Load Flow Analysis. You will try it with the PowerWorld simulator! Electric Power Systems L5 - Olof Samuelsson

Transkripsi

1 Load Flow Analysis ou will try it with the owerworld simulator! Electric ower Systems L5 - Olof

2 Outline Real and reactive power Line transfer The load flow problem auss-seidel Newton-Raphson Fast Decoupled ower Flow Electric ower Systems L5 - Olof

3 Real and reactive power & Z R X x I Z=R+X =R+XI S=+ R=Zcos =Scos; heat, work X=Zsin =Ssin; E&M fields cos=power factor > ind/lagging < cap/leading Electric ower Systems L5 - Olof x I S

4 ower through inductance X line X e X d Line transfer ower through transformer ower from generator Electric ower Systems L5 - Olof 4

5 Line transfer I Z=Z a I = S S = S = + = I *= - /Z* = /Zcosa- /Zcos - +a = /Zsina- /Zsin - +a Electric ower Systems L5 - Olof 5

6 Line transfer Z X, a 9 : = /Xsin - = /X- /Xcos - max, constant = /Xsin - = /X- /Xcos - =- - if - max = /X Electric ower Systems L5 - Olof 6

7 The load flow problem In a network with known parameters, find, at all buses given generation and load alance euations at each bus: in gen load out to other buses= in gen load out to other buses= Euations nonlinear and coupled ostprocessing => line flows and losses Electric ower Systems L5 - Olof 7

8 DALAM ANALISIS ALIRAN DAA DIHITUN :. TEANAN TIA-TIA US. ALIRAN DAA ADA TIA-TIA SALURAN ALIRAN DAA ADA SALURAN i- DITENTUKAN SEAAI ERIKUT : S i I i * i i i z i * Z i = Impedansi Saluran i- Electric ower Systems L5 - Olof 8

9 ower balance at each bus k + k k k Load Lk + Lk To rest of system alance euations at bus k: in out = in out = in and in eneration minus load out and out line transfer to buses i k Depend on i and i Electric ower Systems L5 - Olof 9

10 Three bus types Swing or slack bus Reference with and known or generator bus oltage controlled, known or load bus Neither nor known Electric ower Systems L5 - Olof

11 LOAD US US : - Terhubung dengan beban -, dari beban diketahui dan tetap - dan sudut fasa tegangan dihitung ENERATOR US US : - Terhubung dengan generator -, dari generator diketahui dan tetap - dan daya reaktif generator dihitung SWIN/SLACK US : - Terhubung dengan generator - dan = referensi dari generator diketahui dan tetap - dan dihitung - Mencatu rugi daya dan beban yang tidak dapat di supply oleh generator lain Electric ower Systems L5 - Olof

12 ANALISIS ALIRAN DAA Load Flow Analysis METODE AUSS-SEIDEL Electric ower Systems L5 - Olof

13 DATA SALURAN Saluran R pu Xpu -,,4-4,5,6-5,5, -,5, -4,,4-5,5, DATA US Tetap Dimisalkan/ Harga awal us pu pu pu Keterangan..., Swing/Slack us -,6 -,, Load us,.,4 enerator us 4 -,4 -,, Load us 5 -,6 -,, Load us Electric ower Systems L5 - Olof

14 ADMITANSI SALURAN Saluran pu pu -,5885 -,594-4,957 -, ,7647-4,7588 -,7647-4,7588-4,5885 -,594-5,7647-4,7588 US =, 4 5 4,,, 5 4 4, 44, Electric ower Systems L5 - Olof 5, 5, 55 4

15 Electric ower Systems L5 - Olof 5 LOAD US us n i i i i * * 5 * *

16 Elemen Matrix bus : = -,5885 +,594 pu =,594-9,4764 pu = -, ,7588 pu 4 = -,5885 +,594 pu 5 =, +, Tegangan bus pada iterasi,6,,,,5885,594,,7647 4,7588,4,5885,594,,6,,4764 9,64758,8764,594 9,4758 9,4764,98,55 pu Electric ower Systems L5 - Olof 6

17 Koreksi OTIONAL :,6,,98,55,4764 9,64758,9765,5965 pu Electric ower Systems L5 - Olof 7

18 Electric ower Systems L5 - Olof 8 ENERATOR US us 5 5 * 5 * * 5 5 * Im

19 Elemen Matrix bus : =, +, pu = -, pu =,594-9,4764 pu 4 = -, +, pu 5 = -, ,7588 pu Tegangan bus pada iterasi Im.4,7647 4,7588,9765,5965,594 9,4764,4,7647 4,7588, pu,4449 pu Electric ower Systems L5 - Olof 9

20 ,,4449,4,,7647 4,7588,9765,5965,7647 4,7588,,9658,468,594,4778,8585 9,7885 9,4764, ,64,59979 pu Koreksi :,56688,4,56688,54984,59979,8,59 pu Electric ower Systems L5 - Olof

