STUDI ALIRAN DAYA MENGGUNAKAN JARING SARAF TIRUAN COUNTERPROPAGATION TERMODIFIKASI

Transkripsi

1 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 STUDI ALIRAN DAYA MENGGUNAKAN JARING SARAF TIRUAN COUNTERPROPAGATION TERMODIFIKASI Arullah,, Ontoseno Penangsang, Maurdh Hery Purnoo Jurusan Ten Eletro, Faultas Ten, Unverstas Bhayangara, Jl. A. Yan No. Surabaya, Jurusan Ten Eletro-FTI, Insttut Tenolog Sepuluh Nopeber, Kapus ITS, Suollo, Surabaya E-al: a5@yahoo.co ; ontosp@telo.net ; hery@ee.ts.ac.d Abstras Peneltan n bertujuan enerapan Jarng Saraf Truan (JST Counterpropagaton Terodfas untu stud alran daya pada onds ontngens. Konds ontngens yang dplh berupa pebebanan berbeda dan saluran lepas. JST Counterpropagaton Terodfas erupaan pengebangan dar JST Counterpropagaton Terodfas, elalu penerapan JST Constructve Bacpropagaton untu enentuan neuron pada laps tersebuny. Perasalahan stud alran daya dbatas pada penentuan agntudo dan sudut tegangan bus. Model JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan tegangan bus, sedangan odel JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan sudut tegangan bus. Metode alran daya Newton Raphson dgunaan untu everfas hasl peneltan enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas. Peneltan n aan dterapan pada sste IEEE bus. Hasl peneltan enunjuan bahwa nla error tegangan dan sudut tegangan rata-rata hasl pelathan JST Counterpropagaton Terodfas sudah eenuh syarat arena ash berada dbawah nla Standar Error Estas (SEE sebesar 5%. Dengan dean JST Couterpropagaton Terodfas dapat dpaa untu estas nla agntudo dan sudut tegangan bus pada sste IEEE bus. Keywords: Alran daya, Metode Newton Raphson, JST Counterpropagaton Terodfas, Sste IEEE bus, Standar Error Estas. LATAR BELAKANG Analss alran daya dbutuhan untu enentuan onds operas sste tenaga dala eadaan antap, elalu peecahan persaaan alran daya tetap pada jarngan. Tujuan utaa stud alran daya adalah untu enentuan agntudo tegangan, sudut tegangan, alran daya atf dan daya reatf pada saluran lan, serta rug-rug transs yang uncul dala sste tenaga. Stud alran daya serngal dpaa sebaga stud dala berbaga eperluan sste tenaga dan dbutuhan pada hapr seua tngat perencanaan, optsas, operas, dan ontrol sste tenaga. Pebebanan secara cepat yang aan sangat dbutuhan dala sste tenaga odern untu eberan eandalan dan enjan elangsungan supla daya lstr. Perhtungan onds operas pada setap ent ebutuhan sulas ejadan untu beberapa onds ontngens dan onds pebebanan berbeda []. Metoda analss nuer elalu penyelesaan persaaan aljabar non-lner telah denal untu engatas perasalahan alran daya [,]. Model ecerdasan buatan, sepert sste cerdas, pengenalan pola, pohon penyelesaan, JST, dan etoda fuzzy logc telah banya dterapan pada perasalahan pebebanan secara aan [,5] dan perasalahan sste tenaga yang lan [,]. Dantara beberapa pendeatan n, aplas JST dapat eberan hasl yang lebh ba dala sste tenaga arena apu enggabungan peetaan oples lebh aurat dan cepat. Banya dantara publas peneltan pada bdang n enggunaan odel ult layer perceptron (MLP dengan algorta pelathan Bacpropagaton (BP. Kendala pada etoda n adalah asalah nla asu