PERANCANGAN PROGRAM OPTIMASI ECONOMIC DISPATCH PADA DISTRIBUSI DAYA PT PLN(PERSERO) DEPOK MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI

Transkripsi

1 PERANCANGAN PROGRAM OPTIMASI ECONOMIC DISPATCH PADA DISTRIBUSI DAYA PT PLN(PERSERO) DEPOK MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI Ngarap Imanuel Manik,Drs.,M.Kom.; Leonardo Wibowo; Holder Simorangkir,S.Si., M.Kom. ABSTRACT ABSTRAK Pembebanan daya listrik atau yang sering disebut Economic Dispatch adalah hal yang paling penting yang perlu diperhitungkan oleh PT PLN(Persero)Depok. Apabila daya listrik yang dialirkan kurang atau lebih dapat mengakibatkan kerusakan alat-alat elektronik atau mengakibatkan pemadaman aliran listrik yang sering terjadi. Untuk menanggulangi masalah pembebanan daya yang dihadapi oleh PT PLN(Persero)Depok digunakanlah metode taguchi yang dapat menghitung daya optimal yang harus dialirkan, dengan optimasi metode taguchi ini hasil yang didapat merupakan daya yang didistribusi secara optimal. Kata Kunci : Economic Dispatch, Pembebanan daya listrik, Metode Taguchi, Distribusi Daya, Daya Listrik PENDAHULUAN Pemakaian Listrik secara komersiil sudah lebih dari seratus tahun yang lalu. Sejak saat itu pemakaiannya terus meningkat. Tidak dapat dibantah bahwa listrik adalah bentuk energi yang saat ini merupakan penyokong kehidupan masyarakat yang sangat berarti; baik dari segi menunjang produktifitasnya, maupun unsur-unsur lain yang menyangkut kualitas hidupnya. Begitu besarnya peranan yang dimainkan oleh energi listrik ini maka konsekuensinya dituntut ketersediaan, kesinam bungan, dampak lingkungan yang bersih, kuantitas, dan kualitas yang tinggi, serta harga yang wajar.

2 Dalam perencanaan, pengoperasian, dan pengontrolan sistem tenaga listrik muncul berbagai persoalan teknis maupun ekonomis, salah satunya diakibatkan oleh beban sistem yang dinamis. Di sisi lain energi listrik tidak dapat disimpan dalam jumlah banyak sehingga harus disediakan pada saat dibutuhkan oleh konsumen, akibatnya timbul persoalan dalam menghadapi kebutuhan daya listrik yang berubah dari waktu ke waktu. Apabila daya yang dikirim dari bus-bus pembangkit lebih besar dari kebutuhan daya pada bus-bus beban, maka akan timbul pemborosan daya. Sedangkan apabila daya yang dibangkitkan lebih rendah dari kebutuhan atau tidak memenuhi kebutuhan beban maka akan timbul pemadaman lokal pada bus-bus beban, yang akan mengakibatkan kerugian pada konsumen. Pada sistem pengoperasian tenaga listrik, komponen biaya operasi terbesar adalah biaya bahan bakar. Penghematan biaya bahan bakar dalam prosentase yang kecil akan memberi dampak yang besar dalam jumlah rupiah, mengingat besarnya jumlah biaya bahan bakar tersebut diatas. Oleh karenanya efisien pemakaian bahan bakar sangat besar pengaruhnya terhadap penghematan biaya operasi. Dalam hal ini saya ambil contoh yaitu perumahan Ciriung di kota Cibinong. Seringnya terjadi pemadaman listrik di perumahan ini menopang saya untuk melakukan sistem ini disana. Dalam skripsi ini, penulis ingin memberikan solusi agar Perusahaan Listrik Negara(PLN) Depok untuk memanfaatkan sistem ini agar tidak terjadi pemadaman listrik terus menerus yang menyebabkan kerugian di kedua belah pihak dalam hal ini penghuni perumahan dan PLN tersebut. Upaya penanggulangan kekurangan daya sistem kelistrikan perumahan yang sudah dilakukan adalah penghematan daya di sisi pemakai (demand side management) yaitu dengan memasyarakatkan lampu hemat energi, sedangkan dari sisi persediaan yaitu menambah kapasitas pembangkitan. Disamping hal di atas penghematan biaya operasi terutama penghematan biaya bahan bakar sistem di perumahan ini juga tidak kalah pentingnya untuk dilakukan. Salah satu bagian pengoperasian sistem tenaga listrik yang mengalir ke hal ini adalah penjadwalan pembangkit daya secara ekonomis. Hal ini merupakan suatu sistem untuk meminimumkan biaya operasi pada sistem tenaga listrik dengan cara mengoptimalkan pengalokasian pembangkitan daya antara trafo distribusi yang beroperasi pada sistem pembangkit listrik serta menghasilkan suatu rencana operasi yang memenuhi persyaratan pengoperasian sistem tenaga listrik. Persyaratan tersebut terutama adalah daya yang dibangkitkan cukup untuk memasok beban dan rugi-rugi daya, tidak melanggar kendala sistem. Banyak teknik optimasi untuk pengalokasian pembangkitan daya antara trafo-trafo yang beroperasi agar optimal. Solusi yang diberikan oleh penulis adalah optimasi pembebanan daya listrik atau mengoptimasi Economic Dispatch dengan metode Taguchi, dengan metode Taguchi ini diharapkan hasil yang diinginkan seoptimal mungkin. PEMBAHASAN Sistem Tenaga Listrik Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari : 1. Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant)

