Optimalisasi Pengaturan Tegangan dengan Algoritma Genetika

Transkripsi

1 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 Optmalsas Pegatura Tegaga dega Algortma Geetka Zaal Abd 1 1) Dose dpk pada Fakultas Tekk Prod Elektro Uverstas Islam Lamoga Abstrak Paper meyaka pegguaa Algortma Geetka utuk pegatura optmalsas tegaga pada sstem. Sstem dgabugka dega metode Newto Rapsho pada kasus alra daya utuk memmalka rug-rug daya. Walaupu beberapa metode kotrol tegaga dapat dguaka, teor dfokuska pada kapastor bak (kapastor shut) sebaga parameter varabelya. Metode daplkaska pada sstem 5 busbar da sstem IEEE 14-busbar utuk melhat kemampua da kapabltasya. Dar beberapa percobaa dapat dlhat bahwa pedekata algortma geetka berhasl membagktka la kapastor shut yag tepat yag aka dtempatka pada tap bus utuk meghaslka rug daya yag mmum da sekalgus meghaslka optmas tegaga. Kata Kuc : Optmalsas, Tegaga, Algortma Geetka I. PENDAHULUAN Dalam operas sstem teaga lstrk, kestabla peyalura daya mead sagat petg. Tuua dar pegatura optmsas tegaga adalah utuk memmalsas rug-rug daya, uga meaga peampla tegaga yag dgka sepert yag dbutuhka kosume. Sekarag tekk optmsas umerk da pedekata sstem cerdas dguaka dega Artfcal Itelegecy daplkaska utuk medukug operas sstem teaga. Sebaga paradgma baru utuk optmsas salah satuya megguaka pedekata dega Algortma Geetka. Algortma Geetka adalah algortma yag ddasarka pada seleks geetk alam. Algortma meyedaka solus pada permasalaha yag luas da lebh komplek. Stud meyaka pegguaa Algortma Geetka yag dbadgka dega metode kovesoal utuk meyelesaka masalah optmsas tegaga. Daftar Smbol P L = rug daya aktf Q L = rug daya reaktf Y = matrk admtas G = matrk real B = matrk admtas maer = total bus = bus = bus V = tegaga pada bus e = f = I = c = d = tegaga rl pada bus tegaga rl bus Alra arus ke bus I arus pada bus arus maer pada bus II. ANALISIS ALIRAN DAYA Aalss alra daya adalah hal yag palg petg dalam perecaaa da dsa pegembaga sstem daya terutama dalam meghtug operas terbak dar sstem yag terpasag [3]. Prsp formas ddasarka dar stud alra daya yak tegaga da sudut fase tegaga pada tap bus da daya aktf da daya reaktf yag megalr pada tap salura. Dalam stud metode Newto Rapsho dguaka utuk meghtug alra daya. A. Aplkas Metode Newto Raphso Metode Newto Raphso dguaka karea lebh relabel da lebh cepat dalam koverges. Metode kurag sestf terhadap beberapa faktor yag meyebabka kelemaha atau tdak koverge dega metode alra daya yag la [1]. Rata-rata la koverge relatf lebh bebas dar ukura sstem. Dalam stud koordat rectagular da admtas Y bus dperguaka [4]. B. Koordat Rectagular Daya pada sstem bus pada sstem -bus dapat dgambarka sebaga : 1