loal dan nla pencocoan yang terlalu besar [,,8]. Secara uu pola yang dgunaan tergantung pada berapa ecepatan pelathan dan julah unt pada laps tersebuny. Pada referens [], dusulan suatu etoda alran daya enggunaan JST dengan nalsas odel. Model MLP terpsah enggunaan etoda pelathan Lavenberg-Marquadrt tngat edua sudah dpaa untu enghtung agntudo dan sudut tegangan asng-asng bus pada sste tenaga []. Blangan JST yang dperluan untu eecahan persoalan alran daya adalah besar, dan tda ungn dapat daplasan pada sste tenaga prats dengan julah bus yang sangat besar. Pada referens [] dusulan penerapan JST Couterpropagaton untu stud alran daya. Metoda n apu eberan pendeatan prats dala pleentas peetaan dan pola pelathan secara cepat dala jarngan [,]. Keleahan peneltan n adalah penentuan julah neuron pada laps tersebuny enggunaan etoda tral and error. Peneltan n bertujuan enerapan JST Counterpropagaton Terodfas untu stud alran daya pada onds ontngens. JST Counterpropagaton Terodfas erupaan pengebangan dar JST Counterpropagaton, elalu penerapan JST Constructve F-

2 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 Bacpropagaton untu enentuan julah neuron pada laps tersebuny. Konds ontngens yang dplh berupa pebebanan berbeda dan saluran lepas. Peneltan n dbatas pada penentuan agntudo dan sudut tegangan bus. Model JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan tegangan bus, sedangan odel JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan sudut tegangan bus. Metode alran daya Newton Raphson dplh untu everfas hasl peneltan enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas. Peneltan n aan dterapan pada sste IEEE bus.. LANDASAN TEORI.. Metode Newton Raphson Tujuan stud alran daya adalah untu enentuan nla agntudo dan sudut tegangan pada setap bus, alran daya atf dan reatf pada asng-asng saluran, dan rug-rug saluran transs pada sste tenaga. Untu eperluan stud alran daya, dasusan sste tenaga tga fasa dala onds sebang dan nla adtans bersaa (oplng antara eleen dabaan. Varabel yang berhubungan dengan setap bus pada sste tenaga berjulah epat, antara lan; tegangan V, sudut fasa tegangan δ, daya atf P, daya reatf Q, sehngga total berjulah n varabel untu sste n bus. Pada setap bus ada dua besaran yang dtentuan, sedangan dua besaran yang lan dcar enggunaan persaaan alran daya n. Dar epat besaran uunya hanya ada dua nla yang dcar pada asng-asng bus, dan nla tersebut tergantung pada dua nla yang telah dtentuan sebelunya. Ada tga jens bus, antara lan; swng bus (bus referens, bus generator (PV bus, dan bus beban (PQ bus. Dar persaaan arus d suatu tt, arus total dnjesan e bus e- pada sste dengan bus, dberan oleh persaaan: I = Y V + Y V +... YV = YV ( = Dengan Y adalah adtans saluran antara bus dan, serta V adalah tegangan pada bus. Dala oordnat polar: V Y V = V δ = V e = V δ = V = Y θ = Y jδ e e jδ jθ Nla δ adalah sudut tegangan bus dan θ sudut adtans bus. Pada bus e- nla onjugate daya oples dberan oleh persaaan: * * S = P jq = V I ( = V * ( YV = j( θ+ δ δ atau P jq = [ V Y V e ] ( = Daya atf pada bus e- adalah: j( θ + δ δ [ V Y Ve ] = ( P = Re al (5 atau P [ V Y V Cos ( θ + δ δ ] P = = = VV = [ G Cos( δ + B Sn( δ δ ] δ ( Dengan cara yang saa, daya reatf pada bus e- adalah: j( θ + δ δ [ V Y V e ] Q = Iagnary ( = atau Q [ V Y V Cos ( θ + δ δ ] Q = = = VV = [ G Sn( δ B Cos( δ δ ] δ (8 Persaaan ( dan (8 selanjutnya denal dengan persaaan alran daya stats. Persaaan alran daya dengan etoda n dgunaan untu enghtung perbaan nla tegangan dan dnyataan oleh persaaan : δ P H N = V Q J L V ( dengan: H P P = ; N = V δ V J Q P = ; L = V δ V Dengan H, N, J, L adalah Jaoban subatrs. Persaaan ( dapat dtuls dala: δ H N P = V ( J L Q V Penyelesaan dar Persaaan ( eberan vetor ores δ untu tpe bus PV dan PQ dan V untu seua tpe bus PQ, yang dgunaan untu eperba estas awal dar nla δ dan V. Proses teras n aan terus dlauan hngga vetor satch P untu seua tpe bus PV dan PQ serta P untu seua bus PQ enjad lebh ecl dar anga tolerans ε yang telah dtentuan sebelunya. Berdasaran Persaaan ( dan (, pada asng- F-

3 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 asng teras, eleen Jaoban dapat dhtung dan hasl tersebut harus dnversan. Adapun algorta penyelesaan alran daya enggunaan etoda Newton Raphson dtunjuan pada Gabar. P Q = = V V V V ( G cos δ + B snδ ( G sn θ B cosθ laps tersebuny. Dua odel JST Counterpropagaton Terodfas aan debangan pada peneltan n. Model JST Counterpropagaton Terodfas dgunaan untu enghtung tegangan bus. Sedangan odel JST Counterpropagaton Terodfas dgunaan untu enghtung sudut tegangan bus. Gabar enunjuan algorta penyelesaan etode alran daya enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas. P = P spec P Q = Q spec Q =,,... n P danq tolerans? P Q = H J δ N V L V ( n+ ( n ( n δ = δ + δ V ( n+ ( n ( n = V + V n r SSE = ( d o l = = w ( C + = w ( C + η( ( x w ( C ( n ( n+ Gantanθ denganθ dan ( n ( n+ V dengan V Gabar. Algorta Penyelesaan Alran Daya Menggunaan Metoda Newton Raphson [5].. Metoda JST Couterpropagaton Terodfas SSE = = d v h jl v hl l, j= ( el v hl = l, v ( C + = v ( C + η( ( x v ( C Gabar. Algorta penyelesaan etode alran daya enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas Gabar. JST Counterpropagaton [] Model JST Couterpropagaton dtunjuan pada Gabar. JST Couterpropagaton adalah perpaduan dar elopo jarng Kohonen dan Groosberg outstar. Model JST Counterpropagaton enggunaan dua odel pelathan yatu pelathan terbbng dan pelathan tda terbbng. Jarng Kohonen enerapan strateg opettf untu beberapa penbang dar unt laps nput e unt laps tersebuny. Sedangan Grosberg outstar eetaan neuron yang dplh pada output yang dngnan. Pelathan terbbng dan tda terbbng dterapan untu elath odel JST Counterpropagaton. Metoda n apu eredus julah pelathan / al lebh ecl dar JST Bacpropagaton standar. Maalah n ebahas penerapan JST Counterpropagaton Terodfas untu stud alran daya pada onds ontngens. JST Counterpropagaton Terodfas erupaan pengebangan dar JST Counterpropagaton, elalu penerapan JST Constructve Bacpropagaton untu enentuan neuron pada Gabar enunjuan arstetur dar usulan JST Couterpropagaton Terodfas. Gabar. Arstetur JST Counterpropagaton Terodfas F-