3 Pusat pembangkit listrik tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Biasanya dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk. 2. Transmisi Tenaga Listrik Transmisi tenaga listrik erupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik. 3. Sistem Distribusi Sistem distribusi merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur (Distribution Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/ tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen. Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant) seperti PLTA, PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan tegangannya oleh transformator step-up yang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator step-down menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau jaringan Tegangan Menengah (JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN. Pelanggan-pelanggan dengan daya tersambung besar tidak dapat

4 dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui jaringan Tegangan menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan kwh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya daya tersambung serta pemakaian kwh nya. Setelah melalui kwh meter, tenaga listrik lalu memasuki instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kwh meter, sesudah kwh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas, televisi, dam lain-lain. Pada skripsi ini hanya akan dibahas pada bagian sistem transmisi tenaga listrik Economic Dispatch Operasi ekonomis yang bertujuan untuk mendapatkan suatu keuntungan atas modal yang diinvestasikan sangat penting dalam sistem tenaga. Operasi ekonomis dalam bentuk penyaluran dan pembangkitan daya listrik melewati dua trafo daya memiliki sebuah komponen. Komponen yang berhubungan dengan adanya rugi-rugi daya saat penyaluran daya ke beban. Pada pengoperasian tenaga listrik selalu dilakukan pembagian pembebanan pada pembangkit listrik yang akan mensuplai beban. Dalam pembagian pembebanan ini rugi-rugi transmisi seringkali diabaikan untuk menyederhanakan dan mempercepat perhitungan. Dampaknya adalah hasil pembagian beban yang didapat belum optimal, karena ada kemungkinan pembangkit yang menghasilkan daya yang murah akan membangkitkan daya yang besar tetapi letaknya jauh dari beban sehingga akan menyebabkan rugi-rugi daya yang besar di saluran. Economic dispatch (ED) adalah masalah yang penting dalam pengoperasian system tenaga listrik. Dalam ED ditentukan pembagian beban yang optimal diantara unit-unit pembangkit yang beroperasi setiap saat terjadi perubahan beban sehingga diperoleh total biaya operasi yang minimum dengan tetap memperhatikan batas-batas teknis dan operasional yaitu pembangkitan minimum dan maksimum setiap trafo distribusi dan permintaan beban serta rugi-rugi transmisi. Pembangkit Tenaga Listrik Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU, PLTN, PLTA, dan lain-lain. Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan pembangkit listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik dan diteruskan melalui trafo distribusi sampai ke perumahan-perumahan kecil. Sistim Distribusi Tegangan Listrik Awalnya tenaga listrik dihasilkan di pusat pusat pembangkit listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTD dengan tegangan yang biasanya merupakan tegangan menengah 20 kv. Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik, Untuk mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan penggunaan saluran tegangan tinggi 150/70 kv (STT), atau saluran tegangan ekstra tinggi 500 kv (STET). Tegangan yang lebih tinggi ini diperoleh dengan transformator penaik tegangan (step up transformator). Pemakaian tegangan tinggi ini diperlukan untuk berbagai alasan efisiensi, antara lain, penggunaan penampang penghantar menjadi efisien, karena arus yang mengalir

