PENGARUH PENEMPATAN UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER ( UPFC ) TERHADAP KESETABILAN SISTEM TRANSMISI 150 KV KOTA SEMARANG DENGAN SIMULASI MATLAB

Transkripsi

1

2 HALAMAN JUDUL PENGARUH PENEMPATAN UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER ( UPFC ) TERHADAP KESETABILAN SISTEM TRANSMISI 150 KV KOTA SEMARANG DENGAN SIMULASI MATLAB LAPORAN TUGAS AKHIR Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana S1 pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Sulatan Agung Semarang OLEH : MUKHTAR HADI NIM PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG SEMARANG 2016 i

3

4

5

6

7 HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO Motto :... Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orangorang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan (QS. Al-Mujadilah : 11 ) Mencari ilmu itu hukumnya wajib bagi muslimin dan muslimat (HR. Ibnu Abdil Bari) Barang siapa yang menempuh jalan untuk mencari suatu ilmu. Niscaya Allah memudahkannya ke jalan menuju surga. (HR. Tirmidzi) Persembahan Pertama, Tugas Akhir ini saya Persembahkan kepada Kedua Orang tua saya ( alm. H. Burhanuddin & HJ. Hamanah ) yang menjadi motivasi terbesar saya dalam menyelsaikan studi saya Kedua, kepada kedua kakak saya tercinta ( Agustina Wati & Sofyan Hadi ) yang telah mendidik dan berkontribusi besar mengantarkan pendidikan saya sampe ke jenjang perguruang tinggi, terima kasih TinYan... dapat mengenyam pendidikan sampai ke jenjang PT adalah suatu nikmat yang tak henti hentinya saya syukuri. vi

8 KATA PENGANTAR BismillahWalhamdulillah Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Segala Puja dan Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memeberikan Nikmat Iman dan Islam sehingga masih berkesempatan untuk menunutut ilmu dalam keadaan sehat wal afiat dikampus tercinta ini. Shalawat dan Salam tercurahkan kepada baginda Rasulullah, semoga kelak kita mendapatkan syafaatnya Amiin Yaa Robbaalamin. Penyusunan Tugas Akhir ini adalah merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Teknologi Industri di Universitas Islam Sultan Agung Semarang. Dalam Penulisan tugas akhir ini, tentunya banyak pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materiil. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan jazaakumullah khoiron katsiron dan terima kasih yang tiada hingganya kepada : 1. Bapak DR. Anis Malik Toha, MA., Selaku Rektor Universitas Islam Sultan Agung Semarang. 2. Ibu DR. HJ. Sri Arttini Dwi Prasetyowati, M.Si selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Sultan Agung Semarang. 3. Bapak Muhammad Khosyi in, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Sultan Agung Semarang. 4. Bapak Gunawan, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan dorongan dalam penyusunan tugas akhir ini. 5. Bapak Agus Suprajitno, ST., MT selaku dosen pembimbing II atas bantuan dan bimbingannya dalam penulisan tugas akhir ini. 6. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro, Universitas Islam Sultan Agung Semarang atas ilmu, bimbingan dan bantuannya hingga penulis selesai menyusun tugas akhir ini. 7. Bunda Dwi dan Mbak Oxa atas segala kebaikan dan telah banyak memberikan motivasi, dukungan dan bantuan selama menyelsaikan kuliah di Semarang vii

9 8. Kakak-Kakakku, Ka Sol, Ka Tin, Ka Yan, Ka Enk, Ka Fahmi, Ka Fia, Bu Guru Adah, Bang Ihin, Ati, Semi, James yang banyak memberikan dukungan, keponakanku tercinta Amira, Faiz, Rasyid, Fachri, Fira, Al, Zaskia, Dini menjadi penyemangat yang begitu berarti 9. Keluarga besar SPI 4 yang menginspirasi Alhy, Amri, Mas Dani, H.Zar, Fauzan, Irwan, Mas Yaqin, serta semua temen-temen angkatan yang lain 10. Teman Teman seperjuangan Elektro 12 Sadi, Iza, Zayid, Uni, Pak guru, Agil, Lutfi, Niko, Jeck, Wahyu, Rifal, Fendi yang membantu dalam berdiskusi dan sharing masalah ilmu keelektroan 11. Teman Teman HMJ-TE dan Tazmania Yoko, Irwan, Novel, Noval, Ara, Jono, Dika, Eka, Hana, Jenny, Sheila, Aina, Mas Dani, Mas Andre, Mas Joko, Mas Alham, Mas Hendri, Mas Hamili dan juga yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang banyak menghiasi hari hari penulis selama masa masa kuliah 12. Mas Yudis, Ka Zaky, Ari, Hamdani, Tatty, Narmi, Nurul yang memberikan bantuan selama proses penyelesaian tugas akhir ini dan keluarga besar KT GMA Semarang yang memberikan energi positif selama penyelesaian tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini belum sempurna, baik dari segi materi meupun penyajiannya. Untuk itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Terakhir penulis berharap, semoga tugas akhir ini dapat memberikan hal yang bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca dan khususnya bagi penulis juga.wallahua lam Wassalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Semarang, 26 Agustus 2016 MUKHTAR HADI viii

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i SURAT PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... iii LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI... iv PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH... v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xv ABSTRAK... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Tenaga Listrik Tegangan Transmisi Tenaga listrik Model Saluran Transmisi Saluran Transmisi Pendek... 8 ix

11 2.3.2 Saluran Transmisi Menengah Saluran Transmisi Panjang Studi Aliran Daya Stabilitas Sistem Tenaga Listrik Stabilitas Tegangan Hal yang Mengpengaruhi Pengaturan Tegangan Runtuh Tegangan Rugi-Rugi Saluran Transmisi Kompensasi Pada Saluran Transmisi Metode Pada Analisis Kesetabilan Kurva P-V Continuation power flow (CPF) Toolbox PSAT Flexible AC Transmission System (FACTS) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian Identifikasi Permasalahan Penentuan FACTS Device Penentuan Skenario Evaluasi Data Penelitian Bahan Penelitian Data Awal Penelitian Prosedur Penelitian Simulasi Pada ETAP Pemodelan pada PSAT x

12 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Simulasi Aliran Daya pada ETAP Simulasi Aliran Daya pada PSAT Simulasi Continuation Power flow (CPF) Penempatan Unified Power flow Controler (UPFC) Penempatan UPFC pada Kalisari - Krapyak Penempatan UPFC pada Simpang Lima Kalisari Penempatan UPFC pada Ungaran - BSB Penempatan UPFC pada Krapyak Ungaran BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Perbadingan PSAT dengan toolbox berbasis MATLAB Lainnya Tabel 3. 1 Spesifikasi saluran Tabel 3. 2 Data Pembangkitan Tabel 3. 3 Data beban setiap bus Tabel 3. 4 Data saluran terhubung satuan p.u Tabel 4. 1 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses awal Tabel 4. 2 Tiga bus yang mendekati titik Kritis Tabel 4. 3 Saluran dengan Looses besar Tabel 4. 4 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Tabel 4. 5 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Tabel 4. 6 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Ungaran - BSB Tabel 4. 7 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran xii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Konstanta rangkaian eqivalen yang terdistribusi... 8 Gambar 2. 2 Gambar Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi pendek... 9 Gambar 2. 3 Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi menengah Gambar 2. 4 Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi panjang Gambar 2. 5 Rangkaian ekivalen nominar dari saluran transmisi Gambar 2. 6 klasifikasi kesetabilan sistem tenaga Gambar 2. 7 Rangkaian eqivalen rugi rugi daya saluran transmisi Gambar 2. 8 Rangkaian eqivalen sumber dan beban Gambar 2. 9 Diagram fasor sistem tidak terkompensasi Gambar Sistem garis beban Gambar Diagram fasor, dikompensasi untuk tegangan konstan Gambar Sistem Pengujian Bus Gambar Kurva PV Gambar Kurva PV Batas daya Gambar Skema kerja PSAT Gambar Perbedaan peralatan konvensional dengan peralatan FACTS Gambar Rangkaian eqivalen SVC Gambar Karaakteristik SVC Gambar Rangkaian eqivalen TCR Gambar Rangkaian eqivalen TSC Gambar Rangkaian eqivalen TCSC Gambar Pemodelan TCSC Gambar Prinsip Kerja UPFC Gambar Struktur dasar UPFC Gambar Gambaran detail UPFC Gambar Model UPFC Gambar UPFC Sebagai PQ dan PV Gambar Pemodelan UPFC xiii

15 Gambar 3. 1 Tahapan Penelitian Gambar 3. 2 Diagram garis tunggal jaringan transmisi 150 Kv Semarang Gambar 3. 3 Diagram alir penelitian Gambar 3. 4 Diagram line di simulink Gambar 4. 1 Grafik Hasil Simulasi Power flow PSAT Gambar 4. 2 Grafik Hasil Simulasi CPF Kondisi Semua Bus Gambar 4. 3 Kurva P-V Semua Bus Gambar 4. 4 Bus - bus yang mendekati kritis Gambar 4. 5 Grafik Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Gambar 4. 6 Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Gambar 4. 7 Kurva P-V Semua Bus Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Gambar 4. 8 Grafik Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Gambar 4. 9 Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Gambar Kurva P-V Semua bus Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Gambar Grafik Penempatan UPFC Ungaran BSB Gambar Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Ungaran - BSB Gambar Kurva P-V Semua bus Penempatan UPFC Ungaran - BSB Gambar Grafik Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Gambar Kurva PV bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Gambar Kurva PV Semua bus Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran xiv

16 DAFTAR LAMPIRAN 1. Hasil Simulasi MATLAB PSAT Hasi Simulasi Power flow PSAT L1 Hasil Simulasi Continuation Power flow PSAT L2 Gambar Pemodelan PSAT L3 Tahapan Pemodelan PSAT L4 2. Hasil Simulasi ETAP L5 3. Data PLN Lembar Validasi Data L6 Data Aliran Daya 3 November 2015 L7 4. Lain - lain Proposal TA L8 Lembar Revisi Pemaparan Judul L9 Surat Bimbingan L10 Surat Batas Akhir TA L11 Surat Izin Pengambilan Data L12 Makalah Seminar TA L13 Daftar Hadir Seminar TA L14 Lembar Revisi Seminar TA L15 Lembar Revisi Sidang TA L16 Lembar Asistensi TA L17 xv

17 ABSTRAK Perkembangan beban listrik di Kota Semarang setiap tahunnya terus mengalami peningkatan, penyedia sistem tenaga listrik dipaksa untuk memanfaatkan unit pembangkit yang ada dan menyalurkan daya melalui alur transmisi dengan memanfaatkan batas kekangan semaksimal mungkin. Konsekuensi dari hal ini adalah ancaman kehilangan kesetabilan sistem. Flexible Alternating Current Transmission System (FACTS) adalah peralatan elektronik solid state yang mampu mengatur transmisi daya listrik secara fleksibel yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Pada penelitian ini akan di uji pengaruh penempatan Unified Power flow Controller (UPFC), sebagai salah satu dari jenis FACTS, terhadap kestabilan sistem transmisi 150 KV Kota Semarang. Kestabilan sistem diamati dengan menggunakan bantuan kurva PV yang dapat menunjukkan nilai karakteristik tegangan terhadap pembebanan daya aktif untuk setiap bus. Kemudian dilakukan skenario penempatan UPFC berdasarkan profil tegangan bus dan losses saluran terbesar untuk mendapatkan skenario penempatan UPFC yang paling baik. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini memberikan empat skenario penempatan UPFC pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang, disamping itu juga pada penelitian ini menunjukan bahwa penempatan UPFC pada keempat skenario penempatan dapat meningkatkan kestabilan tegangan, menyebabkan losses berkurang, besar pembangkitan semakin kecil sehingga membuat sistem semakin efisien. Kata kunci : Sistem transmisi, Kota Semarang, FACTS, UPFC, Kesetabilan sistem xvi

18 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pertumbuhan jumlah penduduk di Indonesia setiap tahunnya mengalami angka peningkatan, pertumbuhan penduduk mengakibatkan meningkatnya kebutuhan energi listrik. Hal ini tentunya membawa dampak bagi sistem tenaga listrik. Seiring bertambahnya beban, maka bertambah pula kebutuhan jumlah pembangkitan dan saluran transmisi yang menjadikan sistem semakin kompleks dan rentan terhadap terjadinya gangguan. Kota Semarang adalah salah satu kota besar di Indonesia, juga menyandang predikat serta fungsi sebagai Ibu Kota Provinsi Jawa Tengah. Sehingga dalam pertumbuhan perindusitrian, beridirinya hotel, mal, perumahan dari tahun selalu mengalamiperkembangan. Hal ini juga yang mendorong pertumbuhan beban listrik di Semarang setiap tahun mengalami peningkatan. Beban listrik di peroleh dari pembangkit dan Interkoneksi JAMALI. Ketersediaan tenaga listrik yang handal, aman,ramah lingkungan dan efisien dengan harga terjangkau merupakan faktor yang cukup penting dalam menunjang kehidupan masyarakat sehari-hari. Permasalahan diatas menunutut dibangunnya unit pembangkit baru dan sistem transmisi untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang terus berkembang. Namun untuk membangun pembangkit dan jalur transmisi baru untuk saat ini menjadi sangatlah sulit yang disebabkan karena faktor ekonomi dan lingkungan. Oleh karena itu, penyedia sistem tenaga listrik dipaksa untuk memanfaatkan unit pembangkit yang ada dan menyalurkan daya dengan jalur transmisi dengan memanfaatkan batas kekangan semaksimal mungkin. Konsekuensi dari hal ini adalah ancaman kehilangan kesetabilan sistem. Salah satu diantaranya adalah stabilitas tegangan. Ketidakstabilan tegangan menyebabkan tegangan sistem collaps, yang membuat tegangan sistem menurun. Stabilitas sistem tenaga harus dipertahankan setiap saat. Oleh karena itu, dalam rangka untuk mengoperasikan sistem tenaga listrik secara efektif, tanpa pengurangan sistem keamanan dan kualitas pasokan, bahkan dalam kasus kondisi 1

19 2 darurat seperti hilangnya jalur transmisi dan unit pembangkit yang sering terjadi maka diperlukan sebuah strategi kontrol baru untuk dilaksanakan. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang sistem tenaga listrik berupaya mengatasi permasalah optimalisasi dalam transmisi daya listrik. Untuk meningkatkan kualitas transmisi tenaga listrik diciptakan sebuah perangkat untuk mengatasi masalah ini dalam bentuk sebuah peralatan. Peralatan tersebut yang kemudian dikenal dengan Flexible AC Transmission System (FACTS). FACTS merupakan komponen elektronik solid state untuk mengendalikan jaringan transmisi secara fleksibel. FACTS mampu meningkatkan kehandalan dan stabilitas sistem tenaga listrik, diantaranya dengan mengendalikan daya aktif dan daya reaktif secara terpisah pada jaringan transmisi. Sehingga memungkinkan untuk dapat mengubah aliran daya pada sistem secara bersamaan dan pasokan energi listrik ke konsumen dapat terpenuhi. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan Rumusan Masalah Sebagai berikut : a. Pertumbuhan beban listrik yang terus mengalami perkembangan, sehingga perlu diketahui kondisi aliran daya saluran transmisi 150 KV Kota Semarang b. Salah satu solusi untuk meningkatkan stabilitas tegangan untuk mencegah terjadinya voltage collaps/runtuh tegangan dan mengurangi looses adalah dengan pemasangan Unified Power flow Controller (UPFC) c. Penempatan UPFC di sistem transmisi Kota Smarang perlu ada skenario penempatan yang khusus sehingga pemasangan UPFC dapat memberikan dampak yang positif terhadap sistem transmisi 150 KV Kota Semarang d. Setelah diperoleh skenario penempatan, maka akan ditentukan lokasi yang paling optimal penempatan UPFC pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang.