21 Iter Iter Koreksi Iter α=,6 :,+, :,+, : :,+, :,+, :,+, :, : : +α : ---,5965 :,4+, :,8 + : : optional : ---,59 4 :,+, 4 : : : 4 +α 4 4 : :,+, 5 : : : 5 +α 5 5 : ---? SEMUA < TOLERANSI, A STO ITERASI TIDAK ITERASI DILANJUTKAN Electric ower Systems L5 - Olof

22 Iter Iter Koreksi :,+, :,+, : :,+, :,9765 -,5965 :,4+, :,8 +,59 4 :,+, 4 :,868 -,5 5 :,+, 5 :,994 -,597 : : 4 : : 5 5 α=,6 :,+, Iter :,+, : +α : --- : optional : : 4 +α 4 4 : : 5 +α 5 5 : ---? SEMUA < TOLERANSI, A STO ITERASI TIDAK ITERASI DILANJUTKAN Electric ower Systems L5 - Olof

23 TUAS 5 Cari sistem 7 bus, run prog. Load- Flow S gen tdk ada batas Check apakah proses iterasi sdh konvergen Cari teori H. Saadat meng. min & max Run lagi sistem diatas dng batas min & max MATLA : gen max, why??? check dng software yg lain unakan c dan l utk pegaturan teg.bus uat analisis hasil simulasi Electric ower Systems L5 - Olof

24 ANALISIS ALIRAN DAA Load Flow Analysis METODE NEWTON-RAHSON Electric ower Systems L5 - Olof 4

25 Fungsi Nonlinear dengan satu ariabel Menentukan harga x, untuk Fx= dengan Metode Newton-Raphson Electric ower Systems L5 - Olof 5

26 Fungsi dengan satu variabel f x f x Dengan menggunakan Deret TALOR : df x d f x f x x x...! dx! dx Dengan pendekatan LINEAR :... n! d n f x dx n f df x x f x x x dx Electric ower Systems L5 - Olof 6

27 df x dx x x f x f x Secara umum dapat dinyatakan : df x dx x f Electric ower Systems L5 - Olof 7

28 Electric ower Systems L5 - Olof 8 Fungsi dengan dua variabel, x x f, x x f f f x x x f x f x f x f ersamaan yg digunakan pada setiap iterasi :

29 Contoh : enerator y 4 y 4 5 Slack,7,49 Load,,, bus Electric ower Systems L5 - Olof 9

30 Electric ower Systems L5 - Olof cos ersamaan Nonlinear :

31 ERSAMAAN-ERSAMAAN DIATAS MERUAKAN FUNSI DARI DAN ADA TIA-TIA US ERSAMAAN-ERSAMAAN DIATAS DIUNAKAN UNTUK MENHITUN DARI TIA-TIA US. DAN Electric ower Systems L5 - Olof

32 Electric ower Systems L5 - Olof ersamaan yang digunakan pada setiap iterasi :

33 Electric ower Systems L5 - Olof us : Slack us : en. bus

34 Electric ower Systems L5 - Olof 4 JACOIAN Matrix

35 Electric ower Systems L5 - Olof 5 L J J N H H N H H i i i i i i i i L J N H JACOIAN k k k k k k

36 Electric ower Systems L5 - Olof 6 L J N H JACOIAN SECARA UMUM DAAT DITULIS :

37 Electric ower Systems L5 - Olof } { { } { } {.. } {.4 5}.49 5 { } { Iterasi :

38 Electric ower Systems L5 - Olof } { H H H.49 }.49.{ } 4{.49. } { H H H N N

39 Electric ower Systems L5 - Olof }..5{ 4{..49 } { H 6.49 }..49{ }..5{ } { H } { N

40 Electric ower Systems L5 - Olof }.49{ } 4{..49 } { J } 4{..49 } 4{.. } { J }.49{ }.5{ } { L

41 Electric ower Systems L5 - Olof = - =

42 ' ' ' x8 x8.77x pu TUAS 6.. iterasi..77 Electric ower Systems L5 - Olof 4

43 enerator Slack Load H H J H H J N N L JACOIAN = Electric ower Systems L5 - Olof 4

44 enerator Load Slack H H J H H J N N L JACOIAN = Electric ower Systems L5 - Olof 44

45 Electric ower Systems L5 - Olof 45 Slack Load enerator L J N H H JACOIAN = } { H

46 TUAS 7 Cari sistem 7 bus, run prog. Load- Flow NR gen tdk batas Check apakah proses iterasi sdh konvergen Run lagi sistem diatas dng batas min & max unakan c dan l utk pegaturan teg.bus andingkan dengan hasil dari metode S rint elemen Jacobian Matrix Electric ower Systems L5 - Olof 46