4 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.. Sste IEEE Bus Gabar 5. Sngle Lne Dagra untu Sste IEEE Bus [] Peneltan n dlauan dengan enggunaan data dar sste IEEE bus []. Model sste n terdr dar bus, 5 generator, saluran transs, dan transforator dengan urutan bus adalah; bus sebaga slac bus dengan referens tegangan, pu, bus,,, dan 8 sebaga bus generator (PV, serta ssanya sebaga bus beban (PQ. Beban sste terdapat pada bus dengan beban total berjulah 5 MW dan, MVAR. Sngle lne dagra untu sste IEEE bus dtunjuan pada Gabar 5... Penentuan Magntudo dan Sudut Tegangan dengan Metode Newton Raphson Untu pelathan JST, sste IEEE Bus dsulasan dala onds ontngens. Total eadaan ontngens yang dplh berjulah 5 onds. Keadaan ontngens pertaa adalah 5 onds pebebanan dan dlauan secara bervaras ula 5%, 5%, %, 5%, dan 5% dar beban nonal. Keadaan ontngens edua adalah pelepasan pada asng-asng saluran. Karena sste IEEE Bus terdr dar saluran, aa sulas saluran lepas berjulah onds. Hasl perhtungan tegangan dan sudut tegangan untu onds pebebanan % enggunaan etode alran daya Newton-Raphson dtunjuan pada Tabel. Tabel. Hasl Perhtungan Tegangan dan Sudut Tegangan Sste IEEE Bus pada Konds Pebebanan %, Penypangan Daya Masu =.5, Julah teras = No Bus 5 8 Tegangan V δ (pu (deg,,5,,,,,5,,5,,8,5,, -,8 -, -,8-8,8 -, -, -, -,8-5,5 -,858-5, -5,5 -, P G (pu,, Q G (pu -,5,5,5,8,8 P L (pu,,,8,,,5,,5,,5, Pada onds pebebanan %, tegangan pada bus generator,,, dan 8 tetap sebesar,5 pu,, pu,, pu, dan, pu. Nla sudut tegangan bus,,, dan 8 asng-asng sebesar -,8 derajat, -, derajat, -, derajat, -,8 derajat. Pada onds pebebanan % n generator,,, dan 8 ebangtan daya reatf sebesar,5 pu,,5 pu,,8 pu, dan,8 pu... Penentuan Magntudo dan Sudut Tegangan Bus dengan JST Counterpropagaton Terodfas Analsa perhtungan stud alran daya enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas pada Sste IEEE bus dlauan dengan tahapan sebaga berut. Model sste IEEE bus terdr dar bus dan saluran. Adapun urutan sste n adalah; bus sebaga slac bus dengan referens tegangan, pu, bus,,, dan 8 sebaga bus generator (PV, dan ssanya sebaga bus beban (PQ. Model JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan tegangan bus, sedangan odel JST Counterpropagaton Terodfas dlath untu enentuan sudut tegangan bus. Julah eseluruhan nput adalah yang terdr dar nla dagonal dar G dan B, daya atf dan reatf pada bus beban dnyataan dala adtans onstan dan djulahan e asng-asng eleen dagonal G dan B, daya atf pada bus generator, tegangan pada bus generator dan slac bus. Pelathan dan pengujan JST Counterpropagaton Terodfas dlauan dengan 5 onds ontngens, asngasng 5 onds pebebanan berbeda dan onds saluran lepas. Hasl sulas agntudo dan sudut tegangan alran daya enggunaan Metode Newton Raphson dtetapan sebaga data target. Q L (pu,,,,5,,58,8,,58,5 F-