20 3 1.3 Pembatasan Masalah Untuk menyelsaikan permasalahan dalam Tugas Akhir ini dibatasi oleh asumsi sebagai berikut : a. Sistem tenaga listrik yang digunakan menjadi objek penelitian adalah sistem jaringan transmisi 150 KV Kota Semarang b. Pemodelan sistem tenaga listrik pada ETAP mengacu pada data yang diperoleh dari PT.PLN Persero, yaitu aliran daya pada tanggal 3 November 2015 c. Pemodelan sistem tenaga listrik pada PSAT mengacu pada datadata hasil simulasi aliran daya seimbang atau Load Flow pada sistem tenaga listrik tersebut menggunakan ETAP d. Pada penelitian ini akan disimpulkan dan disarankan lokasi penempatan UPFC yang paling baik dari beberapa lokasi yang teridentifikasi untuk dipasang UPFC dengan beberapa kriteria pertimbangan seperti penurunan rugi-rugi daya total sistem dan perbaikan profil tegangan keseluruhan bus daya dengan indikator kurva P-V e. Penelitian ini sebatas analisis kesetabilan statis dengan menggunakan simulasi Load Flow pada ETAP dan simulasi Power flow dan Continuation Power flow pada MATLAB Simulink dengan toolbox PSAT Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : a. Mengetahui kondisi aliran daya pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang dengan kondisi beban pada tanggal 3 November 2015 b. Mengetahui skenario penempatan yang optimal sehingga penempatan UPFC pada sistem transmsi 150 KV Kota Semarang dapat memberikan dampak pemasangan yang positif. c. Mengetahui pengaruh penempatan UPFC pada masing masing skenario penempatan sistem transmisi 150 KV Kota Semarang terhadap kondisi stabilitas tegangan dan perubahan losses pada

21 4 d. Mengetahui lokasi penampatan UPFC yang paling baik dalam memperbaiki kesetabilan tegangan dan mengurang losses pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang 1.5 Manfaat Penyusunan tugas akhir ini diharapkan berguna dalam perkembangan iptek di bidang peralatan FACTS khususnya UPFC dan impelementasinya dalam sistem transmisi tenaga listrik yang ada di Indonesia khususnya jaringan transmisi 150 KVKota Semarang sebagai objek penelitian. Selain itu tugas akhir ini juga dapat menjadi refrensi dalam metode peningkatan stabilitas tegangan pada jaringan transmisi 150 KV Kota Semarang 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri atas lima bab dengan uraian sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang penjelasan mengenai latar belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, metodologi, manfaa,t dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Pada Bab ini dibahas tentang saluran transmisi tenaga listrik yang berisi tentang rangkaian ekuivalen transmisi, aliran daya pada saluran transmisi, stabilitas tegangan, kurva PV dan continuation power flow. BAB III :METEDODE PENELITIAN Pada bab ini berisi tentang tata cara dan tata kerja pelaksanaan penelitian dalam tugas akhir ini seperti pengumpulan data, penyusunan model simulasi dan pelaksanaan simulasi, termasuk didalamnya cara menggunakan alat bantu PSAT ( power system analysis toolbox ) pada MATLAB

22 5 BAB IV BAB V : HASIL SIMULASI dan ANALISA Bab ini membahas tentang hasil simulasi dan analisa hasi yang membahasa mengenai pengaruh UPFC terhadap kesetabilan tegangan dan pemilihan lokasi penempatan UPFC terhadap kesetabilan tegangan. Pengolahan data-data dan penyajiannya serta pembahasan analitis untuk tiap hasil yang diperoleh : PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari simulasi yang telah dilakukan.

23 BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Tenaga Listrik Suatu sistem tenaga listrik pada umumnya terdiri atas empat unsur, yaitu pembangkit, transmisi, distribusi dan pemakaian tenaga listrik atau beban. Pembangkit listrik terdiri atas berbagai jenis pusat tenaga listrik, seperti Pusat listrik Tenaga Air (PLTA), Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG), dan Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD). Energi listrik yang dibangkitkan di pusat tenaga listrik harus di salurkan atau ditransmisikan ke pusat-pusat pemakai melalui kawat (saluran). Pada suatu sistem yang cukup besar, tegangan yang keluar dari generator harus dinaikkan lebih dahulu dari tegangan menengah menjadi tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi. Penyaluran energi listrik melalui jarak yang jauh dilakukan dengan menaikkan tegangan guna memperkecil kerugian yang terjadi, berupa rugi rugi daya. (Cekdin & Barlian, Transmisi Daya Listrik, 2013) Ada dua kategori saluran transmisi : saluran udara (Overhead lines ) dan saluran kabel tanah (Undergroud Cable). Yang pertama menyalurkan tenaga listrik melalui kawat kawat yang digantung pada menara atau tiang transmisi dengan perantara perantara isolator islolator, sedang kategori kedua menyalurkan tenaga listrik melalui kabel kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah. Kedua cara penyaluran diatas mempunyai untung ruginya sendiri sendiri. Dibandingkan dengan saluran udara, saluran bawah tanah tidak terpengaruh oleh cuaca buruk, topan, hujan, angin, bahaya petir dan sebagainya. Saluran bawah tanah dipandang lebih estetis karena tidak menganggu pemandangan sehingga dengan alasan ini saluran bawah tanah lebih disukai terutama untuk daerah yang padat penduduknya dan kota kota besar. Akan tetapi biaya pembangunannya jauh lebih mahal di bandingkan dengan pembangunan saluran udara dan perbaikannya lebih sukar apabila terjadi gangguan hubung singkat dan kesukaran kesukaran lain. (Soehardjo, 1998) 6

24 7 2.2 Tegangan Transmisi Tenaga listrik Menurut sistem saluran transmisi dikenal sistem bolak balik ( AC = Alternating Curennt ) dan sistem arus searah ( DC = Direct Current ). Pada sistem AC penaikkan dan penurunan tegangan mudah dilakukan yaitu dengan menggunakan transformator. Itulah sebabnya maka sampai dewasa ini saluran transmisi di dunia sebagian besar adalah menggunakan sistem AC. Didalam sistem AC ada yang menggunakan sistem satu fasa dan sistem tiga fasa. Sistem tiga fasa mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sistem satu fasa karena, a. Daya yang disalurkan lebih besar b. Nilai sesaat ( Instantaneous value ) konstan dan c. Mempunyai medan magnit putar. Berhubung dengan keuntungan keuntungan yang dimiliki, hampir seluruh penyaluran tenaga listrik di dunia dewasa ini dilakukan dengan arus bolak balik. Namun sejak beberapa tahun terakhir ini penyaluran arus searah mulai dikembangkan di beberapa negara di dunia. Penyaluran dengan sistem DC mempunyai keuntungan, karena isolasi yang lebih sederhana, effisiensi lebih tinggi ( karena faktor dayanya satu ) serta tidak adanya masalah stabilitas, sehingga dimungkinkan penyaluran tenaga listrik jarak jauh. Tetapi persoalan ekonomisnya masih harus di perhitungkan. Penyaluran tenaga listrik dengan sistem DC baru dianggap ekonomis ( dapat bersaing dengan sistem AC ) bila saluran udara jarak jauh, antara 400 sampai 600 Km dan saluran untuk bawah tanah sepanjang 50 Km, ini sebabnya karena biaya peralatan pengubah dari AC ke DC dan sebaliknya mahal. Untuk daya yang sama maka daya guna penyaluran akan naik oleh karena rugi rugi transmisi akan turun, apabila tegangan transmisi dinaikkan. Namun penaikkan tegangan transmisi berarti juga kenaikkan isolasi, biaya peralatan dan biaya gardu induk. Oleh karena itu pemilihan tegangan transmisi dilakukan dengan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability). Biaya peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan tegangan yang sekarang dan yang direncanakan. Kecuali itu, penentuan tegangan harus dilihat juga dari segi strandarisasi perlatan yang ada.

25 8 Penentuan tegangan merupakan bagian dari perencanaan sistem secara keseluruhan. Tegangan di Indonesia telah diseragamkan kategori tegangangan tinggi sebagai berikut : 1. Tegangan nominal sistem ( KV ) : Tegangan tertinggu untuk perlengkapan ( KV ) : 36 72, Tegangan nominal 30 KV hanya di perkenankan untuk daerah dimana tegangan distribusi primer 20 KV tidak dipergunakan. (Cekdin & Barlian, Transmisi Daya Listrik, 2013) 2.3 Model Saluran Transmisi Sebuah saluran udara atau kabel dapat diwakili oleh konstanta rangkaian yang terdistribusi, seperti pada Gambar 2.1. Resistansi, Induktansi, Kapasitansi, dan Konduktansi bocor dari kontanta rangkaian yang terdistribusi didistribusikan secara merata di sepanjang saluran. Pada Gambar 2.1, L mewakili induktansi dari saluran ke netral per unit panjang, r mewakili resistansi ac dari saluran netral per unit panjang, C adalah kapasitansi dari saluran ke netral per unit panjang, dan G adalah konduktansi bocor per unit panjang. Gambar 2. 1 Konstanta rangkaian eqivalen yang terdistribusi Saluran Transmisi Pendek pada sebuah saluran transmisi pendek ( hingga 50 mil atau 80 km ), kapasitansi dan resistansi bocor ke tanah biasanya diabaikan seperti terlihat pada Gambar 2.2. Oleh karena itu saluran transmisi pendek dapat disederhanakan dengan mebuat konstanta impedansi seperti berikut :

26 9 Z = R + jx L = zl = rl + jxl Ω Dengan : Z : Impedansi seri total per fasa dalam Ohm z : Impedansi seri dari penghantar dalam Ohm per satuan unit panjang XL x l :Reaktansi induktif total dari pengantar dalam Ohm : Reaktansi induktif dari penghantar dalam Ohm per satuan panjang : Panjang saluran Arus yang masuk di ujung kirim saluran sama dengan arus yang keluar di ujung terima saluran. Untuk mempermudah pemahaman, Berikut ini adalah gambar rangkaian ekuivalen saluran transmisi pendek. Pada hal ini nilai kapasitansi di abaikan. Gambar 2. 2 Gambar Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi pendek Dari persamaan dan gambar diatas di peroleh relasi tegangan dan arus V S = V R + ZI R (2.1) I S = I R (2.2) Dengan : V S V R IS I R Z : Tegangang fasa ( saluran ke netral ) diujung kirim : Tegangan fasa ( saluran ke netral ) di ujung terima : Arus fasa di ujung kirim : Arus fasa di ujung terima : Impedansi seri total per fasa Sementara untuk pengaturan tegangan atau Voltage Regulation didefinisikan sebagai berikut : Vr ( % ) = V R ( NL ) x 100% (2.3) VR ( FL )

27 10 Dimana : V R ( NL ) : tegangan saklar ujung beban pada beban nol ( Nol Load ) V R ( FL ) : tegangan saklar ujung beban pada beban penuh (Full Load) Untuk kawat pendek V R ( NL ) = V S = VR ( FL ) = V R, maka Vr ( % ) = V ( R ) V (R ) V S x 100% (2.4) Saluran Transmisi Menengah Saluran Transmisi Menengah adalah saluran transmisi yang memiliki panjang lebih dari 80 Km sampai dengan 250 Km, karena pertambahan panjang dari saluran transmisi pendek maka persamaan yang telah dikembangkan pada saluran transmisi pendek tidak lagi memberikan hasil perhitungan yang akurat. Untuk memperoleh hasil perhitungan yang akurat maka pengaruh dari arus bocor yang melalui kapasitansi harus ikut di perhitungkan juga. Jaringan Transmisi menengah ini memiliki dua tipe yaitu tipe T dan tipe П. (Cekdin & Barlian, Transmisi Daya Listrik, 2013) Berikut adalah gambar rangkaian ekuivalen tipe T Gambar 2. 3 Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi menengah Dari gambar diatas diperoleh relasi tegangan dan arus sebagai berikut : Z V S = V R + I R + I Z 2 S 2 Akan tetapi V S = I R + V P Y = I R (V R + I R Z (2.5) 2 ) Y (2.6) I S = Y V R (1 + ZY 2 ) I R (2.7) Sehingga V S = (1 + ZY ) V 2 R + ( Z + Z2 ) IR (2.8) 4

28 11 I S = Y V R (1 + ZY 2 ) I R (2.9) Saluran Transmisi Panjang Saluran Transmisi Panjang adalah saluran transmisi yang memiliki panjang lebih dari 250 Km. Jika dalam analisa perhitungan saluran transmisi pendek dengan menggukan parameter tertentu, berbeda lagi dengan saluran transmisi panjang untuk memperoleh nilai perhitungan yang akurat memerlukan parameter parameter saluran yang tidak tergumpal seperti sebelumnya, akan tetapi terdistribusi secara merata ke seluruh panjang saluran. (Cekdin & Barlian, Transmisi Daya Listrik, 2013) Berikut ini adalah gambar rangkaian ekuivalen saluran transmisi saluran panjang : Gambar 2. 4 Rangkaian Eqivalen Saluran transmisi panjang Dalam penurunan perhitungannya memiliki proses yang yang panjang, berikut persamaan akhir untuk memperoleh nilai dari VS, IS, VR, dan IR. V S = V R cosh ZY l + Z K I R sinh ZY l(2.10) I S = I R cosh ZY l + V R Z K sinh ZY l (2.11) V R = V S cosh ZY l Z K I S sinh ZY l (2.12) I R = I S cosh ZY l + V S Z K sinh ZY l (2.13) 2.4 Studi Aliran Daya Studi aliran daya digunakan untuk menganalisa suatu sistem penyaluran daya listrik dari pusat pusat pembangkit yang disalurkan melalui saluran transmisi sampai ke pusat-pusat beban dengan memperhatikan kapasitas daya yang dayayang disalurkan dan losses. Studi aliran daya (Power Flow) disebut

29 12 juga Load Flow adalah bagian penting dalam analisis sistem tenaga. Penyelesaian masalah aliran daya, sistem diasumsikan dalam operasi seimbang dan menggunakan model satu phasa. Jaringan terdiri dari beberapa node/bus dan cabang yang mempunyai impedansi yang dinyatakan dalam per-unit (pu) pada base MVA. Ada empat parameter yang digunakan pada setiap bus yaitu tegangan, sudut phasa, daya aktif, dan daya reaktif. Dengan analisis aliran daya akan diperoleh informasi yang penting dalam merencanakan atau mendesain pengembangan sistem tenaga maupun untuk menentukan kondisi operasi terbaik dari suatu sistem tenaga listrik yang sudah ada. Kondisi operasi sistem sangat dipengaruhi oleh perilaku beban dan keadaan komponen-komponen yang membentuk sistem, seperti kesiapan unit pembangkit, transformator, jaringan transmisi dan peralatan lainnya. Keadaan tersebut dari waktu ke waktu selalu berubah, sehingga pada saat-saat tertentu bisa jadi sistem tidak dalam kondisi aman atau tidak memenuhi kriteria mutu pelayanan tenaga listrik. Periode yang perlu mendapat perhatian adalah ketika sistem mengalami pembebanan berat akibat sebagian elemen sistem tidak bisa beroperasi atau ketika sistem sangat ringan Secara umum tujuan dari analisis aliran daya dimaksudkan untuk mendapatkan: 1. Besar dan sudut tegangan masing-masing bus sehingga dapat diketahui tingkat pemenuhan batas-batas operasi yang diperbolehkan 2. Besar arus (daya) yang disalurkan lewat jaringan, sehingga bisa didentifikasi tingkat pembebanannya. 3. Kondisi awal bagi studi-studi selanjutnya, seperti, analisis rugi-rugi transmisi, studi stabilitas tegangan dan sebagainya. Perhitungan aliran daya biasanya memakai mode adimitansi bus dan reperesentasi saluran transmisi panjang menengah nominal π. Rangkaian ekivalen saluran transmisi panjang menengah nominal π per fasa ditunjukkan pada Gambar2.5. Impedansi antara node i dan j terdiri dari impedansi seri Z dan admitansi paralel Ysh. Admitansi paralel Ysh ini disebut dengan admitansi pemuatan saluran (line charging). Sesuai dengan arah arus I, node i ujung

30 13 pengirim (sending end) dan node j dianggap sebagai ujung penerima (receiving end) dan admitansi paralel terbagi dua antara node i dan node j seperti tampak pada Gambar Besar impedansi total antara kedua node adalah Z ij = Z + Z sh (2.14) Dengan Z sh = I Y sh Admitansi total antara kedua node adalah : Y ij = Atau I Z ij (2.15) (2.16) Y ij = Y ij < θ ij = Y ij cos θ ij + j Y ij sin θ ij = G ij + B ij (2.17) Dimana G ij dan B ij masing-masing menyatakan konduktansi total dan suseptansi total antara node i dan j dan θ ij menyatakan sudut yang dibentuk oleh vektor tegangan anatar node i dan j, Vij dan arus I. Gambar 2. 5 Rangkaian ekivalen nominar dari saluran transmisi Tegangan pada bus i atau node i dari sistem dalam kordinat polar adalah sebagai berikut : V i = V i < θ = V i (cos δ i + j sin δ i ) (2.18) Dan tegangan pada bus j ditulis serupa dengan merubah subkrip i dengan j. Arus bersih yang diinjeksikan ke jaringan pada bus i adalah penjumlahan dari I i = Y i1 V 1 + Y i2 V Y in V N = N n=1 Y in V n (2.19) Biasanya dalam perhitungan aliran daya, terdapat empat kuantitas yang penting dan berhubungan pada tiap bus antara lain,daya aktif,daya reaktif,sudut tegangan dan magnitude tegangan. Dua dari empat kuantitas δ i, V, P i danq i 1. Bus Beban (Bus PQ). Pada bus ini daya aktif dan daya reaktif diketahui, dan biasanya nilai yang digunakan berdasarkan pencatatan dalam operasi