5 akan menjadi lebih kecil, ketika tegangan tinggi diterapkan. Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk (GI) diturunkan menjadi tegangan menengah (TM) 20kV. Setiap GI sesungguhnya merupakan Pusat Beban untuk suatu daerah pelanggan tertentu, bebannya berubah-rubah sepanjang waktu sehingga daya yang dibangkitkan dalam pusatpusat Listrik harus selalu berubah. Perubahan daya yang dilakukan di pusat pembangkit ini bertujuan untuk mempertahankan tenaga listrik tetap pada frekuensi 60 Hz. Proses perubahan ini dikoordinasikan dengan Pusat Pengaturan Beban (P3B). Tegangan menengah dari GI ini melalui saluran distribusi primer disalurkan ke gardu gardu distribusi (GD) atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran distribusi primer, tegangan menengah (TM) diturunkan menjadi tegangan rendah (TR) 220/380 V melalui gardu distribusi (GD). Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran tegangan rendah ke konsumen tegangan rendah menggunakan trafo-trafo distribusi. Trafo Trafo merupakan suatu peralatan listrik statis, yang merubah energi listrik dari tingkat tegangan yang satu ke tingkat tegangan yang lain. Adanya alat ini memungkinkan untuk menghasilkan energi listrik pada tegangan yang relatif rendah dan mentransmisikannya pada tegangan tinggi dan arus yang rendah, sehingga akan mengurangi kehilangan jaringan dan digunakan pada tegangan yang aman. Trafo terdiri dari dua atau lebih kumparan yang listriknya terisolasi namun kemagnetannya tersambungkan. Kumparan primernya dihubungkan ke sumber daya dan kumparansekundernya dihubungkan ke beban. Keistimewaan trafo adalah: -Turn s ratio : merupakan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder yang menyala dan jumlah kumparan primer yang menyala. -Tegangan sekunder : tegangan primer d ikalikan turn s ratio. -Ampere-turns : dihitung dengan mengalikan arus dalam kumpara n dengan jumlah nyala. Ampere-turns primer setara dengan ampere-turns sekunder. -Pengaturan tegangan trafo: persentase kenaikan tegangan dari beban penuh ke tanpa beban. Pengelompokan Trafo : Pada tabel 2.1 dijelaskan bahwa trafo terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan tegangan yang masuk, pengoperasian, lokasi, dan hubungannya.

6 Tabel 2.1 Tabel Kriteria Trafo Metode Taguchi Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi saat mendapatkan tugas untuk memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang. Metode ini merupakan metodologi baru dalam bidang teknik yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses serta dalam dapat menekan biaya dan resources seminimal mungkin. Jika distribusi listrik tidak bersumber pada generator yang tidak menggunakan bahan bakar maka atau kita bisa sebut melewati trafo-trafo daya, maka rugi-rugi transmisi = 0. Biaya pembangkitan yang utama adalah biaya bahan bakar. Fungsi biaya untuk masing-masing unit pembangkit adalah : I = masing-masing unit pembangkit, ai, bi dan ci = koefisien biaya bahan bakar dari unit i, Pi = daya yang ditentukan untuk unit i Total biaya yang diminimumkan dalam ED adalah : (1) J = total biaya bahan bakar, Fi = biaya bahan bakar unit i, (2)

7 Pi = pembangkitan dari unit i, N = jumlah unit pembangkit Jumlah semua daya yang dibangkitkan harus sama dengan total permintaan beban ditambah total rugi-rugi transmisi, sesuai persamaan : Pi = pembangkitan dari unit i, P D = total permintaan beban, P L = rugi-rugi transmisi, N = jumlah unit pembangkit Batas operasional untuk unit i diberikan oleh pertidaksamaan: (3) Pi, min < Pi < Pi, max, (4) Pi = pembangkitan dari unit i, Pi (min) dan Pi(max)= pembangkitan minimum dan maksimum dari unit i Metoda Taguchi adalah metode yang digunakan untuk optimisasi ED dengan memperhitungkan rugi-rugi transmisi adalah Metoda Taguchi yang menggunakan orthogonal arrays untuk menentukan karakteristik fungsi biaya. Fungsi biaya total diberikan berdasarkan pada Persamaan (2), dengan Fi (Pi) adalah fungsi biaya sesuai dengan Persamaan (1). Tujuan dari Metoda Taguchi adalah untuk memperoleh vektor daya P = [ P1, P2,..PN ] sehingga fungsi biaya total pada Persamaan (2) menjadi minimum dan memenuhi batas-batas pada Persamaan (3) dan Persamaan (4). Apabila batas dari masing-masing unit trafo ditributif diketahui, maka Metoda Taguchi dapat digunakan untuk memperoleh fungsi biaya bakar total J pada Persamaan (2) yang minimum. Kemudian fungsi biaya total J minimum yang diperoleh dipilih sebagai fungsi biaya untuk menyelesaikan masalah ED dengan Metoda Taguchi. Jumlah faktor yang dipilih ditentukan berdasarkan jumlah N unit pembangkit yang beroperasi. Pertama akan dirumuskan vektor baru [ 1,., N ] sebagai faktor-faktor yang akan dioptimisasi dengan Metoda Taguchi untuk menggantikan vektor [ P1,..PN ]. Masing masing i dengan i = 1,.,N, memberikan kontribusi pada total permintaan beban PD, sehingga fungsi biaya untuk setiap iterasi k dapat ditulis sebagai : Jk = F1 (P1) + F2 (P2) + + FN (PN), Jk = total biaya bahan bakar untuk iterasi k, FN (PN) = biaya bahan bakar untuk unit N Pi = pembangkitan dari unit i, Jika hasil dari rugi-rugi transmisi dan rugi biaya sudah diketahui maka masuk ke persamaan rumus taguchi untuk menghitung rugi daya yang dikeluarkan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