2 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 atau kemuda S = P - Q = V *I I (1.0) P (2.0) - Q V * 1 Y V V = e + F (3.0) Y = G f - B (4.0) I 1 Y V C d (5.0) Dmaa I ddefska sebaga arus yag megalr ke bus. Setelah dsubsttuska, persamaa (2.0) dapat dtuls sebaga : P [ e ( G e B f ) f ( G f B e )](6.0) da Q [ f ( G e B f ) e ( G f B e )](7.0) Dega catata bahwa P da Q adalah fugs dar e, e, f da f. Utuk tap beba bus PQ, P da Q dapat dhtug dega persamaa (6.0) da (7.0), Secara lagsug dapat dhtug utuk tap estmas la e da f. Setelah masgmasg teras, perhtuga dar la P,calc da Q,calc kemuda dbadgka dega la yag telah dketahu dar la P,calc da Q,calc. Dega cara yag sama, utuk tap PV bus geerator, la tegaga bus dapat dhtug utuk perkraa e da f sebaga : 2 2 V e f (8.0) I Selautya perhtuga la tegaga dbadgka dega la yag dspesfkaskaya. Setelah tu, la koreks dar teras k dapat dtulska : P P P (9.0), spec, calc Q Q Q (1), spec, calc 2 Q, spec Q, calc V (11.0) Karea perubaha pada P, Q, da V 2 berhubuga dega perubaha e da f pada persamaa (6.0) - (8.0), hal memugkka varabel tersebut mead betuk umum acoba. P Q V 2 = = 2 f (12.0) Hasl dar la e's da f's dapat dguaka dalam persamaa berkut utuk meetuka tegaga bus estmas baru utuk teras berkutya ( k) e e e (13.0) f f ( ki ) ef (14.0) Proses dulag hgga la P, Q da V 2 dapat dtetuka dar persamaa (9.0) - (11.0) lebh kecl darpada deks ketepata. Hal memugkka pegembaga arus bus dberka dega persamaa (15.0) sebaga berkut : I e G f B ) f ( f G e B ) Dmaa ( (15.0) c ( e G f B ) (16.0) d ( f G e B ) (17.0) c e G f B ( e G f B ) (18.0) d f G e B ( f G e B ) (19.0) Dega mesubsttuska persamaa (16.0) da (17.0) ke dalam persamaa (6.0), daya aktf dar bus dapat dhtug dega persamaa : P = e c + f d (2) Dega cara yag sama, dar persamaa (7.0), daya reaktf bus mead : Q = f c - e d (21.0) II. METODE PENGATURAN TEGANGAN Tgkat pegatura tegaga sagat tergatug dar pegatura produks, peyalura da alra daya reaktf pada seluruh level sstem. Secara ormal ada beberapa metode pegatura tegaga [5], sepert trafo tap-chager, booster trasformer, eks daya reaktf da sebagaya. Dalam tulsa pegatura tegaga megguaka daya reaktf atau kapastor shut, sebaga usur utama kotrol tegaga. A. Shut Kapastor shut dguaka utuk ragka daya laggg. Kapastor dhubugka secara lagsug ke busbar atau llta terser dar trafo utama da memperpedek arak utuk memmalsr rugrug da drop tegaga. 2

3 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 Pegguaa kapastor utuk mecar rug daya mmum da pada saat yag sama meaga kualtas tegaga dega batas tertetu. Ketka bak kapastor dtempatka d bus, matrk admtas Y berubah. Perubaha dalam matrk Y dgambarka pada tabel 1.0, dmaa haya la yag dagoal yag berpegaruh. Y I1 + U 1 Y 12 Y 1 Y 21 Y 22 + U 2..Y 2... Y 1 Y 2 Y +U Tabel 1.0 : Matrk admtas dega kapastor shut utuk sstem bus. Nla dar U 1, U 2,..da U dhtug dega Algortma Geetka utuk tap geeras dar kromosom.the value of U 1, U 2,. Ad U are computed by GA for each geerato of the chromosomes. IV. ALGORITMA GENETIKA Algortma Geetka adalah metode pecara algortma ddasarka pada mekaka seleks alam da geetk [6]. Algortma Geetka adalah algortma yag dguaka utuk optmsas berdasar prsp pecara bolog yag smulta berdasar bayak ttk dalam space pecara. AG bekera tdak dega parameter-parameter amu dega omor-omor strg yag meggambarka satua parameter. Dega atura atura probabltas utuk metode pecara algortma. Dega memperhatka bayak ttk dalam space pecara yag secara smulta megurag perubaha koverges utuk la mmal. Proses AG megkut atura berkut [7]. 1) Tetuka sal populas (basaya strg dbagktka acak) 2) Evaluas seluruh dvdu (aplkaska beberapa fugs atau formula dvdu) 3) Meyeleks populas baru dar populas awal berdasar la ftes dar dvdu yag dberka oleh fugs evaluas. 4) Aplkaska operator geetka sepert mutas da pdah slag utuk tap aggota populas utuk medapatka pemecaha baru. 5) Evaluas dvdual baru yag terbetuk. 6) Ulag lagkah 3-6 (satu geeras) hgga termas krtera memuaska (basaya berbetuk omor geeras tertetu) Kosep dar pelaksaaa adalah mempertahaka la ftes. Pemecaha reproduks sukses secara lagsug mead la ftess, yag dtada selama evaluas. Solus terburuk mugk tdak dproduks pada semua ss. Kemaua AG utuk memapulas komputas secara sederhaa, da AG memlk kemampua pecara utuk meetuka la optmas. Proses selautya dar AG adalah kemampua yag lebh kuat dega respo problem yag lebh komplek. V. DESKRIPSI AG DALAM MASALAH OPTIMISASI TEGANGAN Utuk megmplemetaska algortma geetka dalam optmsas masalah tegaga, struktur pta algortma dhtug. Tap ut kapastor daya reaktf pada sstem, yag merupaka peralata terkotrol, dkodeka dalam dgt ber, da dtempatka pada sebuah strg. umlah paag pta kemuda aka dplh. Selautya tap kombas la kapastor drepresetaska dalam betuk pta. Gambar 1 meamplka dagram alr dar operas AG utuk optmsas tegaga. Yes Mula umlah geeras Ukura pop Mutas Pdah slag probabltas alaka Algortma Geetka Tetuka alra daya Htug rug daya Batas Rug Daya? Gambar 1. Flow chart Algortma Geetka dalam optmsas tegaga No Selesa 3