31 14 sistem atau dengan pengukuran. Sedangkan magnituda tegangan bus dan sudut fasa tegangan dihitung. 2. Bus Generator (Bus PV). Setiap bus pada sistem yang tegangannya dijaga konstan disebut bus dengan tegangan terkontrol. Setiap bus dimana terdapat generator, daya aktif yang dibangkitkan dikontrol dengan pengaturan penggerak mula dan magnituda tegangannya dapat dikontrol dengan mengatur eksitasi generator dan mengontrol daya reaktifnya. Disebut juga bus PV karena nilai P gi dan V sudah diketahui. 3. Bus Berayun (Slack Bus). Biasanya bus 1 yang didefinisikan sebagai slack bus, namun sebaiknya bus dengan kapasitas pembangkitan daya terbesar dipilih sebagai slack bus, sebab pada bus ini berfungsi untuk mencatu rugi-rugi dan kekurangan daya pada jaringan. Sudut tegangan dari slack bus merupakan referensi untuk sudut tegangan semua bus lainnya. Kuantitas yang diketahui adalah magnituda tegangan V dan sudut tegangan 2.5 Stabilitas Sistem Tenaga Listrik Kondisi steady state (normal) adalah kondisi saat seluruh generator dalam sistem tenaga listrik beroperasi secara serempak yang dapat disebut sebagai kondisi operasi sinkron. (Putranto, Hadi, & Aridani, 2013) Stabilitas sistem tenaga listrik didefinsikan sebagai kemampuan sebuah sistem tenaga listrik didalam mempertahankan kondisi normal dan mampu mengembalikan kembali ke kondisi normal setelah terjadi gangguan ( Kundur 2004). Stabilitas juga didefiniskan sebagai kondisi seimbang diantara kedua daya yang berlawanan. Ketidakseimbangannya yang terus menerus terjadi antara dua gaya yang berlawanan tersebut disebut ketidakstabilan. Stabilitas pada sistem tenaga listrik telah menjadi masalah yang serius sejak tahun Ketidakstabilan merupakan penyebab dari keadaan mati total atau blackout (Kundur, 2004). Ketidakstabilan sesaat atau transient pada sistem tenaga merupakan masalah yang paling banyak ditemui dan dikaji sejarah sistem ketanagalistrikan. Semakin pesatnya perkembangan jaringan suatu sistem tenaga seperti interkoneksi, penggunaan teknologi baru dan kendali-kendali pada sistem

32 15 tenaga menyebabkan sistem menjadi semakin kompleks sehingga semakin beragam jenis-jenis kesetabilan pada sistem tenaga seperti : kesetabilan tegangan, kesetabilan frekuensi, dan lain sebagainya sehingga muncul klasifikasi kesetabilan pada sistem ketenagalistrikan. Menurut kundur ( 2004 ) stabilitas sistem tenaga dapat diklasifikasikan dalam bagan bagan berikut : Gambar 2. 6 klasifikasi kesetabilan sistem tenaga Klasifikasi diatas merupakan klasifikasi berdasarkan penyebab ketidakstabilan. Akan tetapi pada beberapa kondisi suatu jenis ketidakstabilan yang terjadi pada sistem akan memicu timbulnya ketidakstabilan jenis lain sehingga ketidakstabilan pada suatu sistem tenaga tidak muncul hanya pada satu jenis melainkan kombinasi dari beberapa jenis ketidakstabilan. 2.6 Stabilitas Tegangan Stabilitas tegangan didefinisikan sebagai kemampuan suatu sistem tenaga listrik untuk mempertahankan level tegangan pada kondisi normal setelah terjadi gangguan ( kundur 2004). Definisi ini memberikan gambaran tentang kekokohan sistem tenaga listrik yang dinilai berdasarkan kemampuan menjaga keseimbangan antara permintaan beban dan daya listrik yang dihasilkan. Sistem ini bisa menjadi tidak stabil karena gangguan, pertambahan permintaan beban, dan perubahan topologi jaringan yang akan menyebabkan penurunan tegangan yang tak terkontrol.

33 16 Kesetabilan suatu sistem tenaga listrik dibatasi oleh kemampuan dan kapasitas tiap komponen dalam sistem tersebut seperti : Generator : Meyediakan sumber daya aktif dan reaktif ke sistem tenaga listrik dan menjaga agar level tegangan dan frekuensi selalu stabil walaupun terjadi perubahan besarnya daya. Namun generator dibatasi oleh kurva kapabilitas yang merupakan batasan daya reaktif yang dapat dibangkitkan oleh generator. Batasan daya reaktif ini dipengaruhi oleh kemampuan belitan untuk menahan arus yang membangkitkan daya reaktif sehingga pada suatu kondisi, generator sudah tidak mampu lagi menjaga kesetabilan sistem termasuk kesetabilan tegangan. Saluran transmisi : Saluran transmisi mimiliki batasan dalam menjaga kesetabilan tegangam yang dibatasi oleh kemampuan daya hantar arus kawat penghantar serta batasan termal. Beban : Beban merupakan elemen dari sistem tenaga yang harus dipenuhi segala kebutuhannya dari pembangkit. Berdasarkan sifat operasinya beban digolongkan menjadi 2 macam yaitu beban statis dan beban dinamis. Beban dinamis terkadang menyebabkan sistem tenaga menjadi tidak stabil karena tanggapan dari sistem tenaga terhadap perubahan beban yang lambat atau kurang cepat. 2.7 Hal yang Mengpengaruhi Pengaturan Tegangan Dalam penyediaan tenaga listrik bagi pelanggan, tegangan yang konstan seperti halnya frekwensi yang konstan, merupakan salah satu syarat utama yang harus di penuhi. Dua parameter ini menjadi perhatian yang priortitas karena menyangkut masalah kesetabilan sistem dan bersentuhan langsung efeknya terhadap penggunaan listrik di pelanggan. Oleh karenanya masalah pengaturan tegangan merupakan masalah operasi sistem tenaga listrik yang perlu mendapat penanganan tersendiri. Pengaturan tegangan erat kaitannya dengan pengaturan daya reaktif dalam sistem. (Marsudi, 2006) Sistem tenaga listrik dari banyak GI dan Pusat Listrik. Dalam setiap GI maupun pusat listrik terdapat simpul (bus). Tegangan dari simpul di GI dan

34 17 tegangan dari simpul simpul di Pusat Listrik bersama sama membentuk profil tegangan sistem. Berbeda dengan frekwensi yang sama dalam semua bagian sistem tegangan tidak sama dalam setiap bagian sistem, sehingga pengaturan tegangan adalah lebih sulit dibandingkan dengan pengaturan frekwensi. Kalau Frekwensi praktis hanya dipenuhi oleh daya Nyata MW dalam sistem, di lain pihak tegangan dipengaruhi oleh : a. Arus penguat generator; b. Daya reaktif beban c. Daya reaktif yang didapat dalam sistem (selain generator), misalnya dari kondesator dan dari reaktor; d. Posisi tap transformator Mengatur tegangan pada suatu titik (simpul) dalam sistem akan lebih mudah apabila dititik tersebut ada sumber daya reaktif yang bisa diatur, hal ini juga merupakan hal yang berbeda dengan pengaturan frekwensi, karena frekwensi dapat diatur dengan mengatur sumber daya nyata yang ada dimana saja dalam sistem. Dalam sistem tenaga listrik ada dua variabel yang diatur secara bebas, disebut variabel pengatur (control variabel), yaitu daya nyata (MW) dan daya reaktif (MVAR). Seperti telah diuraikan diatas, pengatur daya nyata akan mempengaruhi frekwensi, sedangkan pengaturan daya reaktif akan mempengaruhi tegangan. Butir a sampai dengan butir d tersebut adalah cara untuk mengatur daya aktif yang harus disesuaikan dalam sistem. Pengaturan daya reaktif terutama akan mempengaruhi tegangan sistem. Secara singkat dapat dinyatakan bahwa MW merupakan variabel pengatur frekwensi dan MVAR merupakan variabel pengatur tegangan. (Marsudi, 2006) 2.8 Runtuh Tegangan Volatge Collaps atau runtuh tegangan adalah fenomena yang mungkin terjadi dalam sistem tenaga listrik dengan beban yang sangat besar. Hal ini dapat terjadi dalam bentuk urutan kejadian bersamaan dengan ketidakstabilan tegangan yang dapat menyebabkan pemadaman ( black out ) atau level tegangan berada di jauh di bawah standar dari yang di tetapkan. Karena sifat nonlinear dari jaringan

35 18 listrik, sebagai fenomena yang berkaitan dengan sistem tenaga, maka diperlukan teknik nonlinear untuk menganalisa voltage collapse dan menemukan solusi untuk menghinari runtuhnya tegangan tersebut. (Putranto, Hadi, & Aridani, 2013) Penyebab utamanya adalah terjadinya runtuh tegangan adalah ketika suatu sistem tenaga berada pada tegangan yang rendah dan daya reaktif yang rendah juga akibat kemampuan generator yang terbatas. (Kundur, 2004) Selain itu ada beberapa gangguan yang berkontribusi menyababkan terjadinya runtuh tegangan adalah Peningkatan Beban Operasi tap changer pada trafo Pengoperasian daya reaktif yang mendekati batasannya pada generator Tripnya saluran transmisi, trafo, dan generator Sebagian dari perubahan diatas memiliki dampak yang signifikan dalam produksi, konsumsi dan transmisi daya reaktif. Oleh karena itu, disarankan untuk mengontrolnya dengan menggunakan kompensator seperti capasitor bank, pembangkit baru, regulasi tegangan dan pembagian beban seimbang. 2.9 Rugi-Rugi Saluran Transmisi Saluran transmisi mempunyai empat parameter yang mempengaruhi kemampunya untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga yaitu resistansi, induktansi, konduktansi, dan kapasitansi. Selanjutnya setiap saluran transmisi dapat didekati dengan ukuran panjangnya, yaitu pendek, menengah, dan panjang. Sedangkan rangkaian ekivalen untuk saluran transmisi dapat dilihat seperti pada gambar di bawah ini. Gambar 2. 7 Rangkaian eqivalen rugi rugi daya saluran transmisi

36 19 Pada Saluran transmisi selain terjadi drop tegangan, juga terjadi rugi daya. Rugi daya mencerminkan adanya daya yang terbuang sehingga mengakibatkan daya yang diterima disisi penerima lebih kecil dari daya yang dikirim pada sisi pengirim. Pembuangan daya ini dikonversikan dalam bentuk panas pada sistem transmisi selama selang waktu tertentu. Sehingga energi yang dietrima pada sisi penerima lebih kecil dari energi yang dikirim. Secara umum rugi daya ini disebabkan oleh tahanan pada penghantar dan daya korona. (Afandi, 2011) Afandi mengutip dari Arismunandar, penggunaan sebuah persamaan untuk mennetukan besar rugi rugi daya pada saluran 3 phasa yang dinyatakan sebagai berikut : P = I 2. R (W) (2.20) Masih menurut Afandi, yang dikutif dari Tobing rugi daya pada saluran transmisi dapat dikurangi dengan cara meninggikan tegangan transmisi, memperkecil tahanan konduktor, dan memperbesar faktor daya beban. Tetapi cara yang cenderung dilakukan adalah meninggikan tegangan transmisi dengan beberapa pertimbangan teknik. (Afandi, 2011) 2.10 Kompensasi Pada Saluran Transmisi Tujuan Kompensasi saluran transmisi yaitu untuk mengontrol tegangan kerja disetiap titik sepanjang saluran, memperkecil panjang elektrik dari saluran jadi menaikkan batas stabilitas statis saluran dan untuk menaikkan kapasitas penyaluran. Alat alat kompensasi pada saluran saluran transmisi adalah reaktor shunt, kapasitor seri atau kombinasi keduanya. Kompensasi reaktor shunt biasanya digunakan pada saluran transmisi menengah, dan penggunaan kombinasi keduanya secara kompleks biasanya digunakan pada jaringan transmisi saluran yang lebih panjang. (Soehardjo, 1998) Berikut adalah gambaran mengenai kompensasi berdasarkan rangkaiannya dengan sistem tenaga listrik, dibagi menjadi dua yaitu : Kompensasi seri dan Kompensasi paralel.

37 20 Gambar 2.8 menunjukkan diagram segaris sistem tenaga ac yang merupakan representasi dari sistem satu fasa atau satu fasa dari sistem 3 fasa. Gambar 2.8 menunjukkan diagram fasor untuk beban induktif Gambar 2. 8 Rangkaian eqivalen sumber dan beban Gambar 2. 9 Diagram fasor sistem tidak terkompensasi Ketika beban menarik arus dari sumber, tegangan terminal (V) turun dibawah ggl(e). Hubungan antara arus I dan tegangan beban V disebut sistem garis beban ditunjukkan padagambar 2.9. Dari Gambar 2.9 dan 2.10 diperoleh : Gambar Sistem garis beban V = E V = Z s I (2.21)

38 21 Daya Kompleks per fhasa beban dirumuskan : S = V. I (2.22) I = P jq V (2.23) V = (R S + jx S ) ( P jq ) = R SP+X S Q + j X SP R S Q = V V V V R + j V X (2.24) E 2 = [V + R SP+X S Q S V ] 2 + [ X SP R S Q S ] 2 (2.25) V Besar dan arah V relatif terhadap E merupakan fungsi dari besar dan arah arus beban serta impedansi sumber. Dengan demikian tegangan tergantung pada daya aktif dan reaktif beban. Penambahan impedansi kompensator secara paralel dengan beban dapat menjaga agar [V] = [E]. Gambar 2.5 memperlihatkan penggunaan kompensator reaktif murni. Daya reaktif beban berubah seseuai dengan persamaan : Q S = Q + Qγ (2.26) Dimana Qγ adalah reaktansi kompensator yang dapat diatur sama halnya dengan memutar fasor V sampai [V] = [E].Nilai Qγ diatur untuk mencapai tegangan konstan dengan menyelsaikan persamaan untuk Qγ dengan [V] = [E], sehingga daya reaktif kompensator diperoleh Qγ = Q S Q. Secara praktek nilai ini bisa ditentuakn secara otomatis dengan kontrol loop tertutup untuk menjaga nilai tegangan V konstan. Gambar Diagram fasor, dikompensasi untuk tegangan konstan Gambar 2.11 Diagram fasor, dikompensasi untuk tegangan konstan Kompensator reaktif murni dapat mengurangi variasi tegangan yang disebabkan oleh perubahan daya aktif dan reaktif beban.

