah sudut fasa atara tegaga eluara verter da tegaga bus pada tt sambuga tt yag sama. Iverter tegaga dasumsa dalam fasa dega tegaga termal t AC. Gambar.3 Statcom Uverstas Sumatera Utara

25 Statcom pasoa daya reatf e sstem AC a besar lebh besar dar pada t, mear daya reatf dar sstem AC a besarya t lebh besar dar. Daya atf dapat dtuar atara statcom da ES Electrc ower System pertuara atara verter da sstem AC dapat dotrol meyesuaa sudut tegaga output dar verter e sudut tegaga dar sstem AC, berart bahwa verter tda dapat membera daya atf e sstem AC, DC membetu aumulas eerg a tegaga eluara verter medahulu tegaga dar sstem AC. D ss la, verter dapat meyerap daya atf dar sstem AC a tegaga yag tertuda sehubuga dega sstem tegaga AC. Megguaa persamaa las yag meggambara alra daya atf da reatf seala dalam hal da s, mpedas trafo yag dapat dasumsa sebaga deal da perbedaa sudut atara edua bus, ta dapat meetua da. Sudut atara s da dalam sstem d. Keta statcom beroperas dega d 0 ta dapat melhat bagamaa daya atf megrm e peragat sstem mead ol sedaga daya reatf terutama aa tergatug pada modul tegaga. Kods operas berart bahwa arus yag melewat trafo harus meml perbedaa / phasa e s. Dar Gambar.4 rsp operas dar statcom, a lebh besar dar, s, reatf aa drm e statcom sstem operas apastf yag berasal dar alra arus. Dalam asus sebalya, reatf aa dserap dar sstem melalu statcom operas dutf da arus aa megalr dalam arah yag berlawaa. Ahrya a modul s da adalah sama, tda aa ada atau alra arus atau reatf dalam sstem [8,9]. Uverstas Sumatera Utara

26 Dega dema ta dapat megataa bahwa dalam eadaa vertal tetap haya tergatug pada perbedaa atara mode s da tegaga. Jumlah daya reatf sebadg dega perbedaa tegaga atara s da. ertuara daya atf atara statcom da Electrc ower System ES. pertuara atara verter da sstem AC dapat dotrol meyesuaa sudut tegaga output dar verter e sudut tegaga dar sstem AC. I berart bahwa verter tda dapat meyedaa daya atf e sstem AC. DC membetu aumulas eerg a tegaga eluara verter berala sebelum tegaga dar sstem AC. Mode Gelombag Fasor Desrps Mode beba tda ada a s a S,I s 0 Mode operas apastf I s leadg b > s I s x.i s Ja > s, I s tampaya termua saat area besarya dega arus dapat dotrol terus meerus oleh, fugsya statcom aa sebaga reactas apastp apastor yag terus teredal Mode operas dutf I s laggg c < s I s x.i s Ja < s, I s tampaya tertggal saat dalam mode, fugsya statcom aa sebaga reator yag reatas dutf terus teredal Gambar.4 rsp operas dar statcom Uverstas Sumatera Utara

27 .9 Matlab -Smul Matlab merupaa salah satu paet program software omputer yag berhubuga erat dega matrces, umercs, vsualzato, grafhcs, da la-la. D sampg tu d dalam Matlab uga terdapat beberapa fasltas yag laya sepert toolboxes dega commucato, wavalet, fuzzy logc, statstcs, sgal processg, cotrol system, smul, blocsets dega power system blocset, DS blocset, olear cotrol desg da stateflow. [30,3,33]. Uverstas Sumatera Utara