5 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 No. Bus 5 8 Paraeter nput dan target untu onds pebebanan % dsajan pada Tabel. Tabel. Paraeter Input dan Target pada sste IEEE Bus untu Konds Pebebanan % Input Target G (pu,5,,5,5,, 5,5 5,8,88,,88, B (pu -, -, -,58-8,58-5, -, -,5-5, -,5 -,8-8,5-5, -, -5, P G (pu, V G (pu,,5,,, V (pu,,5,,,,,5,,5,,8,5,, δ (deg -,8 -, -,8-8,8 -, -, -, -,8-5,5 -,858-5, -5,5 -, Tabel enunjuan paraeter-paraeter yang dgunaan untu elauan proses pelathan JST Counterpropagaton Terodfas pada sste IEEE Bus untu seua onds ontngens. Tabel. Paraeter Pelathan JST Counterpropagaton Terodfas pada sste IEEE Bus No. Paraeter Nla Epoh Masu Mean Square Error Max Learnng rate Moentu Fungs atvas Fungs pelathan e-,,8 tansg, pureln tranl Gabar. Graf perbandngan tegangan setap bus pada sste IEEE Bus antara Metode Newton Raphson dengan JST Counterpropagaton Terodfas pada onds pebebanan % Dengan proses dan paraeter pelathan yang saa sepert pada penentuan tegangan, selanjutnya aan dtentuan nla sudut tegangan setap bus pada sste IEEE bus dan haslnya dtunjuan pada Tabel dan 5. Tabel. Perbandngan tegangan setap bus pada sste IEEE Bus antara Metode Newton Raphson dengan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas pada pebebanan % No. Bu s 5 8 NR,,5,,,,,5,,5,,8,5,,. 8 Bus e- JST- CP Error ratarata Epoh Unttersebuny Tegangan Bus Error JST- CP- Mod Error Gabar enunjuan graf perbandngan tegangan setap bus pada sste IEEE bus antara etode Newton-Raphson dengan JST Counterpropagaton Terodfas pada onds pebebanan %. Hasl pengujan tegangan JST CP-Mod pada onds pebebanan %: Target (+, Output (o....8 Target/Output F-5

6 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 Tabel 5. Perbandngan sudut tegangan setap bus pada sste IEEE Bus antara Metode Newton Raphson dengan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas pada pebebanan % No. Bus 5 8 Sudut Tegangan Bus NR JST-CP Error JST-CP- Mod, -,8 -, -,8-8,8 -, -, -, -,8-5,5 -,858-5, -5,5 -, Error rata-rata Epoh Unt-tersebuny Error Analss Sulas Alran Daya enggunaan JST Counterpropagaton dan Counterpropagaton Terodfas pada Sste IEEE Bus Tabel dan enunjuan hasl pelathan agntudo dan sudut tegangan bus pada Sste IEEE Bus enggunaan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas pada beberapa onds ontngens. Tabel. Hasl Pelathan Tegangan Bus pada Sste IEEE Bus Menggunaan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas Pelathan Tegangan No Knds JST CP JST-CP-Mod Kntgns UT Eph Err. rt UT Eph Err.rt B. 5% B. 5% 5.. B. % 5.. B. 5% B. 5% lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas 5.. F-

7 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 - lps lps lps lepas lepas lps lps lp lp lp 5.. Tabel. Hasl Pelathan Sudut Tegangan Bus pada Sste IEEE Bus dengan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas Pelathan Sudut Tegangan No Knds JST CP JST-CP-Mod Kntgns UT Eph Err. rt UT Eph Err.rt B. 5% B. 5% 5.. B. % B. 5% B. 5% lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lepas lps lps lps lepas lepas lps lps lp lp lp F-

8 Senar Nasonal Aplas Tenolog Inforas 8 (SNATI 8 ISSN: -5 Yogyaarta, Jun 8 Berdasaran Tabel dan dapat dlhat bahwa error agntudo dan sudut tegangan rata-rata hasl pelathan tegangan enggunaan JST Counterpropagaton dan JST Counterpropagaton Terodfas untu seua onds ontngens sudah eenuh syarat arena ash berada dbawah nla Standar Error Estas (SEE sebesar,5 atau 5%. Dar tabel dapat dlhat bahwa error tegangan rata-rata hasl pelathan JST Counterpropagaton Terodfas lebh ecl dbandngan dengan JST Counterpropagaton. Tabel