39 Metode Pada Analisis Kesetabilan Menurut (Kundur, 2004), untuk mengetahui kondisi kesetabilan suatu sistem tenaga maka dibutuhkan dua analisis yang dalam prosesnya digolongkan menjadi dua macam berdasarkan sifat dari sistem tenaga listrik tersebut antara lain : a. Analisis Statis Analisis statis merupakan analisis yang didapatkan dari solusi himpunan persamaan aljabar ketika sistem berada pada keadaan steady state, yang bertujuan mengevaluasi kelayakan titik kesimbangan yang diwakili oleh kondisi operasi sistem dan untuk menemukan nilai tegangan kritis pada analisis kesetabilan tegangan. Hasil dari analisis statis ini memberikan informasi berbagai macam mengenai masalah dan membantu mengidentifkasi faktor utama pada masalah ketidakstablilan yang terjadi pada sistem. Pemetaan kurva hubungan antara tegangan dengan daya beban atau kurva P-V membantu mengalisis batasan stabilitas tegangan dari sistem tenaga dengan skenario kenaikkan beban yang terus menerus hingga mencapai titik runtuh tegangannya atau dengan diberi gangguan seperti hilangnya pembangkit atau peningkatan rugi daya pada saluran transmisi. b. Analisis Dinamis Analisis Dinamis meruapakan analisis yang didapatkan dari solusi numerik dari himpunan persamaan diferensial dan aljabar yang memodelkan sistem tenaga pada kondisi transien. Pada jenis simulasi ini membutuhkan cukup banyak proses komputasi oleh karena itu memerlukan waktu yang lama serta sulit memberikan informasi yang jelas tentang kepekaan dan tingkat stabilitas suatu sistem tenaga Kurva P-V Analsis stabilitas tegangan dengan menggunakan kurva P-V atau nose curve ini adalah untuk melihat pada kondisi beban total berapa (MW) tegangan sistem mengalami runtuh/collapse. Artinya kemampuan sistem dalam menyalurkan daya aktif telah melebihi kemampuan sistem itu sendiri. Kurva P-V berguna untuk analisis stablitas tegangan dan untuk sistem-sitem radial. Metode ini juga di gunakan untuk jaringan yang luas dimana P adalah total beban dan V adalah tegangan kritis atau reprenstasi bus. P ( daya ) dapat juga

40 23 merupakan daya yang ditransfer sepanjang transmisi atau interkoneksi. Bentuk kurva PV merupakan reprensentasi dari bus beban, sedangkan pada bus swing dan bus generator tidak berlaku karena pada bus tersebut terdapat generaor sehingga nilai tegangannya tetap untuk perubahan beban tertentu. Kurva PV atau nose curve mereprentasikan variasi tegangan yang berkaitan dengan variasi beban daya aktif. Kurva PV ini diperoleh dari serangkaian solusi aliran daya untuk tingkat beban berbeda yang terdistribusi secara merata dengan menjaga faktor daya tetap. Daya aktif yang dibangkitkan sebanding dengan rating generator atau berdasarkan faktor permintaan beban dari konsumen. Komponen P dan Q dari setiap beban tegantung dari tegangan bus sesuai dengan model yang pilih. Penentuan titik kritis untuk peningkatan beban yang diberikan sengat penting karena dapat menyebabkan runtuhnya tegangan sistem. Untuk memperkirakan bentuk kurva PV maka bisa digunakan model sistem pada gambar 2.12 Dengan mengasumsikan sistem memiliki tegangan sumber konstan dengan magnitude tegangan E dan impedansi transmisi reaktif murni jx. Menggunakan persamaan aliran daya P = EV X sin θ (2.27) P = V2 X + EV X cos θ (2.28) Gambar Sistem Pengujian Bus Dimana P adalah daya aktif yang dikonsumsi beban, Q adalah daya reaktif yang dikonsumsi beban, V adalah tegangan bus beban, dan θadalah perbedaan sudut tegangan antara bus beban dan bus generator. Dari kedua persamaan tersebut nilai V dapat diketahui dengan persamaan berikut : V = E2 2 QX ± E4 4 X2 P 2 XE 2 Q (2.29) Solusi dari teganngan beban ditampilkan dalam kurva PV, yang juga dikenal sebagai norse curve. Gambar 2.12 adalah kurva PV yang berbeda-beda dengan asumsi faktor daya tetap konstan P = Q tan

41 24 Gambar Kurva PV Persamaan Diatas akan menghasilkan dua buah titik tegangan pada kondisi aliran daya yang terus berubah. Titik tegangan yang berada diwilayah atas menandakan sistem stabil dan titik tegangan yang berada di wilayah menandakan sistem tidak stabil. Titik kritis (pada ujung kurva) memperlihatkan titik pembebanan maksimum atau titik kritis pembebanan. Penyediaan daya beban yang mendekati batas kesetabilan masih diperbolehkan asalkan tidak mencapai titik kritisnya. Gambar Kurva PV Batas daya Kurva P-V berguna untuk menganalisis stailitas tegangan dan untuk studi sistem radial. Metode ini juga digunakan untuk jaringan yang luas dimana P adalah total beban dan V adalah tegangan kritis reprentasi bus. Daya aktif (P) juga merupakan daya aktif yang mapu di trnasfer oleh suatu saluran transmisi. Bentuk kurva P-V merupakan penggambaran dari bus beban setiap bus.

42 25 Sedangkan pada bus swing generator kurva P-V digambarkan sebagai garis lurus karena pas bus tersebut tidak ada beban sehingga perubahan beban sebesar apapun bus swing generator tidak akan berubah tegangannya atau tegangnya tetap. Kurva P-V diatas diambil dari (Putranto, Hadi, & Aridani, 2013) diasumsikam faktor daya pada sistem tetap dan Q = P tan θ. Dari Kurva tersebut terlihat bahwa semakin besar nilai daya reaktif (Q) maka tegangan akan semakin stabil pada beban yang terus meingkat karena nilai dari faktor daya atau cos θmeningkat. Kurva yang berada diatas menunjukkan tegangan sistem dalam keadaan stabil sedangkan kurva yang telah melewati titik kritis dan jatuh ke bawah menandakan bahwa tegangan dalam keadaan yang tidak stabil dan sistem sudah tidak mampu lagi mempertahnakan tegangan pada nilai yang semestinya dan akan memici terjadinya pemadaman total pada sistem. Kurva P-V merupakan indeks stablitas tegangan yang didasarkan pada bebearapa jenis analisis aliran daya dengan tujuan untuk mengevaluasi batas stabilitas tegangan. Baik metode Jacobian maupun Newton-Raphson digunakan dalam aliran daya namun penyelesaiannya menjadi singular pada titik kritis, selain solusi aliran daya pada titik-titik dekat daerah kritis cenderung divergen. Masalah ini dihindari dengan menggunakan metode aliran daya berkelanjutan atau Continuation power Flow Continuation power flow (CPF) Matriks Jacobian pada perhitungan persamaan aliran daya dapat bernilai singular pada titik batas kesetabilan sehingga dilakukanlah tahapan ulang dalam perumusan persamaan aliran daya (Kundur, 2004) (Milano, 2007). Tahapan CPF merupakan perumusan ulang dari persamaan aliran daya dan penerapan teknik lanjutam dengan parameter lokal yang telah terbukti efisien dalam menggambarkan lintasan kurva P-V (Putranto, Hadi, & Aridani, 2013) Dengan demikian tujuan dari CPF adalah untuk menemukan serangkaian hasil aliran daya dalam suatu skenario beban terus berubah, mulai dari dasar sampai titik kritis. Prinsip umum CPF adalah menggunakan predictor step atau prediksi solusi baru yang direalisasikan dalam bentuk vektor tangensial dan corector step atau

43 26 korektor yang didapatkan untuk menemukan lintasan solusi untuk merumuskan persamaan aliran daya ( Milano,2008), seperti pada persamaan di bawah ini untuk memasukan beban λ P i = λ (P Gi P Li ) P i = λp i esp P i = 0 (2.30) Q i = λ (Q Gi Q Li ) Q i = λq i esp Q i = 0 (2.31) 1 λ λ crtitic Proses ini dimulai dari solusi yang diketahui dan vektor prediktor yang bersinggungan dengan solusi yang diperbaiki untuk memperkirakan solusi selanjutnya dengan nilai yang berbeda dari parameter beban. Perkiraan tersebut dikoreksi menggunkan metode Newton-Raphson dalam aliran daya konvensional dengan menambah parameter baru : F (θ, V, λ) = 0 (2.32) a. Prediksi Solusi Baru Setelah solusi dasar ditemukan untuk λ=0, diperlukan untuk memprediksi solusi berikutnya dengan mempertimbangkan berdasarkan step dan arah garis singgung menuju solusi lintasannya. Langkah pertama dalam proses ini terdiri dari menghitung tangan vektor, yang ditentukan dengan mengambil turunan pertama dari persamaan formulasi aliran daya sebagai berikut : (aridani, 2013) df ( θ, V, λ ) = f θ dθ + f V dv + f λ dλ (2.33) Dimana f merupakan vektor ( P, Q, 0 ) yang dinyatakan dengan persamaan : d θ [f θ f V f λ ] = [ d V ] = 0 (2.34) d λ Sisi kiri merupakan matriks turunan parsial yang mengalikan vektor singgung dengan elemen difrensial. Matrik turunan parsial dikenal sebagai matriks jacobian dari masalah aliran daya konvensional yang ditambah dengan kolom f λ, yang mana dapat diperoleh dengan mengambil turunan parsial terhadap x, yang memberikan : [ P dθ N Pesp dv ] = [H Q J L Q esp ] [ ] ( 2.35) V dx

44 27 b. Parameterisasi dan Korektor λ Setelah prediksi telah dibuat, maka perlu untuk memperbaiki solusi perkiraan. Setiap teknik memiliki parameterisasi tertentu yang memberikan cara untuk mengidentifikasikan solusi sepanjang plotting lintasan. Skema dimaksud disini disebut sebagai paramterisasi lokal. Dalam skema ini, set asli persamaan ditambah dengan tambahan satu persamaan, yang artinya untuk menentukan nilai variabel tunggal. Dari persamaan reformulasi ini memberikan besarnya satuan untuk setiap tegamgan, sudut fase tegangan atau parameter beban λ. Persamaan baru melibatkan definisi variabel baru sebagai : θ x = V (2.36) λ Dimana x k = ɳ Dimana X k, ε x, dan ɳ mepresentasikan elemen X. Oleh karena itu persamaan baru menjadi : [ F(x) ]= 0 (2.37) x k ɳ Setelah indeks k yang sesuai telah dipilih, aliran daya diselesaikan menggunakan metode Newton Raphson dengan sedikit perubahan. Dengan kata lain, indeks k yang digunakan dalam kolektor adalah sama seperti yang digunakan pada prediktor dan ɳ adalah sama dengan yang diperoleh x k dari kolektor, sehingga variablel x k adalah parameter kontinu. Penerapan hasil Newton Raphsonnya adalah : H N P esp θ P [ M L Q esp ] [ V] = [ Q] (2.38) e k λ Toolbox PSAT Dalam melakukan simulasi aliran daya dan aliran daya kontinyu atau CPF ada beberapa macam program bantu yang berbasis MATLAB yang dapat digunakan untuk menyelsaikannya. Salah satu program bantu tersebut adalah PSAT. PSAT merupakan perangkat lunak berbasis MATLAB yang programnya

45 28 dijalankan didalam perangkat lunak MATLAB. Program semacam ini dikenal sebagai toolbox. PSAT dibuat dan dikembangkan oleh Federico Milano sejak tahun 2001 dan mulai dipublikasikan pada tahun Perangkat lunak ini merupakan perangkat lunak yang bersifat free dan Open Source sehingga dapat diunduh gratis dan dikembangkan secara bebas. Tabel dibawah ini menunjukkan perbandingan fiturfitur pada toolbox PSAT terhadap fitur-fitur pada toolbox laninnya menurut (Milano, 2007). Tabel 2. 1 Perbadingan PSAT dengan toolbox berbasis MATLAB Lainnya Toobox PF CPF OPF SSSA TDS EMT GUI CAD EST X X X X MatEMTP X X X X MatPower X X PAT X X X X PSAT X X X X X X X PST X X X X SPS X X X X X X VST X X X X X Dari Tabel diatas terlihat PSAT memiliki fitur yang lebih lengkap sebagai program bantu dalam analisis pada sistem ketenagalistrikan dibandingkan toolbox lainnya yang pengoperasiannya berbasis MATLAB. PSAT dapat digunakan untuk studi aliran daya atau power flow (PF), studi aliran daya kontinyu Continuation Power flow (CPF) yang dapat memberikan kurva P-V untuk analisis kesetabilan terganggu, aliran daya optimal atau optimal power flow (OPF), small signal stablity analysis (SSSA) dan time domain simulation (TDS). Dari sisi tampilan PSAT juga mendukung graphical user Interface (GUI) dan graphical network contrcutcion (CAD). Gambar 2.15 berikut diambil dari (Milano, 2007) menunjukkan skema cara kerja dari PSAT dalam melakukan berbagai macam simulasi. Mulai dari jenis berkas data masukan sampai dengan jenis keluaran data

46 29 Gambar Skema kerja PSAT 2.15 Flexible AC Transmission System (FACTS) Flexible AC Transmision System (FACTS) adalah kumpulan peralatan yang dibuat dari komponen elektronik solid state untuk pengaturan atau pengendalian transmisi daya listrik secara fleksible. Sampai saat ini telah terdapat sekitar dua belas macam peralatan FACTS yang memiliki fungsi masing masing. Dari jumlah ini, beberapa masih dalam tahap pengembangkan sedangkan beberapa lagi telah dipasang diberbagai lokasi jaringan transimisi di Amerika Serikat dengan hasil yang memuaskan. Pada akhirnya nanti, peralatan FACTS ini diharapkan untuk dapat menggantikan peralatan kendali daya listrik mekanik yang saat ini umum dipasang pada jaringan transmisi listrik seperti misalnya pemutus rangkaian (circuit breakers), perubah tegangan variabel (transformer tap changers),

47 30 kapasitor muka (shunt capacitor switches) dan lainnya. (Taufik, 1998) diakses pada tanggal 15 Desember 2015 Gambar Perbedaan peralatan konvensional dengan peralatan FACTS Berikut akan dijabarkan berbagai macam peralatan peralatan FACTSyangtelah mengalami revolusi perkembangan : A. Static VAR Compensator SVC ( Static Var Compensactor )merupakan salah satu perangkat FACTS yang banyak digunakan dan terpasang paralel terhadap bus. SVC memiliki kemampuan untuk menghasilkan atau menyerap daya reaktif. SVC dapat dioperasikan pada kompensasi induktif dan kapasitif. Struktur dasar dari SVC ditunjukkan pada Gambar 2.17 yang memperlihatkan bahwa model dari SVC diwakili oleh reaktor terkendali dan kapasitor tetap. Melalui koordinasi yang cocok dari kapasitor dan reaktor, bus daya reaktif yang diinjeksikan atau diserap oleh SVC dapat terus bervariasi untuk mengontrol tegangan atau untuk mempertahankan aliran daya yang diinginkan dalam jaringan transmisi baik melalui operasi normal atau dalam kondisi gangguan Untuk analisis steady state, SVC direpresentasikan sebagai suseptansi. Karakteristik steady state SVC pada Gambar 3 menunjukkan bahwa ada batas atas dan bawah untuk suseptansi SVC (Abidin, Hadi, & Sarijaya, 2014)

48 31 Gambar Rangkaian eqivalen SVC Gambar Karaakteristik SVC B. Thyristor-controlled Reactor Thyristor Controlled Reactor(TCR) didefinisikan sebagai induktor yang dikontrol oleh thyristor yang terhubung parallel dan mempunyai reaktansi efektif yang berfariasi secara kontinu oleh pengaturan keran thyristor.skema TCR ditunjukkan pada Gambar 2.19: Gambar Rangkaian eqivalen TCR C. Thyristor-switched Capasitor Lain halnya untuk thyristor switched capasitor( TSC ) didefinisikan sebagai kapasitor yang dikontrol oleh thyristor yang terhubung parallel dan mempunyai reaktansi efektif yang berfariasi secara kontinu oleh pengaturan keran thyristor. Skema TSCditunjukkan padagambar2.20:

49 32 Gambar Rangkaian eqivalen TSC D. Thyristor-controlled Series Capacitor TCSC adalah salu satu jenis peralatan FACTS yang merupakan kombinasi antara komponen Thyristor Controlled Reactor ( TCR ) dengan kapasitor. TCR terdiri dari induktor yang terhubung seri dengan thyristor. TCSC mampu mengatur reaktansi saluran transmisi dengan melakukan pengaturan sudut penyalaan thyristor. Gambar 2.21 merupakan rangkaian sederhana dari TCSC. Gambar Rangkaian eqivalen TCSC Untuk mencegah terjadinya kompensasi berlebihan, derajat kompensasi TCSC diatur pada nilai 20% induktif dan 70% kapasitif atau -0,7Xlinehingga 0,2Xline, sehingga: rtcscmin = -0,7 rtcscmax = 0,2 Pemodelan TCSC dengan persamaannya yang dapat mengubah nilai reaktansi saluran transmisi ditunjukkan pada Gambar 2.17 : Gambar Pemodelan TCSC X TCSC = X min X max (2.39) Hubungan antara rating TCSC dengan reaktansi pada saluran transmisi dinyatakan sebagai berikut :

50 33 X total = X saluran X TCSC (2.40) X TCSC = r TCSC x X saluran (2.44) Dengan Xsaluranmerupakan reaktansi saluran transmisi dan rtcsc adalah rating kompensasi TCSC. (Pranyata, Suyono, & Hasanah) E. Unified Power flow Controler Unified Power flow Controller (UPFC) merupakan piranti sebagai kendali yang dapat mengontrol secara simultan tiga parameter system tenaga listrik (Impedansi saluran, Sudut fasa, dan tegangan). UPFC menggunakan dua buah converter yang dapat membangkitkan sumber tegangan serempak (syncrhronous voltage source). (Arjana, Setiawan, & Budiastra, 2014) UPFC merupakan peralatan FACTS terkini yang telah di implementasikan dalam sistem tenaga. UPFC menggabungkan antara Static Synchronous Compensator (STATCOM) dan Synchronous Series Compensator (SSSC), sehingga UPFC memiliki keunggulan dari STATCOM dan SSC. Diantara peralatan FACTS, UPFC merupakan peralatan serbaguna, dikarenakan dapat mengontrol tegangan suatu bus dan aliran daya untuk operasi sistem yang optimal. Sifat serbaguna ini dikarenakan terdapat dua switching converter yang terdapat pada UPFC. (Putranto, Hadi, & Aridani, 2013) a. Jenis Pemodelan UPFC Dalam menganalisis tanggapan sistem yang terpasang UPFC pada kesetabilan dapat dilakukan dengan cara pemodelan UPFC. Dalam perkembangannya, ada beberapa jenis pemodelan yang digunakan dalam analisis performa UPFC ini. Pembagian jenis pemodelan berdasarkan pada tujuan studi, baik analisis secara fisik, analisis steady state, ataupun analisis stablitas sistem. Penggolongan jenis pemodelan UPFC adalah sebagai berikut : 1. Model Elektromagnetik, merupakan pemodelan UPFC untuk mendapatkan investigasi secara detail mengenai performa UPFC secara fisik 2. Model Steady state, merupakan pemodelan UPFC untuk evaluasi operasi steady state sistem. Pada pemodelan ini, analisis dibatasi pada suatu kondisi operasi, yaitu saat sistem mencapai kondisi steady state.