8 P(loss)=P T [B]P + B o T P + B oo Dimana : Ploss P = Jumlah pembebanan daya yang terbuang percuma = matriks daya (daya dibuat 0, hanya untuk perhitungan matriks) [B] = matriks tetapan taguchi = P T = matriks transformasi dari P Bo T P = rugi-rugi bahan bakar (dikarenakan melewati trafo daya yang tidak memerlukan bahan bakar maka Bo T P dianggap 0 ) B oo = Rugi-rugi transmisi Yang dapat diturunkan menjadi : Dan dapat dimasukkan ke dalam rumus taguchi untuk mendapatkan hasil daya optimasi yang dibutuhkan seperti berikut : Dimana : P(optimal) = Daya optimal setelah dikurangi rugi-rugi Evaluasi Konstanta atau tetapan yang dipakai adalah konstanta rugi-rugi transmisi yaitu 0,000n*daya (n=jumlah trafo daya). Konstanta ini digunakan hanya jika daya yang dialirkan melalui trafo daya bukan generator, untuk perumahan Ciriung dialirkan dengan 2 trafo daya maka dengan itu konstantanya menjadi 0,0002*P. Didapat juga matriks rugi-rugi daya yang diberikan oleh PT PLN(Persero) untuk mempermudah perhitungan. Dari hasil perhitungan, sebagai contoh diambil hari senin. Jika Daya rata-rata pada hari senin sebesar Watt maka untuk perhitungan sebagai berikut : PLoss = Watt dibulatkan menjadi 4284 Poptimal = Pawal Ploss = = Watt Jadi P yang seharusnya dialirkan ke perumahan tersebut watt setiap hari seninnya.

9 Berikut ata tabel hasil perhitungan : DATA DAYA PT PLN(PERSERO) dayaid senin selasa rabu kamis jumat sabtu minggu

10 Jumlah DATA HASIL PROGRAM dayaid senin selasa rabu kamis jumat sabtu minggu

11 Jumlah Keunggulan dari program aplikasi ini adalah sebagai berikut, 1. Program aplikasi ini dapat dimengerti dengan mudah walau user bukan programmer. 2. Tampilan sederhana dan adanya timbal balik dari setiap aksi yang dilakukan mempermudah pengguna untuk memperbaiki kesalahan aksi pada program. 3. Mempercepat perhitungan yang selama ini masih menggunakan perhitungan manual. 4. Tidak memerlukan spesifikasi komputer yang berat Sedangkan kekuarangan pada program aplikasi ini adalah : 1. Program ini hanya berlaku untuk pendistribusian daya 1 perumahan dengan melewati 2 trafo daya

12 PENUTUP Setelah melakukan analisis dan pembuatan program aplikasi diatas maka dapat disimpulkan sebagai berikut. 1. Program aplikasi telah diimplementasikan perusahaan khususnya dalam bidang pembebanan daya, karena pembebanan daya yang dihasilkan program dapat dijadikan sebagai acuan dalam pendistribusian listrik, khususnya pada perumahan Ciriung. 2. Program aplikasi ini dapat membantu proses mengedit data yang terdapat didalam database. Sehingga user tidak perlu lagi mengupdate data pada database secara manual. Program juga dilengkapi dengan error-error message yang ditujukan untuk membantu kesalahan user dalam melakukan aksi. Berdasarkan teori-teori yang telah dibahas sebelumnya dan hasil pengujian terhadap program aplikasi ini, maka ada beberapa saran yang dapat diberikan untuk meningkatkan program aplikasi jika dilakukan pengembangan lebih lanjut. 1. Pengembangan lebih lanjut disarankan untuk mengembangkan lagi wilayah pendistribusian seperti wilayah provinsi atau lebih luas lagi. 2. Pengembangan lebih lanjut disarankan untuk menambah fitur-fitur dalam program untuk pembebanan daya melalui generator atau 3 atau lebih travo daya. 3. Pengembangan lebih lanjut disarankan untuk lebih memperbaiki tampilan program agar program lebih mudah digunakan. 4. Pengembangan lebih lanjut disarankan untuk memecah database agar tidak menjadi satu kesatuan jika data terlalu besar.