47 TUAS 7 Cari sistem 7 bus, run prog. Load-Flow NR gen tdk batas4 bus & bus IEEE Check apakah proses iterasi sdh konvergen Run lagi sistem diatas dng batas min & max unakan c dan l utk pegaturan teg.bus andingkan dengan hasil dari metode S Tuliskan persamaan yg digunakan pada setiap iterasi metode NR Hitung dua elemen matrix Jacobian dan satu atau Electric ower Systems L5 - Olof 47

48 ANALISIS ALIRAN DAA Load Flow Analysis METODE FAST-DECOULED Electric ower Systems L5 - Olof 48

49 Jaringan transmisi umumnya memiliki perbandingn X/R yang tinggi. erubahan daya aktif sistem [] hampir tidak berpengaruh terhadap perubahan magnitude tegangan [], namun sangat berpengaruh terhadap perubahan sudut phase []. erubahan daya reaktif sistem [] sangat berpengaruh terhadap perubahan magnitude tegangan [], namun hampir tidak berpengaruh terhadap perubahan sudut phase []. Electric ower Systems L5 - Olof 49

50 Electric ower Systems L5 - Olof 5 L H Sehingga elemen matrix Jacobian N dan J bisa diabaikan bernilai nol : Diperoleh persamaan berikut decoupled : L H

51 Dimana elemen matrix Jacobian H dan L dapat dinyatakan sbb. : H i i i sin i i cos i i H L ii i i ii i i i sin i i cos i H i i i L ii ii i i i Electric ower Systems L5 - Olof 5

52 Asumsi dasar yang digunakan:. Sistem memiliki rasio X/R yang tinggi. Dengan demikian:. erbedaan antara sudut tegangan bus sangat kecil, sehingga:. Juga: i sin cos sin i i i i i sin ii i cos. i i Electric ower Systems L5 - Olof 5

53 Maka, persamaan decoupled diatas dapat dituliskan sbb. : t ' t " dan adalah negatif dari bagian imainer elemen matrix bus. Matrix mempunyai orde n- dan matrix mempunyai orde n--m, dimana m adalah umlah dari enerator us. Electric ower Systems L5 - Olof 5

54 Selanutnya, dilakukan modifikasi tambahan dengan asumsi-asumsi sbb. : elemen yang sangat berpengaruh terhadap aliran daya reaktif, seperti reaktansi shunt dan off-nominal tap trafo dihilangkan dari. pengaruh pergeseran sudut dari phase shifter dihilangkan dari. membagi setiap persamaan diatas dengan t, kemudian di set. Electric ower Systems L5 - Olof 54

55 ersamaan yang digunakan pada setiap iterasi dengan metode Fast Decoupled adalah sbb. : ' " Electric ower Systems L5 - Olof 55

56 Contoh Sistem Tenaga Listrik dng 5 us : ~ ~ 5 ~ 4 Electric ower Systems L5 - Olof 56

57 Data Saluran : us Impedansi Line Charging Admitansi Z p c p/ p Electric ower Systems L5 - Olof 57

58 Data us : US -bus pu pu Slack.< - - en.<. - Load.< Load.< en.<.5 - Electric ower Systems L5 - Olof 58

59 Electric ower Systems L5 - Olof Matrix bus :

60 Electric ower Systems L5 - Olof 6 Matrix :

61 Matrix : Electric ower Systems L5 - Olof 6

62 Electric ower Systems L5 - Olof 6 Matrix :

63 Matrix : ersamaan yang digunakan pada setiap iterasi dengan metode Fast Decoupled adalah sbb. : Electric ower Systems L5 - Olof 6

64 Electric ower Systems L5 - Olof

65 TUAS 8 Cari sistem 7 bus, run prog. Load- Flow FD gen tdk batas Check apakah proses iterasi sdh konvergen Run lagi sistem diatas dng batas min & max unakan c dan l utk pegaturan teg.bus andingkan dengan hasil dari metode S dan NR. Electric ower Systems L5 - Olof 65

66 TUAS 8 Cari sistem 7 bus, run prog. Load-Flow FD gen tdk ada batas 4 bus & bus IEEE Check apakah proses iterasi sdh konvergen Run lagi sistem diatas dng batas min & max unakan c dan l utk pegaturan teg.bus andingkan dengan hasil dari metode S dan NR. elaari pengaruh tap trafo dan phase shifter thd elemen matrix bus Electric ower Systems L5 - Olof 66

67 rint elemen matrix Jacobian dan & check secara manual Run program Matlab dng memasukkan min & max, c & l utk pengaturan tegangan Check yg dibangkitkan generator >limit atau <limit? Run dng menggunakan ETA Run program Matlab untk sistem radial, check hasilnya? Dicoba dng ETA, bandingkan hasilnya. Electric ower Systems L5 - Olof 67