51 34 3. Model Dinamis, merupakan pemodelan UPFC yang digunakan untuk analisis stabilas sistem. Kondisi yang diamati adalah kondisi yang berhubungan dengan stabilitas sistem. b. Cara Kerja UPFC Secara konsep, prinsip kerja dari UPFC dapat digambarkan sebagai Synchronous Voltage Source (SVS) yang merepentasikan keadaan fundamental dari fasor tegangan Vpq yang besar tegangannya dapat diatur ( 0 V pq V pqmax ) dan sudut ρ ( 0 ρ 2π ) searah dengan saluran transmisi seperti digambarkan sebagai dua generator atau sistem dengan dua mesin yang dihubungkan dengan saluran transmisi diantara keduanya seperti pada gambar diwbawah ini : Gambar Prinsip Kerja UPFC Gambar diatas diambil dari buku Understanding FACTS karya N.G Hingorani dan L.Gyugi (2000). SVS pada UPFC saling menukar daya aktif dan daya reaktif ke sistem sedangkan daya aktif harus diserap dari generator pada sisi pengirim yang kemudian menyalurkannya pada saluran transmisi. SVS hanya mampu menginjeksikan daya reaktif ke sistem sedangkan daya aktif harus diserap dari sistem tersebut. Seperti pada gambar 2.23SVS menyerap daya aktif dari generator pasda sisi pengirim yang kemudian menyalurkannya pada saluran transmisi (Hingorani et. Al. 2000) UPFC terdiri dari dua konverter dimana dalam implementasinya merupakan VSC menggunakan semikonduktor Thyristor jenis Gate Turn Off (GTO) seperti

52 35 yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini yang diambil dari buku Understanding FACTS karya N.G Hingorani dan L.Gyugi (2000) Gambar Struktur dasar UPFC Gambar Gambaran detail UPFC UPFC terdiri dari dua converter yang dalam gambar diatas dinamakan converter 1 dan converter 2 yang dihubungkan oleh DC link capasitor. Operasi kedua konverter tersebut diasumsikan sebagai AC-AC konverter daya yang ideal dimana daya aktif dapat mengalir secara bebas pada kedua arah diantara kedua konverter dan kedua konverter mampu membangkitkan atau menyerap daya reaktif pada terminal keluarannya secara independen.

53 36 Pada konverter 2 merupakan konverter yang memiliki fungsi utama dari UPFC yaitu menginjeksikan tegangan Vpq dan sudut fasa ρ melalui transformator yang terpasang seri dengan dengan saluran transmisi. Tegangan yang dinjeksikan ini merupakan tegangan yang sinkron dengan tegangan pada saluran tranmsisi tersebut. VSC pertama atau converter 1 juga dinamakan Voltage Source Converter Exciter (VSC-E) karena konverter ini menyediakan daya aktif ke converter 2 yang selanjutnya oleh converter 2 digunakan untuk menginjeksi tegangan dan daya reaktif ke saluran transmisi melalui transformator yang terpasang seri oleh pada saluran transmisi. VSC-E ini beroperasi sebagai penyearah yang mengubah arus AC menjadi DC. VSC kedua atau konverter 2 juga dinamakan sebagai voltage source Converter booster (VSC-B) yang menginjeksikan tegangan dan daya reaktif ke saluran transmisi. VSC-B ini mendapat daya dari VSC-E atau Converter 1 dan mengubah arus DC yang diterima menjadi arus AC sehingga cara kerjanya seperti inverter. Arus yang mengalir bebas pada saluran tranmisi tersebut akan mengalirkan daya aktif maupun reaktif diantara kedua bus. Aliran daya reaktif juga akan mengalir pada sisi tegangan AC converter 2 yang kemudian disalurkan melalui transformator seri. Daya reaktif yang mengalir pada sisi tegangan DC konverter yang telah diubah oleh konverter menjadi tegangan DC oleh konverter 1 lalu disalurkan ke Converter 2 dan diubah menjadi tegangan AC yang kemudian menginjeksikan daya aktif ke transformator seri. Fungsi utama dari converter 1 adalah menyerap daya aktif yang dibutuhkan oleh converter 2 melalui DC link sebagai akibat dari injeksi tegangan yang dilakukan converter 2 ke saluran transmisi melalui transformator yang terhubung seri dengan saluran transmisi tersebut. Besarnya kebutuhan daya aktif pada conveter 2 yang direprentasikan pada kapasitor DC kemudian diubah kembali ke saluran transmisi melalui transformaotr yang terhubung paralel dengan saluran transmisi. Converter 1 juga dapat menyerap atau menghasilkan daya reaktif tergantung kondisi sistem tenaga dan mode operasi kendali UPFC.

54 37 c. Pemodelan UPFC Dari uraian cara kerja diatas maka UPFC dapat direprentasikan sebagai dua konverter tegangan yang dihubungkan oleh jaringan DC berkapasitor yang mana kedua konverter ini dihubungkan dengan transformator secara seri dan paralel pada sebuah saluran transmisi diantara dua bus seperti pada gambar diilustrasikan oleh Milano (2010) dibawah ini : Gambar Model UPFC Menurut Nabavi, (1996), UPFC dapat dimodelkan dalam suatu pemodelan aliran daya suatu sistem tenaga sebagai bus PQ pada sisi konverter paralelnya dan bus PV pada sisi konverter yang terhuung seri dengan saluran transmisi seperti pada gambar di bawah ini : Gambar UPFC Sebagai PQ dan PV Pada gambar diatas yang diambil dari penelitian Nabavi (1996), sisi konverter yang terhubung paralel pada bus E dapat diubah menjadi suatu bus PQ

55 38 sedangkan sisi konverter yang terhubung seri dengan bus B diubah menjadi suatu bus PV. Hal tersebut dapat dilakukan karena UPFC difungsikan untuk menjaga aliran daya dari bus E ke bus B pada nilai tertentu. Pemodelan UPFC juga dapat dilakukan dengan pemodelan dibawah ini. Pemodelan UPFC dibawah dilakukan dengan menghubungkan persamaan matematis tiap komponennya sesuai dengan uraian cara kerja UPFC pada sub bab sebelumnya seperti di bawah ini ; Gambar Pemodelan UPFC Dari model rangkaian diatas dapat dirumuskan persamaan daya aktif dan daya reaktif pada UPFC sebagai berikut : P k = P sh + {V I k } m (2.45) Q = Q sh + {V I k } m (2.46) P m = {V I k } m (2.47) Q k = {V I k } m (2.48) Daya yang diserap pada kompensasi paralel adalah : P sh = V k 2 G sh K sh V dc V k G sh cos(θ k α) K sh V dc V k B sh sin(θ k α) (2.49) Q sh = V k 2 B sh K sh V dc V k B sh cos(θ k α) K sh V dc V k G sh sin(θ k α) (2.50) Sedangkan rangkaian DC memiliki persamaan sebagai berikut : V dc = P sh Dengan : Qsh ) + {VI m } = V dc R sh(p sh CV sh CV dc R c C CV dc V2 k R 2 sei m (2.51) CV dc K sh = 3 8m sh (2.52)

56 39 Maka arus Im dan tegangan V karena Kompensasi seri adalah : I m = (1 α)(v m V n) α 2V 1 R T +jx T ( 2.53) V = α 1(V m V n) α 2V 1 ( 2.54 ) Dimana V 1 = K se V dc e jβ (2.55) α 1 = R se +jx se (R T R se )+ j(x T +X se ) (2.56 ) α 2 = R se +jx se (R T R se )+ j(x T +X se ) ( 2.57 ) UPFC dapat mengubah tiga parameter dari aliran daya ( magnitude tegangan, impedans saluran, dan sudut fasa ) secara simultan. Hal tersebut membuat UPFC mampu mengontrol aliran daya aktif dan reaktif yang mengalir pada saluran secara independen. Beberapa penelitian telah dilakukan dan dilaporkan dalam beberapa literaur bahwa karena kecepatan respon yang sangat tinggi, UPFC mampu berperan secara signifikan dalam perbaikan kesetabilan transien dan osciallaoty. Pada umumnya UPFC dimpelmentasikan pada saluran transmisi yang panjang, Beberapa fungsi UPFC yang umum digunakan adalah : penjadwalan aliran daya, perbaikan tegangan, perbaikan tegangan ujung, pembatasi arus hubung singkat, meredam oscilasi sistem, dan peningkatan kesetabialan transien.

57 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian Secara garis besar, ada empat tahapan utama yang akan dilakukan dalam menyelsaikan penelitian ini, berikut adalah empat tahapan utama tersebut : Identifikasi Masalah Penentuan Facts Device Penentuan Skenario Evaluasi Hasil Gambar 3. 1 Tahapan Penelitian Identifikasi Permasalahan Proses identifkasi permasalahan adalah melakukan identifikasi terhadap aliran daya pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang sebagai langkah awal dalam penelitian ini. Pada tahapan ini paramter awal yang diperoleh dari PT.PLN Persero akan diolah menjadi sebuah simulasi aliran daya. Pada tahapan ini akan diperoleh sebuah data berupa aliran daya untuk kemudian dilakukan analisa pada aliran daya tersebut. Tujuannya tak lain untuk memperoleh data awal terhadap penentuan pemasangan Facts Device. Dari tahapan ini diperoleh pula nilai pembangkitan, pembebanan, dan losses dari sistem transmisi 150 Kota Semarang Penentuan FACTS Device Tahapan selanjutnya pada penelitian ini adalah pemilihan FACTS Device yang akan digunakan pada sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Ada beberapa macam FACTS Device dengan berbagai fungsi yang berbeda berbeda. Diantara berbagai macam FACTS Device yang berkembang Unified Power flow (UPFC) adalah FACTS device yang memiliki kelebihan diantara yang lain. Pada penelitian ini jenis FACTS device yang akan digunakan adalah UPFC Penentuan Skenario Tahapan Selanjutnya adalah Penentuan Skenario penempatan, pada tahapan ini akan ditentukan saluran saluran dimana saja akan ditempatkan UPFC. 40

58 41 Pemilihan lokasi tersebut berdasarkan dari losses terbesar saluran dan profil tegangan pada bus yang kritis atau mendekati titik kritis. Dua hal tersebut mejadi parameter penentuan sekenario penempatan Evaluasi Tahapan akhir dari penelitian ini adalah melakukan evaluasi terhadap masing masing skenario penempatan UPFC berdasarkan hasil simulasi yang diperoleh. Pada tahapan ini akan membandingkan pengaruh penempatan UPFC antara sebelum pemasangan dan setelah adanya pemasangan UPFC pada masing masing sekenario penempatan. Pada tahapan ini juga akan didapatkan pemasangan UPFC yang paling ideal pada sistem transmisi 150 Kv Kota Semaran. 3.2 Data Penelitian Di dalam proses pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, diperlukan berbagai data yang mendukung analisis penelitian. Data-data tersebut dapat diperoleh dengan berbagai macam metode penelitian. Adapun sumber data yang diperlukan pada tugas akhir ini diperoleh dengan beberapa metode penelitian yang dapat dijabarkan sebagai berikut : a. Studi Literatur Mencari data-data yang berisfat teoritis dari buku-buku, journal-journal ilmiah dan tugas akhir sebelumnya yang berhubungan tentang pengaruh penempatan UPFC terhadap perbaikan profil tegangan, penurunan rugi rugi daya serta peningkatan stablitas tegangan sistem tenaga listrik terhadap peningkatan beban. Data data dan teori-teori yang diperoleh dari studi literatur ini digunakan untuk memperkuat argumen didalam pelaksanaan penyusunan model pengujian, pelaksanaan pengujian atau simulasi sehingga dapat dirumuskan sebuah kesimpulan dari penelitian yang dilakukan ini. b. Menghimpun Data Lapangan Data data yang akan diolah pada penelitian ini didapat dari data real yang ada di PT.PLN Persero. Penghimpunan data ini dilakukan dengan

59 42 cara meminta secara langsung berkas berkas data yang diperlukan untuk menunjang pengujian atau simulasi dalam penelitian ini. c. Penulisan Tugas Akhir Setelah dilakukan proses dari penghimpunan data-data pendukung hingga proses analisis hasil pengujian kemudian dilakukan penulisan karya ilmiah sebagai laporan tugas akhir. Penulisan tugas akhir ini juga merupakan penggambaran dan dokumentasi dari penelitian yang telah dilakukan. Penulisan tugas akhir ini juga bertujuan agar penelitian yang telah dilakukan dapat disampaikan laporan dan hasilnya agar dapat diambil manfaat dari penelitian ini serta agar penelitian ini dapat dikembangkan pada penelitian selanjutnya. 3.3 Bahan Penelitian Bahan untuk penelitian ini didapatkan dari Aliran daya sistem transmisi 150 KV Kota Semarang, Regional Jateng dan DIY. Data yang didapat berupa aliran daya pada tanggal 3 November Berikut adalah gambar sistem transmisi 150 KV kota Semarang yang akan digunakan menjadi obyek penelitian dan simulasi. Gambar 3. 2 Diagram garis tunggal jaringan transmisi 150 Kv Semarang

60 43 Gambar 3.2 merupakan diagram satu garis jaringan transmisi 150 KV Kota Semarang. Sistem tenaga listrik yang ada di Kota Semarang di suply dari Pembangkit Listrik Tambak Lorok dan IBT 500 KV interkoneksi JAMALI. Sementara Gardu Induk yang ada di Kota Semarang adalah sebagai Berikut : 1. Gardu Induk Tambak Lorok 2. Gardu Induk Pandean Lamper 3. Gardu Induk Simpang Lima 4. Gardu Induk Kalisari 5. Gardu Induk Krapyak 6. Gardu Induk Ungaran 7. Gardu Induk Srondol 8. Gardu Induk Pudak Payung 9. Gardu Induk Bumi Semarang Baru 3.4 Data Awal Penelitian Agar software dapat melakukan perhitungan dalam simulasi, perlu dilakukan pemasukan nilai dari parameter sistem tenaga listrik terlebih dahulu. Dalam penelitian ini sistem terdiri dari 12 Bus, 20 Saluran, 2 Pembangkit ( 1 Generator dan 1 Swing ), dan 9 Beban. Berikut adalah data pembangkitan dan pembebanan sistem transmisi 150 KV Kota Semarang : Pembangkitan Dari Pembangkit Tambak Lorok PLTGU Blok 1 : 202 MW ; 29 MVAR PLTU Blok 2 : 472 MW ; 100 MVAR Total Pembangkitan : 672 MW ; 129 MVAR Dari IBT 500 KV SUPLY KE BUS 1/A Ungaran 1 : 268 MW ; 146 MVAR Ungaran 2 : 270,6 MW ; 146 MVAR Total Pembangkitan : 538,6 MW; 292 MVAR SUPLY KE BUS 2/B