13 DAFTAR PUSTAKA Joko, P., Montario, C. B., & Zamrudi. (2010). Transmission of Electrical Energy. Makalah Tekhnik Tenaga Listrik, 1-3. Liu, D. dan Cai, Y., (2005), Taguchi Method for Solving the Economic Dispatch Problem With Nonsmooth Cost Function, IEEE Trans. Power Syst. vol. 20, no. 4, pp Martyn, E. (2007). Pengembangan Metode Taguchi-BPN untuk perbaikan kualitas keramik hias berkelanjutan. option=com_docman&task=doc_download&gid=37&itemid= Akses : November 2011 Naka, S., Genji, T. Dan Fukuyama, Y., (2001), Practical Distribution State Estimation Using Hybrid Particle Swarm Optimization, in Proc. IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, vol. 2, Columbus, OH, pp Park, J.B., Lee, K.S., Shin, J.R., Lee, K.Y., (2005), A Particle Swarm Optimization for Economic Load Dispatch with Nonsmooth Cost Function, IEEE Trans. Power Syst., vol. 20, no. 1, pp Pressman, R. (2005). Software engineering : a practitioner's approach (sixth edition). New York: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. Rumana, D. (2003). Implementasi Algoritma Genetik dalam Economic Dispatch dengan Valve Point Loading. Roy, R. K., A Primer on The Taguchi Method, Society of Manufacturing Engineers. Rusilawati. (2009). Implementasi Metoda Taguchi untuk Economic Dispatch pada Sistem IEEE 26 BUS Saleh, A. (2002). Optimasi Economic Dispatch dengan Mempertimbangkan Rugi Jaringan menggunakan Algoritma Genetik. journal/view/2122/optimasi-economic-dispatch-dengan-mempertimbangkan-rugijaringan-menggunakan-algoritma-genetik.html Shneiderman, B. (2005). Designing the User Interface: Strategies for Effective Human- Computer Interaction 4th Edition. USA: Addison-Wesley. Sinha, N., Chakrabarti, R. Dan Chattopadhyay, P.K., (2003), Evolutionary Programming Techniques for Economic Load Dispatch, IEEE Trans. Evol. vol. 7, no. 1, pp Staff, F. (2005). Presentation to the Joint Board for the Study of Economic Dispatch. Economic Dispatch: Concepts, Practices and Issues, 1-7.

14 Thomas M, C. (2009). Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation and Management (5th Edition). USA: Addison Wesley. Anonim, Akses : November 2011 Anonim, Akses : November 2011

15 PROGRAM DESIGN OPTIMIZATION OF ECONOMIC DISPATCH IN POWER DISTRIBUTION PT PLN (PERSERO) DEPOK USING THE TAGUCHI METHOD Ngarap Imanuel Manik,Drs.,M.Kom.; Leonardo Wibowo; Holder Simorangkir,S.Si., M.Kom. ABSTRACT Power loading or often called Economic Dispatch is the most important thing that needs to be taken into account by PT PLN (Persero) Depok. If electric power is supplied more or less can cause damage to electronic equipment or result in power outages are common. To overcome the problems faced by the imposition of PT PLN (Persero) Depok Taguchi method is used to calculate the optimal power to be supplied, with the Taguchi method is the optimization results obtained are distributed in an optimal power. Keyword: Economic Dispatch, imposition of electric power, Taguchi Methods, Power Distribution, Power ABSTRAK Pembebanan daya listrik atau yang sering disebut Economic Dispatch adalah hal yang paling penting yang perlu diperhitungkan oleh PT PLN(Persero)Depok. Apabila daya listrik yang dialirkan kurang atau lebih dapat mengakibatkan kerusakan alat-alat elektronik atau mengakibatkan pemadaman aliran listrik yang sering terjadi. Untuk menanggulangi masalah pembebanan daya yang dihadapi oleh PT PLN(Persero)Depok digunakanlah metode taguchi yang dapat menghitung daya optimal yang harus dialirkan, dengan optimasi metode taguchi ini hasil yang didapat merupakan daya yang didistribusi secara optimal. Kata Kunci : Economic Dispatch, Pembebanan daya listrik, Metode Taguchi, Distribusi Daya, Daya Listrik