4 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 A. Metode Kodfkas utuk Kapastor Lagkah awal dalam mplemetas algortma geetka utuk meyelesaka masalah peempata kapastor adalah meghtug struktur kode suseptas kapastor multparameter, pemetaa, kode fxed pot dguaka pada aplkas sebagamaa gambar 2. Sebuah pta 5-bt mewakl tap parameter U 1 U 2 U 3 U 4 Gambar 2 : Mult Parameter Kode Dekodg dtada dega teger yag secara lerr dpetaka dar [0,2 1 ] hgga terval tertetu [U m, U max. ]. Nla dar 2 adalah 2 5 = 32 da kemuda, kodg pemetaa secara perss dberka oleh : Um. Umax. = Algortma Geetka dalam meghtug fugs ftes megguaka route kode. Route kode dapat dguaka utuk satu atau mult parameter dalam masalah optmsas. B. Pemetaa Fugs Obyek ke dalam Betuk Ftess Komputas fugs obyektf dar persamaa 1.0 dterapka utuk tap satua populas. Utuk mecar populas terbak, lebh bak merubah fugs obyektf mead fugs ftess f(v). Persamaa 23.0 meuukka bagamaa perubaha tersebut: F(V) = C max - g(v) whe g(v) < C max = 0 C max dplh karea lebh besar dar la g dalam populas. VI. HASIL SIMULASI Hasl smulas dperoleh dar 5-busbar da sstem IEEE 14-busbar. Dalam setap percobaa dega megguaka AG yag dguaka parameter tetap : Ukura populas= 10 Probabltas pdah slag = 0.5 Mutas = 60% umlah geeras = 100 Tabel 1 da 4 meuukka perrhtuga alra beba. Dega kapastor shut dplh dega algortma geetka rug daya dapat dreduks sepert Tabel 2 da 5, semetara tegaga pada busbar dberka selsh kecl. Tabel 3 da 6 meuukka la kapastor shut yag dseleks dega algortma geetka. A. 5-bar Tabel 1. Sstem 5-bar tapa Kapastor Shut Mag Agles MW MVAR Hasl perhtuga keruga sstem adalah P Loss = MW da Q Loss = MWAR. Tabel 2. Sstem 5-bar dega Kapastor Shut Mag Agles MW MVAR Hasl perhtuga rug sstem adalah P Loss = MW da Q Loss = MWAR. Tabel 3. Nla Kapastor Shut yag dplh dega Algortma Geetka Fal Susceptace Parameters Value of Capactor U1 U2 U3 7 U4 1 U5 2 B. IEEE 14-bar Tabel 4. Sstem 14 bar tapa Kapastor Shut Mag Agles MW MVAR

5 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 Hasl perhtuga rug sstem adalah P Loss = MW da Q Loss = MWAR Tabel 5 : Sstem 14-bar tapa Kapastor Shut Mag Agles MW MVAR Hasl perhtuga rug sstem adalah P Loss = MW da Q Loss = MWAR Tabel 6 : Nla Kapastor Shut yag dplh Algortma Geetka Fal Susceptace Value of Parameters Capactor U1 U2 U3 U4 56 U U6 U7 4 U8 U U10 2 U11 U12 8 U13 35 U14 5 VIII. DAFTAR PUSTAKA [1] Stagg, G.W. ad El-Abad, A.H. Computer Methods Power System Aalyss, McGraw-Hll Kogakusha Ltd. Tokyo, [2] D.I. Su Et. Al, Optmal Power Flow By Newto Approach, IEEE trasacto o PS Vols. No , pp [3] El-Hawary, M.E. Power Systems Desg ad Aalyss. Pretce-Hall, Resto, Vrga [4] Goe, T., Electrc Power Dstrbuto System Egeerg, McGraw-Hll, New York, [5] Kudur, Prabha, Power System Stablty ad Cotrol. McGraw-Hll. Aucklad Bogota [6] Golber, D.E. Geetc Algorthms Search, Optmzato ad Mache Learg. Addso-Wesley, USA [7] C.R. Houck,. oes, ad M. Kay. A Geetc Algorthms for Optmzato : A Matlab Implemetato ACM Tra. O Math. Software 1996 VII. KESIMPULAN Smulas dlakuka dega megguaka Algortma Geetka utuk megatas permasalaha optmsas tegaga dega megatur kapastor shut. Dar beberapa percobaa dapat dlhat bahwa pedekata algortma geetka berhasl membagktka la kapastor shut yag tepat yag aka dtempatka pada tap bus utuk meghaslka rug daya yag mmum da sekalgus meghaslka optmas tegaga. 5

6 ural Tekka ISSN : Fakultas Tekk Uverstas Islam Lamoga Volume 1 No.2 Tahu 2009 Halama segaa dkosogka 6