61 44 Ungaran 3 Total Pembangkitan Total Keseluruhan : 88,9 MW ; 203 MVAR : 627,5 MW ; 495 MVAR : 1.299,5 MW ; 624 MVAR Pembebanan : BUS ( Gardu Induk Tambak Lorok ) Trafo 1 60 MVA 46,7 MW 10 MVAR Trafo 2 30 MVA 0 MW 0 MVAR Penghantar ke GI Sayung 98 MW -89 MVAR Penghantar ke GI Bawen 80 MW 6 MVAR Jumlah Beban 224,7 MW -73 MVAR BUS ( Gardu Induk Pandean Lamper ) Trafo 1-30 MVA 23,1 MW 10,6 MVAR Trafo 2-16 MVA 6,6 MW 1,4 MVAR Trafo 3-60 MVA 49,1 MW 14,6 MVAR Jumlah Beban 78,8 MW 26,6 MVAR BUS 3 ( Gardu Induk Simpang Lima ) Trafo 1-60 MVA 27,9 MW 11 MVAR Trafo 2-60 MVA 38,2 MW 20,5 MVAR Jumlah Beban 66,1 MW 31,5 MVAR BUS ( Gardu Induk Kalisari ) Trafo 1-60 MVA 48,5 MW 17,3 MVAR Trafo 2-60 MVA 29,9 MW 9,3 MVAR Jumlah Beban 78,4 MW 26,6 MVAR BUS ( Gardu Induk Krapyak ) Tarfo 1-60 MVA 11,5 MW 3,1 MVAR Trafo 2-30 MVA 0 MW 0 MVAR Trafo 3-20 MVA 4,9 MW 0,8 MVAR Penghntar ke GI Randu Garut 360 MW 112 MVAR Jumlah Beban 376,4 MW 115,9 MVAR BUS ( Gardu Induk Ungaran ) Bus B Trafo 1 6,6 MW 2,3 MVAR Trafo 2 44 MW 13,1 MVAR Penghntar ke GI Mranggen 1,6 MW 22 MVAR Penghntar ke GI Jelok 142 MW 54,9 MVAR Jumlah Beban 194,2 MW 92,3 MVAR BUS ( Gardu Induk Srondol )

62 45 Trafo 1-30 MVA 20 MW 7 MVAR Trafo 2-31,5 MVA 12,3 MW 5 MVAR Jumlah Beban 32,3 MW 12 MVAR BUS 8 ( Gardu Induk Pudak Payung ) Trafo 1-60 MVA 21,5 MW 7,9 MVAR Jumlah Beban 21,5 MW 7,9 MVAR BUS ( Bumi Semarang Baru ) Trafo 1-20 MVA 4,3 MW 2 MVAR Trafo 2-60 MVA 20,6 MW 7,3 MVAR Jumlah Beban 24,9 MW 9,3 MVAR Total Pembebanan : 1096,MW ; 217,5 MVAR Pada tabel 3.1 menunjukkan data spesifikasi saluran jaringan transmisi 150 KV Kota Semarang, meliputi data jarak atau panjang saluran, jenis kawat penghantar yang digunakan, luas penampang penghantar dan jumlah sirkuit. terdiri dari 20 Saluran yang mengidentifikasikan dari satu Gardu Induk satu ke Gardu Induk lainnya. Berikut adalah spesifikasi masing-masing saluran : No Nama Saluran Dari Ke Tabel 3. 1 Spesifikasi saluran ID Sal. Jarak (Km ) Jenis Kawat Penampa ng ( mm 2) 1 T. Lorok P. Lamper ,05 2 X ACSR 282,5 1 2 T. Lorok P. Lamper ,05 2 X ACSR 282,5 2 3 T. Lorok Kalisari 1 4 8,41 2 X ACSR 282,5 1 4 T. Lorok Krapyak ,56 2 X ACSR 282,5 1 5 T. Lorok Ungaran ,8 2 X ACSR 282,5 1 6 T. Lorok Ungaran ,8 2 X ACSR 282,5 2 7 P. Lamper S. Lima 2 3 3,19 1X CU P. Lamper Srondol 2 7 7,94 1 X ACSR 282,5 1 9 P. Lamper Srondol 2 7 7,94 1 X ACSR 282, P. Lamper P. Payung ,97 1 X ACSR 282, P. Lamper P. Payung ,97 1 X ACSR 282, S. Lima Kalisari 3 4 2,66 1X CU Kalisari Krapyak 4 5 7,18 2 X ACSR 282, Krapyak Ungaran ,82 2 X ACSR 282, Krapyak Srondol ,14 1 X ACSR 282, Krapyak Srondol ,14 1 X ACSR 282, Krapyak BSB 5 9 6,86 2 X ACSR 282, Ungaran P. Payung ,72 1 X ACSR 282, Ungaran P. Payung ,72 1 X ACSR 282, Ungaran BSB ,89 2 X ACSR 282,5 1 S K T

63 46 Untuk keperluan pada simulasi, seluruh satuan data diubah menjadi satuan per unit ( pu ). Perubahan tersebut membutuhkan nilai basis. Nilai basis yang digunakan dalam simulasi adalah sebagai berikut : Basis daya : 100 MVA Basis tegangan : 150 KV 3.5 Prosedur Penelitian Prosedur pada penelitian ini dimulai dengan studi literatur tentang perbaikan profil tegangan, kompensasi pada saluran transmisi, peningkatan kesetabilan tegangan sistem tenaga dan peralatan maupun teknologi yang telah ada dan sedang berkembang untuk mencapai tujuan-tujuan tersebut. Setelah itu dilakukan penghimpunan data aliran daya listrik untuk memperoleh data operasioanl pembebanan sistem tenaga listrik Kota Semarang. Setelah data dihimpun, kemudian dilakukan simulasi aliran daya pada ETAP untuk meperoleh data awal untuk melakukan simulasi selanjutnya pada sofware PSAT yang dijalankan melalui MATLAB. Data data awal yang didapat ini berupa data-data beban tiap bus, data parameter saluran transmisi, data daya pembangkitan serta tegangan tiap bus. Setelah itu dilakukan simulasi power flow, yaitu simulasi aliran daya pada beban normal dan seimbang dan simulasi continuation power flow, yaitu untuk mengetahui karakteristik kesetabilan tegangan sistem tenaga listrik dengan mengetahui kurva P-V dan nilai parameter pembebanan, serta simulasi pemasangan UPFC pada sistem tenaga tersebut untuk melihat pengaruhnya terhadap sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Hasil dari simulasi pada PSAT ini digunakan untuk menganalisis penempatan UPFC yang tepat agar tujuan-tujuan dari penelitian ini tercapai yaitu, perbaikan profil tegangan, penurunan rugi rugi daya, serta peningkatan kesetabilan tegangan sistem tenaga yang ditandai dengan membaiknya profil tegangan sistem tenaga dan semakin meningkatnya kapasitas saluran transmisi didalam mentransmisikan daya aktif yang ditandai dengan peningkatan nilai parameter pembebanan sistem tenaga dan bentuk kurva P-V yang lebih baik. Berikut adalah diagram alir dari penelitian ini :

64 Gambar 3. 3 Diagram alir penelitian 47

65 Simulasi Pada ETAP Dari data-data operasi pembangkit dan beban serta konfigurasi sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang, maka dapat dibuat model sistem pengujiannya pada sofware ETAP Pembuatan model pada sofware ETAP ini merupakan data asli yang diperoleh dari PT.PLN Persero berupa data aliran daya pada tanggal 3 November Kemudian file simulasi tersebut dijalankan melalui sofware ETAP dan dilakukan simulasi operasi Load Flow atau aliran daya dengan beban seimbang. Setelah operasi aliran daya dijalankan maka akan didapat data tegangan, besar daya aktif dan besar daya reaktif yang mengalir dari generator sampai ke beban. Setelah itu diidentifikasi bus-bus mana saja yang akan dijadikan objek penelitian yang dalam hal ini bus-bus dengan level tegangan 150 Kv. Dari hasil simulasi aliran daya pada ETAP ini diperoleh data pembangkitan tenaga listrik, data beban pada masing masing bus dan data nilai parameter saluran transmisi. Pembangkit Daya aktif (MW) Tabel 3. 2 Data Pembangkitan Daya reaktif (MVAR) Daya aktif (p.u) Daya reaktif (p.u) Tambak Lorok Blok ,02 0,29 Tambak Lorok Blok ,72 1,0 IBT Ungaran ke Bus 1/A 538, ,38 2,92 IBT Ungaran ke Bus 2/b ,89 2,03 Data pembangkitan tenaga listrik tersebut langsung dikonversi ke dalam satuan per unit (p.u) dengan basis tegangan dan basis daya adalah 150 Kv dan 100 MVA. Begitu pula dengan nilai data beban tiap bus yang didapat dari simulasi aliran daya pada ETAP dikonversi kedalam satuan per unit seperti dalam tabel berikut :

66 49 No. Bus Gardu Induk Tabel 3. 3 Data beban setiap bus Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (Mvar) Daya Aktif (p.u.) Daya Reaktif (p.u.) 1. Tambak Lorok B.A 142,2-77,6 1,4-0,77 2. Pandean Lamper B.B 76,3 25,7 0,76 0,25 3. Pandean Lamper B Tambak Lorok B.2 76,2 5,7 0,76 0,05 5. Simpang Lima 63,6 30,3 0,63 0,3 6. Kalisari 74,9 25,4 0,74 0,25 7. Krapyak 359,7 110,7 3,59 1,10 8. Ungaran B.A Ungaran B.B 193, , Srondol 30,6 11,4 0,30 0, Pudak Payung 20,5 7, , BSB 24 8,9 0,24 0,08 Pada data dalam simulasi aliran daya pada ETAP terdapat nilai parameter saluran saluran yang terhubung. Kemudian nilai-nilai tersebut dikonversi kedalam satuan per unit dengan basis tegangan dan basis daya adalah 150 KV dan 100 MVA. Berikut ini adalah data saluran berupa nilai resitansi, reaktansi, dan suseptansi dalam satuan per unit. Tabel 3. 4 Data saluran terhubung satuan p.u No Nama Saluran Resistansi Reaktans ID. Sal. Dari Ke (p.u) (p.u) 1 T. Lorok P. Lamper 1 2 0, , T. Lorok P. Lamper 1 2 0, , T. Lorok Kalisari 1 4 0, , T. Lorok Krapyak 1 5 0, , T. Lorok Ungaran 1 6 0, , T. Lorok Ungaran 1 6 0, , P. Lamper S. Lima 2 3 0, , P. Lamper Srondol 2 7 0, , P. Lamper Srondol 2 7 0, , P. Lamper P. Payung 2 8 0, , P. Lamper P. Payung 2 8 0, , S. Lima Kalisari 3 4 0, , Kalisari Krapyak 4 5 0, , Krapyak Ungaran 5 6 0, , Krapyak Srondol 5 7 0, , Krapyak Srondol 5 7 0, , Krapyak BSB 5 9 0, , Ungaran P. Payung 6 8 0, , Ungaran P. Payung 6 8 0, , Ungaran BSB 6 9 0, ,004178

67 Pemodelan pada PSAT Setelah didapatkan data pembangkitan tenaga listrik, data beban setiap bus, dan data nilai parameter saluran transmisi hasil dari simulasi aliran daya pada ETAP , kemudian dilakukan penyusunan model sistem tenaga listrik pada sofware PSAT. Setelah blok-blok model telah disusun sesuai dengan konfigurasi sistem tenaga dan parameter-parameter blok simulasi telah diisi dengan susai maka akan didapatkan model simulasi sistem tenaga listrik pada simulink sebagai berikut : Gambar 3. 4 Diagram line di simulink Setelah itu model simulink diatas disimpan dalam file dengan ektensi.mdl, kemudian dilakukan simulasi Power Flow. Simulasi Power flow untuk mendapatkan aliran daya, didapatkan nilai pembangkitan total, pembebanan total, dan juga losses total sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Dengan menggunakan data yang sama pada Simulasi Power flow kemudian dilakukan simulasi CPF untuk mengetahui bentuk kurva hubungan antara daya aktiif dengan tegangan pada setiap bus. Selain itu dengan menggunakan simulasi CPF juga dapat diketahui nilai parameter pembebanan maksimum sistem tenaga yang merupakan nilai beban maksimal yang dapat dieprtahankan oleh sistem sebelum terjadinya Voltage Collapse runtuh tegangan.

68 51 Simulasi CPF dilakukan dengan memilih simbol CPF pada jendela utama PSAT. Setelah proses komputasi dalam simulasi CPF selesai maka akan dapat ditampilkan kurva P-V tiap bus. Kurva P-V dapat ditampilkan dengan menggunkan fasilitas Plotting Utilities pada jendela utama PSAT. Sama seperti simulasi PF, dengan menggunakan fasilitas Static report maka akan diketahui hasil simulasi secara keseluruhan meliputi nilai tegangan, sudut tegangan, daya aktif, daya reaktif tiap bus sesaat sebelum sistem tenaga mengalami runtuh tegangan atau tepat pada titik nilai pembebanan maksimum. Dengan fasilitas Satic Report juga dapat diketahui nilai pembebanan maksimum sistem sebelum terjadinya runtuh tegangan atau MLP yang nilainya sama dengan nilai λ_max Penempatan UPFC pada model simulasi sistem tenaga yang telah dibuat dilakukan dengan memasang model UPFC kedalam model tersebut. UPFC dipasang diantara 2 bus yang terhubung, karena UPFC dirancang untuk mengendalikan aliran daya antara 2 bus yang terhubung. Setelah dilakukan penempatan UPFC, kemudian dilakukan kembali simulasi PF dan CPF yang bertujuan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap profil tegangan, kesetabilan sistem serta rugi rugi daya yang ditimbulkan setelah pemasangan UPFC pada sistem pengujian. Penempatan UPFC dilakukan dalam beberapa skenario yaitu pada saluran saluran diantara 2 bus yang dianggap kritis terhadap kesetabilan tegangan ketika sistem tenaga dibebani secara maksimum. Setiap skenario penempatan akan dilakukan simulasi PF dan CPF sehingga akan didapatkan hasil berupa profil tegangan tiap bus, kesetabilan tegangan tiap bus yang diketahui melalui kurva P- V, nilai parameter pembebanan maksimum serta kompensasi rugi-rugi daya pada sistem. Tahapan akhir dari penelitian ini adalah menganalisis data-data pengaruh penempatan UPFC yang diperoleh dari hasil simulasi PF dan CPF pada masing masing skenario penempatan UPFC. Data hasil simulasi PF dan CPF akan dibandingkan berdasarkan perbaikan profil tegangan, peningkatan kesetabilan tegangan sistem yang diketahui malui nilai MLF dan kurva P-V, serta penurunan jumlah rugi-rugi daya sistem tenaga. Kemudian akan disimpulkan saluran antara 2

69 52 bus mana yang dianggap paling tepat untuk memasang UPFC agar profil tegangan membaik, kesetabilan tegangan sistem meningkat serta rugi-rugi daya sistem akan semakin rendah.