16 INTRODUCTION Electricity Consumption is commercially more than one hundred years ago. Since then its use continues to increase. Can not be denied that power is a form of energy that is now a proponent of a society that is very meaningful; support both in terms of productivity, as well as other elements related to quality of life. So great was the role played by the electrical energy is consequently required the availability, continuity relationship, the impact of a clean environment, quantity, and quality, and reasonable price. In the planning, operation, and control of power systems appear technical and economic problems, one caused by a dynamic system load. On the other hand, electrical energy can not be stored in large quantities that must be provided when needed by consumers, resulting in problems arising in the face of the electrical power requirements change from time to time. If the power delivered from the generator buses is greater than the power requirement at the load buses, then there will be a waste of power. Whereas if the power generated is lower than the needs or does not meet the burden of local extinction will occur at the load buses, which will result in a loss to the consumer. In the operation of electric power systems, the largest component of operating costs are fuel costs. Fuel cost savings in a small percentage will give a great impact in the amount of dollars, considering the large amount of fuel costs mentioned above. Therefore efficient use of fuel is very big influence on the operating cost savings. In this case I take the example of the housing in the city Ciriung Cibinong. Frequent power outages in this housing support me to make this system there. In this paper, the authors wanted to provide a solution to the State Electricity Company (PLN) Depok to utilize this system to prevent power outages continue to cause losses on both sides in this case the residents of the housing and PLN. Efforts to control the electrical system power shortage of housing that has been done is the power saving on the user (demand side management) is to promote energy-efficient lighting, while the supply side ie increase generation capacity. Besides the above operating cost savings, especially savings in fuel costs in the housing system is also important to do. One part of the operation of power systems that flow into it is the scheduling of power plants economically. This is a system to minimize the operating costs of the power system by optimizing the allocation of power generation between distribution transformers operating in power systems and to produce an operating plan that meets the requirements of power system operation. These requirements are primarily generated enough power to supply the load and power loss, system constraints are not violated. Many optimization techniques for the generation of the allocation of power between the transformer, the transformer operates to optimal. Solution given by the authors is the optimization of electric power load or to optimize the Economic Dispatch with the Taguchi method, the Taguchi method is expected to optimally desired results.

17 DISCUSSION Electric Power Systems In general, power system consists of: A. Center for Power Plant (Power Plant) Central power stations where electrical energy was first raised, where there is a turbine as the first mover (Prime Mover) and generators that create electricity. Usually there is also the center of the power plant substation. 2. Transmission of Electricity Power transmission erupakan the electrical power supply from the power plant (Power Plant) to the electrical distribution channel (distribution substation) that can be delivered to the consumer electricity users. 3. Distribution System Separate distribution system is a subsystem consisting of: Center Manager (Distribution Control Center, DCC), medium-voltage lines (20kV and 6kV, which is also called the primary distribution voltage) which is an air line or the ground cable, medium voltage distribution substations consisting of control panels and transformer secondary voltage to distribution panels, low voltage (380V, 220V) which generates the working voltage / grid voltage for the industry and consumers. Electric power generated at the centers of power plants (power plant) such as hydropower, power plant, power plant, and diesel and then piped through a transmission line after the first voltage is increased by the step-up transformer that is center of power. High voltage transmission line has a voltage of 70kV, 150kV, or 500kV. Special to 500kV voltage in current practice is referred to as extra high voltage. After the electric power supplied, it came to power supply voltage substations (G1), then lowered the voltage using a step-down transformer secondary voltage is also referred to as the primary distribution voltage. The

18 current trend indicates that the primary distribution voltage is the voltage that develops PLN 20kV. After power is channeled through the primary distribution network or Medium Voltage network (JTM), then the power voltage is then lowered again in a distribution substation to substation, low voltage, the voltage is 380/220 volts, and then distributed through the Low Voltage Network (JTR) to house in-house customers (consumers) PLN. Customers with large connected power can not be connected to the Low Voltage Network, but is connected directly to the medium voltage network, and even some customers who are connected to the transmission network, depending on the amount of power is connected. After going through a network of medium voltage, low voltage network and the connection of House (SR), then the next power through a power divider and kwh meter. Customer electric bill depends on the amount of power is connected and its kwh usage. After a kwh meter, electric power and then entered the home installation, the customer's installation. PLN installation generally only up to the kwh meter, kwh meter after the installation of electrical installations generally are owned by the customer. In customer installations, electric power directly into electrical equipment owned by customers such as lamps, refrigerators, televisions, etc. dams. In this thesis only the topic of the electric power transmission system. Economic Dispatch Economical operation that aims to earn a profit on the invested capital is very important in power systems. Economical operation in electric power distribution and generation of power through two transformers have a component. Components associated with the loss of power while distributing power to the load. In the operation of electric power load sharing is always done at a power plant that will supply the load. In this loading distribution of transmission loss is often ignored to simplify and speed up the calculations. The impact is the result obtained burden sharing is not optimal, because there is the possibility of generating power plant would generate cheap power is great but far from the load that would cause loss of power in the channel. Economic dispatch (ED) is an important issue in power system operation. In the ED determined the optimal distribution of load among the generating units in operation at any time the load changes in order to obtain the minimum total operating cost by taking into account the limits of the generation of technical and operational minimum and maximum of each distribution transformer and the load demand and losses transmission. Power Plant The power plant is part of the industrial equipment used to produce and generate electric power from various power sources, such as power plant, nuclear power, hydropower, and others. The main part of this power is a generator, the rotating machine that converts mechanical energy into electrical energy using the principle of magnetic fields and power plants. Engine generator is activated by using a variety of energy sources is very bemanfaat in a power plant and transmitted through the transformer to the distribution of small estates. Voltage Distribution System Initially electric power generated at the center - such as hydroelectric power plants, power plant, power plant, PLTGU, geothermal and diesel with a voltage which is usually a medium voltage 20 kv. In general, central power plants located far from the users of electricity, to transmit electric power from this plant, it would require the use of high voltage lines 150/70 kv (STT), or extra high voltage line 500 kv (STET).