dan enunjuan bahwa JST Counterpropagaton Terodfas epunya unt tersebuny lebh sedt dbandngan JST Counterpropagaton, arena JST Counterpropagaton Terodfas apu elauan adaptas julah unt tersebuny secara otoats dula dengan suatu JST ecl dan apu engebangan unt tersebuny serta penbang tabahan sapa ddapatan penyelesaan yang dehenda.. KESIMPULAN Maalah n enghaslan espulan antaralan: a Error pelathan agntudo dan sudut tegangan bus enggunaan JST Counterpropagaton Terodfas untu seua onds ontngens pada sste IEEE Bus sudah eenuh syarat arena ash berada dbawah nla SEE sebesar,5 atau 5%. Dengan dean JST Counterpropagaton Terodfas dapat dpaa untu estas nla agntudo dan sudut tegangan bus pada sste IEEE bus; b JST Counterpropagaton Terodfas lebh efetf untu estas agntodo dan sudut tegangan bus dbandngan JST Counterpropagaton, arena apu elauan adaptas julah unt tersebuny secara otoats, sedangan penentuan unt tersebuny pada JST Counterpropagaton nlanya dbuat tetap dan enggunaan etoda tral and error. PUSTAKA [] S. Weerasoorja, et. al, Toward Statc Securty Asseseent of Large Power Syste usng ANN, IEE Proc-C, Vol.. pp. -. [] B. Stott., (, Revew of load flow culaton ethods IEEE Proc., Vol., PP.-. [] R. Van Aarongen., (, A General- Purpose Verson of The Fast Decoupled Load Flow, IEEE Trans. on Power Syste., Vol., PP. -. [] T.S. Dllon., (, ANN Applcaton n Power Syste and Relatonshp to Sybol Methods, Electrc Power & Energy Syste, Vol., noor,, PP /. [5] T. Jan, et. al, Fast Voltage Contgency Screenng Usng Radal Bass Functon Neural Networ IEEE Trans on Power Syste, Vol 8, No.. [] D. Thuara, et. al., (5, ANN and Support Vector Machne Approach for Locatng Faults n Radal Dstrbuton Systes, IEEE Transacton on Power Delvery, Vol, No., pp -. [] Nu Dong Xoa, et. al, (5, Short Ter Load Forecastng Model Usng Support Vector Machne Based on ANN, Proceedng of 5 Int. Conference on Machne Learnng and Cybernetc, Vol., 8- Agustus 5, pp -5. [8] L. Srvastava, et. al, (, ANN Applcaton n Power Syste: An Overvew and Key Issues, Int. Conference on coputer applcaton n Elect Eng. Recent Advances (CERA UOR Roorey Inda, PP -. [] T.T. Nguyen, Neural Networ Load Flow, (5, IEE Proceedng-Geer. Trans. Dstrbuton., Vol., No., pp -. [] Leonardo Paucar, and Marcos J Rder, ( ANN for Solvng Power Flow Proble n Electrc Power Syste, Electrc Power Syste Research, Vol., pp -. [] J. Krshna dan L Srvastava, (, Counterpropagaton Neural Networ for Solvng Power Flow Proble, Internatonal Journal of Intellgence Technology., Vol. Nuber. [] K.L. Lo, et. al, (8, Fast Real Power Contngency Rangng Usng CPNN, IEEE Trans on Power Syste, Vol., No., pp. 5-. [] L Mn Fu, (, Neural Networ n Coputer Intellgence, Mc Graw-Hll Internatonal Edton. [] Saeh Kael Merna Kods, IEEE Student Meber, Cludo Canezares, IEEE Senor Meber, (, Modellng and Sulaton of IEEE Bus Syste wth Fact Controller, Techn Report, -. [5] Had Saadat., (, Power Syste Analyss, Schau s Outlne Seres n Electronc & Electr Engnerng, WCB McGraw Hll, Mlwauee School of Engneerng, New Yor. [] Maurdh Hery P. dan Agus Kurnawan, (, Supervsed Neural Networ dan Aplasnya, Eds Pertaa, Yoyaarta, Graha Ilu. F-8