70 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Simulasi Aliran Daya pada ETAP Electric Transient and Analysis Program (ETAP) merupakan suatu perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik. ETAP Power Station dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa / studi salah satunya analisa Load Flow (aliran daya). Pada penelitian ini, langkah utama yang dilakukan adalah melakukan simulasi Load Flow dengan ETAP. Hal ini sebagai simulasi awal untuk mengetahui kondisi aliran daya pada transmisi 150 Kv Kota Semarang. Disamping itu juga data yang diperoleh dari hasil simulasi Load Flow ETAP digunakan sebagai asumsi pada simulasi Power Flow Power Sistem Analisys ToolBoox (PSAT) MATLAB yang membutuhkan parameter yang tidak disediakan di data awal. Dari simulasi Load Flow ETAP ini diperoleh besarnya aliran daya generator ke beban, besarnya daya aktif dan reaktif yang masuk ke beban pada setiap bus dan besarnya tegangan tiap bus. Disamping itu juga didapatkan data Impedansi masing masing saluran untuk digunakan sebagai data di simulasi PSAT. 4.2 Simulasi Aliran Daya pada PSAT Setelah memperoleh parameter awal untuk melakukan simulasi aliran daya dari ETAP, kemudian dilakukan simulasi power flow dengan menggunakan Power Sistem Analisys ToolBoox (PSAT) MATLAB. Dari hasil simulasi power flow yang dilakukan oleh PSAT menunjukkan ketika kondisi beban seimbang, profil tegangan menunjukkan nilai yang stabil. Gambar 4.1 berikut menunjukkan kondisi tegangan : 53

71 54 Gambar 4. 1 Grafik Hasil Simulasi Power flow PSAT Dari gambar 4.1 menunjukkan bahwa setiap bus dalam kondisi stabil, 12 bus masih dalam keadaan normal atau telah sesuai dengan kondisi yang diperbolehkan yaitu -10% dan +5%. Selain memperoleh kondisi profil tegangan dimasing masing bus, diperoleh juga static report pada simulasi ini. Static report ini berupa rangkuman hasil dari power flow. Pada static report ini juga diperoleh total nilai pembangkitan, pembebanan, dan total losses pada sistem tramisi 150 KV Kota Semarang. Tabel 4.1 berikut menunjukkan hasil dari simulasi power flow berupa total pembangkitan, pembebanan, dan losses. Tabel 4. 1 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses awal 1. Pembangkitan Daya aktif ( p.u ) 11,02 Daya reaktif (p.u) 4,4 2. Pembebanan Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya reaktif (p.u) 4,23 3. Loses/rugi-rugi daya Daya aktif ( p.u ) 0,07 Daya reaktif (p.u) 0,18

72 Tegangan (p.u) Simulasi Continuation Power flow (CPF) Setelah melakukan simulasi power flow kemudian dilakukan simulasi Continuation Power flow (CPF). Tujuan dari Continuation Power flow (CPF) adalah untuk menemukan serangkaian hasil aliran daya dalam suatu skenario beban terus berubah, mulai dari dasar sampai titik kritis. Simulasi CPF sebagai parameter penentuan skenario penempatan Unified Power flow Controler (UPFC) Dari Simulasi ini diperoleh tegangan mana saja yang mengalami titik kritis atau mendekati titik kritis dan simulasi CPF juga untukmengetahui karakteristik tegangan dengan memperhatikan kurva pembebanannya. Hasil simulasi CPF menunjukkan ada tiga bus yang mengalami penurunan tegangan signifikan dan mendekati titik kritis. Standar bus kritis adalah 0,9 p.u Ketiga bus tidak sampai ke tingkatan bus kritis karena nilai tegangan busnya masih diatas 0,9 p.u. gambar 4.2 menunjukkan kondisi tegangan di masing masing bus : Bus Gambar 4. 2 Grafik Hasil Simulasi CPF Kondisi Semua Bus Selain memperoleh grafik profil tegangan dimasing masing bus, diperoleh juga Kurva P-V yang mereprentasikan kondisi penurunan profil tegangan dimasing masing bus dan juga ketahanan sistem yang direfrentasikan dengan nilai Loading Parameter ( λ ). Berikut adalah gambar bentuk kurva keduabelas bus yang diperoleh dari simulasi PSAT :

73 56 Gambar 4. 3 Kurva P-V Semua Bus Dari gambar 4.2 dan 4.3 diperoleh bus yang mengalami penurunan tegangan dan mendekati titik kritis adalah bus Simpang Lima, bus Kalisari dan bus Krapyak. Ketiga bus ini adalah bus teridentifikasi mendekati terkritis jika sistem mengalami pembebanan kedepannya. Gambar 4.4 menunjukkan Kurva P- V bus yang mengalami masalah: Gambar 4. 4 Bus - bus yang mendekati kritis Pada Kurva P-V menunjukkan bus yang mengalami mendekati titik kritis nilai teganganya mengalami garis melengkung kebawah, nilai tegangan dimasing

74 57 masing bus yaitu Simpang lima ( 0,92 p.u ), kemudian bus Kalisari ( 0,929 p.u ), dan bus Krayak ( 0,926 p.u ). Dalam menentukan skenario penempatan UPFC berdasarkan prioritas busbus yang mendekati titik terkritis dan juga looses saluran terbesar antar bus atau antara dua Gardu Induk yang saling terhubung. Berikut adalah data bus yang bermasalah dan looses saluran terbesar : Tabel 4. 2 Tiga bus yang mendekati titik Kritis No. Bus Nama Bus Tegangan (p.u) 5 Simpang Lima 0,92 6 Kalisari 0,929 7 Krapyak Tabel 4. 3 Saluran dengan Looses besar Saluran Loses/Rugi - rugi No Daya aktif Daya Reaktif. Dari Ke (p.u) (p.u) 1. Krapyak Ungaran 0, , BSB Ungaran 0, , Kalisari Krapyak 0, , S. Lima Kalisari 0,0077 0,019 5 Krapyak BSB 0, ,063 Berdasarkan tabel 4.2 dan 4.3 menunjukkan bus yang mengalami masalah juga merupakan bus yang mempunyai looses daya yang paling besar diantara saluran yang lain. Dengan mengacu pada tabel 4.2 dan 4.3 Kemudian dilakukan penentuan letak pemasangan UPFC dalam sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Dengan memperhatikan dua aspek diatas, didapatkan skenario penempatan UPFC pada sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang, dalam urutan perioritas penempatan penulis mengutamakan kemampuan dalam menjaga kesetabilan tegangan, sehingga urutan skenario penempatan adalah sebagai berikut : Skenario 1 : Kalisari - Krapyak Skenario 2 : Simpang Lima - Kalirsari Skenario 3 : Ungaran BSB Skenario 4 : Krapyak - Ungaran Keempat skenario penempatan akan memberikan gambaran bagaimana pengaruh penempatan UPFC terhadap kesetabilan sistem transmisi 150 KV Kota Semarang.

75 Tegangan ( p.u ) Penempatan Unified Power flow Controler (UPFC) Untuk mengetahui pengaruh penempatan UPFC dilakukan 4 skenario penempatan UPFC, berikut adalah penjelasan masing-masing pengaruh penempatan dimasing-masing skenario : Penempatan UPFC pada Kalisari - Krapyak Setelah dilakukan simulasi pada PSAT, Penempatan UPFC pada bus Kalisari Krapyak menunjukkan pengaruh yang positif, hal ini ditunjukkan perbaikan profil tegangan pada bus yang bermasalah. Disamping itu juga penempatan UPFC pada saluran ini dapat memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain. Berikut adalah perubahan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Kalisari - Krapyak: Tanpa UPFC UPFC 0.88 Bus Gambar 4. 5 Grafik Penempatan UPFC Kalisari Krapyak Dari gambar 4.5 menunjukkan perbedaan tegangan bus sebelum dan setelah pemasangan UPFC. Grafik menunjukkan perbaikan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Kalisari - Krapyak. Perubahan yang signifikan terjadi pada bus yang mengalami masalah, pada bus Simpang lima profil tegangan meningkat menjadi 0,97 p.u naik sebesar 5%, bus Kalisari profil tegangan meningkat menjadi 0,99 p.u naik sebesar 6,8% dan bus Krapyak profil tegangan meningkat menjadi 1,00 p.u naik sebesar 7,4%.

76 59 Berikut adalah Kurva P-V pada tiga bus yang bermasalah setelah penempatan UPFC pada saluran Kalisari - Krapyak : Gambar 4. 6 Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Penempatan UPFC pada bus Kalisari Krapyak juga memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain seperti yang ditunjukkan pada grafik pemasangan UPFC bus Kalisari - Krapyak ( gambar 4.5 ). Untuk lebih detailnya dapat memperhatikan Kurva P-V bus secara keseluruhan. Berikut adalah Kurva P-V semua bus setelah penempatan UPFC pada saluran Kalisari - Krapyak : Gambar 4. 7 Kurva P-V Semua Bus Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak

77 60 Selain meperbaiki profil tegangan penempatan UPFC juga mengurangi nilai rugi rugi daya atau looses sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Tabel 4.4 berikutadalah perbandingan besarnya nilai pembangkitan, pembebanan, dan besarnya looses sebelum dan setelah pemasangan UPFC pada bus Kalisari Krapyak. Tabel 4. 4 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Kalisari - Krapyak Sebelum Pemasangan Setelah pemasangan UPFC 1. Pembangkitan Daya aktif ( p.u ) 11,02 Daya aktif ( p.u ) 11,01 Daya reaktif (p.u) 4,4 Daya reaktif (p.u) 4,4 2. Pembebanan Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya reaktif (p.u) 4,23 Daya reaktif (p.u) 4,23 3. Loses/rugi-rugi daya Daya aktif ( p.u ) 0,07 Daya aktif ( p.u ) 0,06 Daya reaktif (p.u) 0,18 Daya reaktif (p.u) 0,17 Pemasangan UPFC pada bus Kalisari Krapyak dapat mengurangi rugi rugi daya sistem menjadi 0,06 p.u dengan kompensasi sebesar 6,7% untuk daya aktifnya dan daya reaktifnya menjadi 0,17 p.u kompensasi sebesar 5,5%. Disamping mengurangi looses, pemasangan UPFC juga mengurangi nilai pembangkitan, dari 11,02 p.u menjadi 11,01 p.u untuk daya aktif yang dibangkitkan turun sebesar 0,0 p.u. Penurunan daya pembangkitan akan berpengaruh terhadap berkurangnya biaya pembangkitan berupa bahan bakar Penempatan UPFC pada Simpang Lima Kalisari Setelah dilakukan simulasi pada PSAT, Penempatan UPFC pada bus Simpang Lima - Kalisarimenunjukkan pengaruh yang positif, hal ini ditunjukkan perbaikan profil tegangan pada bus yang bermasalah. Disamping itu juga penempatan UPFC pada saluran ini dapat memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain. Berikut adalah perubahan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Simpang Lima Kalisari :

78 Tegangan (p.u) Tanpa UPFC UPFC Bus Gambar 4. 8 Grafik Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Dari gambar 4.8 menunjukkan perbedaan tegangan bus sebelum dan setelah pemasangan UPFC. Grafik menunjukkan perbaikan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Simpang Lima - Kalisari. Perubahan yang signifikan terjadi pada bus yang mengalami masalah, pada bus Simpang lima profil tegangan meningkat menjadi 0,99 p.u naik sebesar 7,5%, bus Kalisari profil tegangan meningkat menjadi 1,00 p.u naik sebesar 7,1% dan bus Krapyak profil tegangan meningkat menjadi 0,96 p.u naik sebesar 3,4%. Jika memperhatikan profil tegangan yang diperbaiki pada skenario ini, menunjukkan hasil yang sudah baik, jika dibandingkan dengan penempatan UPFC pada bus Kalisari Krapyak penempatan pada skenario ini lebih baik dengan melihat parameter bus yang terhubung langsung dengan UPFC yakni perbaikan pada bus Simpang Lima dan Kalisari. Kedua bus ini mengalami perubahan yang signifikan setelah pemasangan UPFC. Hasil tegangannya yang diperoleh untuk Simpang lima mencapai 0,99 p.u, hampir mendekati 1,0 p.u, sementara untuk bus Kalisari tegangannya mencapai 1,00 p.u. Berikut adalah Kurva P-V pada tiga bus yang bermasalah setelah penempatan UPFC pada saluran Simpang Lima - Kalisari:

79 62 Gambar 4. 9 Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Penempatan UPFC pada bus Simpang Lima Kalisari juga memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain seperti yang ditunjukkan pada grafik pemasangan UPFC bus Simpang Lima Kalisari ( gambar 4.8 ). Untuk lebih detailnya dapat memperhatikan Kurva P-V bus secara keseluruhan. Berikut adalah Kurva P-V semua bus setelah penempatan UPFC pada saluran Simpang Lima Kalisari : Gambar Kurva P-V Semua bus Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari

80 63 Selain meperbaiki profil tegangan penempatan UPFC juga mengurangi nilai rugi rugi daya atau looses sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Tabel 4.5 berikut adalah perbandingan besarnya nilai pembangkitan, pembebanan, dan besarnya looses sebelum dan setelah pemasangan UPFC pada bus Simpang Lima - Kalisari. Tabel 4. 5 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Simpang Lima - Kalisari Sebelum Pemasangan Setelah pemasangan UPFC 1. Pembangkitan Daya aktif ( p.u ) 11,02 Daya aktif ( p.u ) 11,01 Daya reaktif (p.u) 4,4 Daya reaktif (p.u) 4,4 2. Pembebanan Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya reaktif (p.u) 4,23 Daya reaktif (p.u) 4,23 3. Loses/rugi-rugi daya Daya aktif ( p.u ) 0,07 Daya aktif ( p.u ) 0,068 Daya reaktif (p.u) 0,18 Daya reaktif (p.u) 0,176 Pemasangan UPFC pada bus Simpang Lima - Kalisaridapat mengurangi rugi rugi daya sistem menjadi 0,068 p.u dengan kompensasi sebesar 8,1% untuk daya aktifnya dan daya reaktifnya menjadi 0,176 p.u kompensasi sebesar 1,8 %. Kompensasi looses pada penempatan bus Simpang Lima Kalisari menunjukkan hasil yang lebih baik dibanding penempatan pada bus Kalisari Krapyak, Nilai kompensai yang diperoleh lebih baik dengan persentase nilai kompensasi sebesar 8,1% untuk daya aktifnya dibanding dengan penempatan bus Kalisari Krapyak yang hanya mampu mengkompensasi sebesar 6,7%. Disamping mengurangi looses, pemasangan UPFC juga mengurangi nilai pembangkitan, dari 11,02 p.u menjadi 11,01 p.u untuk daya aktif yang dibangkitkan turun sebesar 0,01 p.u. Penurunan daya pembangkitan pada skenario ini sama dengan skenari sebelumnya. Penurunan daya pembangkitan akan berpengaruh terhadap berkurangnya biaya pembangkitan berupa bahan bakar Penempatan UPFC pada Ungaran - BSB Setelah dilakukan simulasi pada PSAT, Penempatan UPFC pada bus Ungaran - BSB menunjukkan pengaruh yang positif, hal ini ditunjukkan perbaikan profil tegangan pada bus yang bermasalah. Disamping itu juga

81 Tegangan (p.u) 64 penempatan UPFC pada saluran ini dapat memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain. Berikut adalah perubahan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Ungaran BSB : Tanpa UPFC UPFC Bus Gambar Grafik Penempatan UPFC Ungaran BSB Dari gambar 4.11 menunjukkan perbedaan tegangan bus sebelum dan setelah pemasangan UPFC. Grafik menunjukkan perbaikan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Ungaran - BSB. Perubahan yang signifikan terjadi pada bus yang mengalami masalah, pada bus Simpang lima profil tegangan meningkat menjadi 0,95 p.u naik sebesar 3%, bus Kalisari profil tegangan meningkat menjadi 0,97 p.u naik sebesar 4,1% dan bus Krapyak profil tegangan meningkat menjadi 0,95 p.u naik sebesar 3,3%. Jika memperhatikan profil tegangan yang diperbaiki pada skenario ini, menunjukkan hasil yang sudah cukup baik walaupun dua bus pada skenario ini bukan termasuk kategori bus yang mengalami masalah. Penempatan pada skenario ini juga dapat memperbaiki profil tegangan, akan tetapi dibandingkan terhadap penempatan UPFC pada bus yang bermasalah persentase perbaikan pada skenario ini masih lebih rendah dibanding dengan persentase perbaikan di dua sekenario sebelumnya. Keadaan ini tentunya dikarenakan pada skenario ini penempatan UPFC tidak pada bus yang bermasalah.