19 Higher voltage is obtained by penaik voltage transformer (step-up transformer). The use of high voltage is necessary for efficiency reasons, among others, the use of the conductor cross section to be efficient, because the current that flows will be smaller, when high voltage is applied. After the transmission line near the center of power consumption, which may be an industrial area or a city, through the voltage substations (GI) was reduced to a medium voltage (TM) 20kV. Each GI is actually a load center for a region specific customer, the load change of over time so that the power generated in the centers of electricity should always be changed. Changes made at the central power plant aims to maintain a fixed power at a frequency of 60 Hz. This change process is coordinated by the Center Load Settings (P3B). Secondary voltage of the GI is through primary distribution channels distributed to substations - substation distribution (GD) or medium-voltage users. Of the primary distribution channel, a medium voltage (TM) was reduced to a low voltage (TR) 220/380 V through a distribution substation (GD). Low voltage distribution substation is routed through channels to the consumer low voltage using a transformer, low voltage distribution transformers. Transformer Transformer is a static electrical equipment, which changes electrical energy from one voltage level to another voltage level. The existence of this tool allows to generate electrical energy at a relatively low voltage and transmits the high voltage and low current, which will reduce the loss of tissue and used in a safe voltage. Transformer consists of two or more insulated electrical coil that is connected but kemagnetannya. The primary coil is connected to a power source and connected to the load kumparansekundernya. The specialty of the transformer is: -Turn's ratio: the ratio between the number of secondary coil turns and the number of primary coil turns. -Secondary voltage: primary voltage d ikalikan turn's ratio. -Ampere-turns: calculated by multiplying the current in kumpara n by the number of flame. Primary ampere-turns are equivalent to the secondary ampere-turns. Setting the voltage-transformer: the percentage increase in voltage from full load to no load. Grouping of Transformers: In Table 1 is explained that the transformer is divided into several types based on the incoming voltage, operation, location and relationship.

20 Table 1 Criteria Tables Transformer Taguchi method Taguchi method was initiated by Dr. Genichi Taguchi as a duty to improve the telecommunications system in Japan. This method is a new methodology in the field of engineering that aims to improve the quality of products and processes as well as in keeping down costs and resources to a minimum. If the distribution of power does not stem from a generator that does not use fuel or we can call it through the transformer, power transformer, the transmission losses = 0. Generation cost is the main fuel costs. Cost function for each generating unit are: I = individual generating units, ai, bi and ci = coefficient of fuel cost of unit i, Pi = power set for the unit i Total costs are minimized in the ED are: J = total cost of fuel, Fi = i unit fuel cost, Pi = the generation of unit i, N = number of generating units The sum of all power generated must equal the total load demand plus the total transmission losses, according to the equation: Pi = the generation of unit i,

21 PD = total load demand, PL = transmission losses, N = number of generating units Operational limits for unit i is given by the inequalities: Pi, min <Pi < Pi, max, (4) Pi = the generation of unit i, Pi (min) and Pi (max) = minimum and maximum generation of unit i Taguchi method is a method used for the optimization of ED with transmission losses into account is the Taguchi method uses orthogonal arrays to determine the characteristics of the cost function. Total cost function is given by the equation (2), with Fi (Pi) is the cost function according to Equation (1). The purpose of the Taguchi method is to obtain a power vector P = [P1, P2... PN] so that the total cost function in Equation (2) a minimum and comply with the limits in Equation (3) and Equation (4). If the boundary of each transformer unit ditributif known, the Taguchi method can be used to obtain the total fuel cost function J in Equation (2) a minimum. Then the total cost function J is obtained is selected as the minimum cost function to solve the problem of ED by the Taguchi method. A selected number of factors determined by the amount of N generating units in operation. The first will be formulated a new vector [1,..., N] as factors that will be optimized by the Taguchi method to replace the vector [P1... PN]. Each i with i = 1,..., N, contribute to the total load demand of PD, so the cost function for each iteration k can be written as: Jk = F1 (P1) + F2 (P2) FN (PN), Jk = total fuel cost for the iteration k, FN (PN) = cost of fuel for the unit N Pi = the generation of unit i, If the result of transmission losses and loss expenses are unknown, it is entered into the equation Taguchi formula to calculate power losses incurred by using the following formula: P(loss)=P T [B]P + B o T P + B oo where: Ploss = Number of load power is wasted P = the matrix of power (power is 0, only for the calculation of the matrix) [B] = Taguchi constant matrix = P T = transformation matrix from P

22 B o T P = loss of fuel (due to power through the transformer that requires no fuel is considered B o T P 0) B oo = Losses transmission Which can be reduced to: And can be incorporated into the formula to get the results of the Taguchi optimization is required as follows: where: P (optimal) = The optimal net loss Evaluation Constant or a constant that is used is the constant transmission loss is n * power (n = number of power transformer). These constants are used only if power is supplied through the power transformer instead of a generator, for housing Ciriung 2 power transformer supplied with it by the constant to be * P. Matrices are also obtained the power loss is given by PT PLN (Persero) to simplify the calculation. From the calculation, for example, was taken Monday. If the average power on Monday for Watt then to the calculation as follows: , PLoss = Watt dibulatkan menjadi 4284 Poptimal = P awal P loss = = Watt So P is supposed to be channeled into the housing seninnya watts per day. The following table ata calculations: DATA RESOURCES PT PLN (LIMITED) dayaid senin selasa rabu kamis jumat sabtu minggu

23 Jumlah RESULTS PROGRAM DATA

24 dayaid senin selasa rabu kamis jumat sabtu minggu

25 Jumlah The advantages of this application program is as follows, 1. This application program can be understood easily even if user is not a programmer. 2. Simple display and the reciprocal of any action taken to correct errors made users act on the program. 3. Speed up the calculations that still use manual calculations. 4. Specification does not require heavy computer While the drawback to the program application are: 1. This program only applies to the distribution of the first housing 2 through the power transformer CLOSING After doing the analysis and application program described above, can be summarized as follows. 1. The program has been implemented enterprise applications, especially in the field of power loading, since loading the resulting program can be used as reference in the distribution of electricity, particularly in housing Ciriung. 2. This application program can help the process of editing the data contained within the database. So that users no longer need to update the data in the database manually. The program also comes with an error, error message that is intended to assist a user error in performing the action. Based on the theories that have been discussed previously and the results of testing of this application program, then there are a few suggestions that may be provided to improve the application program if carried further development. 1. Further development is recommended to develop more areas such as distribution of the province or beyond. 2. Further development is recommended to add these features in the program for the imposition of power through a generator or power travo 3 or more. 3. Further development is recommended to further improve the look of the program so that the program easier to use. 4. Further development is recommended in order not to split the database into a single unit if the data is too large.

26 DAFTAR PUSTAKA Joko, P., Montario, C. B., & Zamrudi. (2010). Transmission of Electrical Energy. Makalah Tekhnik Tenaga Listrik, 1 3. Liu, D. dan Cai, Y., (2005), Taguchi Method for Solving the Economic Dispatch Problem With Nonsmooth Cost Function, IEEE Trans. Power Syst. vol. 20, no. 4, pp Martyn, E. (2007). Pengembangan Metode Taguchi BPN untuk perbaikan kualitas keramik hias berkelanjutan. option=com_docman&task=doc_download&gid=37&itemid= Akses : November 2011 Naka, S., Genji, T. Dan Fukuyama, Y., (2001), Practical Distribution State Estimation Using Hybrid Particle Swarm Optimization, in Proc. IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, vol. 2, Columbus, OH, pp Park, J.B., Lee, K.S., Shin, J.R., Lee, K.Y., (2005), A Particle Swarm Optimization for Economic Load Dispatch with Nonsmooth Cost Function, IEEE Trans. Power Syst., vol. 20, no. 1, pp Pressman, R. (2005). Software engineering : a practitioner's approach (sixth edition). New York: McGraw Hill Science/Engineering/Math. Rumana, D. (2003). Implementasi Algoritma Genetik dalam Economic Dispatch dengan Valve Point Loading Roy, R. K., A Primer on The Taguchi Method, Society of Manufacturing Engineers. Rusilawati. (2009). Implementasi Metoda Taguchi untuk Economic Dispatch pada Sistem IEEE 26 BUS. Master / Saleh, A. (2002). Optimasi Economic Dispatch dengan Mempertimbangkan Rugi Jaringan menggunakan Algoritma Genetik. journal/view/2122/optimasieconomic dispatch dengan mempertimbangkan rugi jaringan menggunakan algoritmagenetik.html Shneiderman, B. (2005). Designing the User Interface: Strategies for Effective Human Computer Interaction 4th Edition. USA: Addison Wesley. Sinha, N., Chakrabarti, R. Dan Chattopadhyay, P.K., (2003), Evolutionary Programming Techniques for Economic Load Dispatch, IEEE Trans. Evol. vol. 7, no. 1, pp Staff, F. (2005). Presentation to the Joint Board for the Study of Economic Dispatch. Economic Dispatch: Concepts, Practices and Issues, 1 7. Thomas M, C. (2009). Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation and Management (5th Edition). USA: Addison Wesley. Anonim, Akses : November 2011 Anonim, Akses : November 2011