82 65 Penempatan UPFC pada bus Ungaran BSB justru menurunkan profil tegangan pada bus Ungaran, bus Ungaran mengalami penrunan tegangan sebesar 2,5%, yaitu sebelum pemasangan tegangan pada bus Ungaran sebesar 1,00 p.u turun menjadi 0,975 p.u. Penurunan ini masih relatif kecil tidak sampai batas yang tidak diperbolehkan dan masih dapat menjaga kesetabilan sistem. Skenario Penempatan UPFC pada bus Ungaran BSB berdasarkan looses saluran terbesar, sehingga penempatan UPFC pada skenario lebih ke perbaikan looses dari pada menjaga kesetabilan tegangan sistem transmisi 150 KV Kota Semarang. Berikut adalah Kurva P-V pada tiga bus yang bermasalah setelah penempatan UPFC pada saluran Ungaran - BSB: Gambar Kurva P-V bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Ungaran - BSB Penempatan UPFC pada bus Ungaran - BSB juga memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain seperti yang ditunjukkan pada grafik pemasangan UPFC bus Ungaran - BSB ( gambar 4.11 ). Untuk lebih detailnya dapat memperhatikan Kurva P-V bus secara keseluruhan. Berikut adalah Kurva P-V semua bus setelah penempatan UPFC pada saluran Ungaran BSB :

83 66 Gambar Kurva P-V Semua bus Penempatan UPFC Ungaran - BSB Selain meperbaiki profil tegangan penempatan UPFC juga mengurangi nilai rugi rugi daya atau looses sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Tabel 4.6 berikut adalah perbandingan besarnya nilai pembangkitan, pembebanan, dan besarnya looses sebelum dan setelah pemasangan UPFC pada bus Ungaran - BSB. Tabel 4. 6 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Ungaran - BSB Sebelum Pemasangan Setelah pemasangan UPFC 1. Pembangkitan Daya aktif ( p.u ) 11,02 Daya aktif ( p.u ) 11,0 Daya reaktif (p.u) 4,4 Daya reaktif (p.u) 4,3 2. Pembebanan Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya reaktif (p.u) 4,23 Daya reaktif (p.u) 4,23 3. Loses/rugi-rugi daya Daya aktif ( p.u ) 0,07 Daya aktif ( p.u ) 0,054 Daya reaktif (p.u) 0,18 Daya reaktif (p.u) 0,16 Pemasangan UPFC pada bus Ungaran - BSB dapat mengurangi rugi rugi daya sistem menjadi 0,054 p.u dengan kompensasi sebesar 27% untuk daya aktifnya dan daya reaktifnya menjadi 0,16 p.u kompensasi sebesar 11%. Kompensasi looses pada penempatan bus Ungaran BSB menunjukkan hasil yang lebih baik dibanding penempatan di dua sekanario sebelumnya. Nilai kompensai yang diperoleh lebih baik dengan persentase nilai kompensasi sampai

84 Tegangan (p.u) 67 dengan27% dibanding dengan penempatan bus 2 skenario sebelumnya yang hanya mampu mengkompensasi sebesar 6,7% dan 8,1%. Disamping mengurangi looses, pemasangan UPFC juga mengurangi nilai pembangkitan, dari 11,02 p.u menjadi 11,00 p.u untuk daya aktif yang dibangkitkan turun sebesar 0,02 p.u. Sama halanya dengan kondisi looses Penurunan ini lebih baik dari pada penurunan daya pembangkitan pada dua skenario sebelumnya. Penurunan daya pembangkitan akan berpengaruh terhadap berkurangnya biaya pembangkitan berupa bahan bakar Penempatan UPFC pada Krapyak Ungaran Setelah dilakukan simulasi pada PSAT, Penempatan UPFC pada bus Krapyak Ungaran menunjukkan pengaruh yang positif, hal ini ditunjukkan perbaikan profil tegangan pada bus yang bermasalah. Disamping itu juga penempatan UPFC pada saluran ini dapat memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain. Berikut adalah perubahan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Krapyak Ungaran: Tanpa UPFC UPFC Bus Gambar Grafik Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Dari gambar 4.14 menunjukkan perbedaan tegangan bus sebelum dan setelah pemasangan UPFC. Grafik menunjukkan perbaikan profil tegangan yang disebabkan penempatan UPFC pada saluran Krapyak Ungaran. Perubahan yang signifikan terjadi pada bus yang mengalami masalah, pada bus Simpang lima

85 68 profil tegangan meningkat menjadi 0,97 p.u naik sebesar 5%, bus Kalisari profil tegangan meningkat menjadi 0,99 p.u naik sebesar 6,1% dan bus Krapyak profil tegangan meningkat menjadi 1,00 p.u naik sebesar 7,4%. Perbaikan profil tegangan pada penempatan UPFC bus Krapyak Ungaran menunjukkan hasil yang baik dan perubahan pada bus yang bermasalah yang ditunjukkan masih tergolong signifikan walaupun bus Ungaran tidak tergolong pada bus yang bermasalah. Dampak negatif yang ditimbulkan pada penempatan UPFC bus Krapyak Ungaran ini adalah penuruan profil tegangan pada bus ungaran, bus Ungaran mengalami sedikit penurunan yang bisa diperhatikan pada gambar Penurunan pada bus Ungaran masih tergolong relatif kecil dan tidak sampai ke penurunan kesetabilan sistem. Berikut adalah Kurva P-V pada tiga bus yang bermasalah setelah penempatan UPFC pada saluran Krapyak Ungaran: Gambar Kurva PV bus S.Lima, Kalisari, Krapyak Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Penempatan UPFC pada bus Krapyak Ungaranjuga memperbaiki profil tegangan bus bus yang lain seperti yang ditunjukkan pada grafik pemasangan UPFC bus Krapyak Ungaran ( gambar 4.14). Untuk lebih detailnya dapat memperhatikan Kurva P-V bus secara keseluruhan. Berikut adalah Kurva P-V semua bus setelah penempatan UPFC pada saluran Krapyak Ungaran:

86 69 Gambar Kurva PV Semua bus Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Selain meperbaiki profil tegangan penempatan UPFC juga mengurangi nilai rugi rugi daya atau looses sistem transmisi 150 Kv Kota Semarang. Tabel 4.7 berikut adalah perbandingan besarnya nilai pembangkitan, pembebanan, dan besarnya looses sebelum dan setelah pemasangan UPFC pada bus Krapyak Ungaran. Tabel 4. 7 Kondisi Pembangkitan, Pembebanan, dan Looses Setelah Penempatan UPFC Krapyak - Ungaran Sebelum Pemasangan Setelah pemasangan UPFC 1. Pembangkitan Daya aktif ( p.u ) 11,02 Daya aktif ( p.u ) 10,99 Daya reaktif (p.u) 4,4 Daya reaktif (p.u) 4,3 2. Pembebanan Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya aktif ( p.u ) 10,95 Daya reaktif (p.u) 4,23 Daya reaktif (p.u) 4,23 3. Loses/rugi-rugi daya Daya aktif ( p.u ) 0,07 Daya aktif ( p.u ) 0,045 Daya reaktif (p.u) 0,18 Daya reaktif (p.u) 0,016 Pemasangan UPFC pada bus Krapyak Ungaran dapat mengurangi rugi rugi daya sistem menjadi 0,045 p.u dengan kompensasi sebesar 39% untuk daya aktifnya dan daya reaktifnya menjadi 0,16 p.u kompensasi sebesar 11%. Kompensasi looses pada penempatan bus Krapyak Ungaran menunjukkan hasil yang sangat baik dibanding penempatan dengan penempatan atau skenario

87 70 lainnya, Nilai kompensai yang diperoleh adalah nilai kompensasi yang paling tinggidibanding dengan penempatan UPFC pada skenario yang lainnya dengan persentase nilai kompensasi sebesar 39% untuk daya aktif dan daya reaktifnya sebesar 11%. Disamping mengurangi looses, pemasangan UPFC juga mengurangi nilai pembangkitan, dari 11,02 p.u menjadi 10,99 p.u untuk daya aktif yang dibangkitkan turun sebesar 0,03 p.u. Penurunan ini adalah penurunan yang paling rendah dibanding dengan skenario yang lain, karena nilai looses nya rendah, maka daya yang dibangkitakan juga semakin menurun. Penurunan daya pembangkitan akan berpengaruh terhadap berkurangnya biaya pembangkitan berupa bahan bakar. Jika dibandingkan dengan tiga sekenario sebelumnya penempatan UPFC pada skenario adalah yang paling baik, karena selain dapat memperbaiki profil tegangan secara signifikan, penempatan pada skenario juga mengurangi nilai daya pembangkitan dan memberikan kompensasi looses yang paling besar.

88 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Hasil Simulasi Power flow PSAT MATLAB menunjukkan bahwa kondisi tegangan di masing masing Gardu Induk pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang pada tanggal 3 November 2015 menunjukkan hasil yang stabil, masih dalam kategori yang diperbolehkan dengan looses total sebesar 0,07 p.u. 2. Hasil Simulasi Continuation Power flow PSAT MATLAB menunjukkan bahwa ada tiga bus atau Gardu Induk yang tegangannya teridentfikasi mendekati titik kritis, yakni bus Simpang Lima, bus Kalisari, dan bus Krapyak. Hasil dari simulasi ini didapatkan ada empat skenario penempatan UPFC yaitu : Kalisari Krapyak, Simpang Lima Kalisari, Ungaran BSB dan Krapyak - Ungaran 3. Penempatan UPFC pada sistem transmisi 150 KV Kota Semarang menujukkan hasil yang positif karena pemasangan UPFC mampu meningkatkan stabilitas tegangan dan mengkompenasai looses atau rugi rugi daya. 4. Berdasarkan keempat skenario penempatan didapatkan Penempatan UPFC yang paling optimal adalah antara Gardu Induk Krapyak dan Gardu Induk Ungaran. Pada skenario ini menunjukkan perbaikan profil tegangan pada bus Simpang lima dari 0,92 p.u meningkat menjadi 0,97 p.u, pada bus Kalisari dari 0,929 p.u meningkat menjadi 0,99 p.u dan pada bus Krapyak dari 0,926 p.u meningkat menjadi 1,00 p.u. Nilai Looses daya aktifnya dari 0,074 p.u berkurang menjadi 0,045 p.u dengan kompensasi sebesar 39% dan daya reaktifnya dari 0,18 p.u berkurang menjadi 0,16 p.u dengan kompensasi sebesar 11%. 71

89 Saran 1. Perlu dilakukan penelitian berupa perbandingan kinerja antara Facts device yang satu dengan facts device yang lain dalam satu objek penelitian yang sama 2. Perlu dilakukan penelitian dengan ruang lingkup yang lebih besar yaitu pada sistem transmisi 500 KV interkoneksi Jawa-Bali untuk dapat mengetahui pengaruhi pemasangan UPFC.

90 DAFTAR PUSTAKA Abdiyanto, T. S. (2006). Pengaturan Daya Aktif dan Reaktif Saluran Transmisi Tenaga Listrik Melalui Komponen Paralel dan Komponen Seri Unified Power flow Controller (UPEC). Surabaya: Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluyh Nopember. Abidin, Z., Hadi, S. P., & Sarijaya. (2014). Dampak Pemasangan Peralatan FACTS Terhadap Stabilitas Tegangan Pada Sistem Tenaga. Transmisi Undip, 16, 63. Afandi, A. N. (2011). Eval-Sengkalinguasi Rugi Daya Saluran Transmisi 150 Kv Pada Penyulang Kebongagung. Seminar on Electrical, Informatic, and ITS Education (hal ). Surabaya: ITS. Ahmadi, M., Alinezhad, M., Laseni, H., & Talebi, N. (2008). Comparison of SVC, STATCOM, TCSC, and UPFC controller for Static Voltage Stability Evaluated by Continuation Power flow Method. Electrical Power & Energy Confrence. IEEE. Arjana, I. G., Setiawan, I. N., & Budiastra, I. N. (2014). Peningkatan Stabilitas Sistem Transmisi 150 KV Bali Menggunkan Facts Device. Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro, hal Cekdin, C. (2010). Sistem Tenaga Listrik, COntoh Soal dan Penyelesaiannya Menggunkan Matlab. Yogyakarta: ANDI. Cekdin, C., & Barlian, T. (2013). Transmisi Daya Listrik. Yogyakarta: ANDI. Kundur, P. (2004). Power System Stability Control. New York: Mc.Graw Hill. Marsudi, D. (2006). Operasi Sistem Tenaga Lsitrik. Yogyakarta: Graha Ilmu. Milano, F. (2007). Power System Analisis Toolbox Documentation for PSAT Version Pranyata, D. P., Suyono, H., & Hasanah, N. R. Optimasi Penenmpatan dan Kapasitas Multi FACTS Device pada Sisten Tenaga Listrik Menggunakan Metode Particle Swarm Optimization ( PSO ). Malang: Universitas Brawijaya. 73

91 74 Putranto, L. M., Hadi, S. P., & Aridani, R. P. (2013). Pengaruh Penempatan Unified Power flow Controller Terhadap Kesetabilan Tegangan Sistem Tenaga Listrik. Prosiding Conference on Smart-Green Technology in Electrical and Information System (hal ). Bali: Universitas Udaya. Soehardjo. (1998). Buku Ajar Transmisi Daya Listrik. Semarang: Teknik Elektro Universitas Islam Sultan Agung. Taufik, M. (1998, Nopember). FACTS sebagai Teknologi Transmisi Listrik Masa Depan. Dipetik Desember 15, 2015, dari Elektro Indonesia: Xiao Ping, Z., & Rehtanz, C. (2006). FACTS Device and Aplication. Flexible AC Transmision System Modeling and Control.

92 LAMPIRAN 5. Hasil Simulasi MATLAB PSAT Hasi Simulasi Power flow PSAT L1 Hasil Simulasi Continuation Power flow PSAT L2 Gambar Pemodelan PSAT L3 Tahapan Pemodelan PSAT L4 6. Hasil Simulasi ETAP L5 7. Data PLN Lembar Validasi Data L6 Data Aliran Daya 3 November 2015 L7 8. Lain - lain Proposal TA L8 Lembar Revisi Pemaparan Judul L9 Surat Bimbingan L10 Surat Batas Akhir TA L11 Surat Izin Pengambilan Data L12 Makalah Seminar TA L13 Daftar Hadir Seminar TA L14 Lembar Revisi Seminar TA L15 Lembar Revisi Sidang TA L16 Lembar Asistensi TA L17 75

93 76 LAMPIRAN 1 (L1) HASIL SIMULASI POWER FLOW PSAT MATLAB

94 77 LAMPIRAN HASIL STATIC REPORT SIMULASI PF PSAT 1. Sebelum Pemasangan UPFC POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Sebelum_Pemasangan.mdl Date: 29-Aug :06:54 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 3 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB

95 78 STATE VARIABLES theta_b1 Tambak Lorok Bus 1 1 LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak

96 79 B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.23 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 1 ( Kalisari Krapyak ) POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Kalisari_Krapyak.mdl Date: 29-Aug :07:58 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 5 Loads: 10

97 80 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 3 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_1 0 OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak e B7 Srondol B5 Krapyak e B9 BSB B5 Krapyak

98 81 B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol e B5 Krapyak B7 Srondol e B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.409

99 82 TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.23 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 2 ( Simpang Lima Kalisari ) POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Simpanglima_Kalisari.mdl Date: 29-Aug :08:29 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 5 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 3 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp

100 83 B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_1 0 OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol e B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol e

101 84 LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp e B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp e GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.23 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 3 ( Ungaran BSB ) POWER FLOW REPORT

102 85 P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Ungaran_BSB.mdl Date: 29-Aug :08:56 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 3 Maximum P mismatch [p.u.] 5.38 Maximum Q mismatch [p.u.] Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_1 0.9

103 86 OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak e-005 3e-005 B7 Srondol B5 Krapyak e-005 3e-005 B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol e-005 3e-005 B5 Krapyak B7 Srondol e-005 3e-005 B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak

104 87 B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.23 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 4 ( Ungaran Krapyak ) POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Ungaran_Krapyak.mdl Date: 29-Aug :09:34 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10

105 88 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 3 Maximum P mismatch [p.u.] 5.38 Maximum Q mismatch [p.u.] Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_1-0.9 OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak e B7 Srondol B5 Krapyak e

106 89 B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol e B5 Krapyak B7 Srondol e B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.]

107 90 REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] 4.23 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.]

108 91 LAMPIRAN 2 (L2) HASIL SIMULASI CONTINUATION POWER FLOW PSAT MATLAB

109 92 LAMPIRAN HASIL STATIC REPORT SIMULASI CPF PSAT 1. Sebelum Pemasangan CONTINUATION POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Sebelum_Pemasangan.mdl Date: 29-Aug :29:03 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 50 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB

110 93 LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp

111 94 B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 1 ( Kalisari Krapyak ) CONTINUATION POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Kalisari_Krapyak.mdl Date: 29-Aug :30:03 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 5 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 50 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0

112 95 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_ OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran

113 96 B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.]

114 97 TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 2 ( Simpang Lima Kalisari ) CONTINUATION POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Simpanglima_Kalisari.mdl Date: 29-Aug :31:07 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 5 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 50 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran

115 98 B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_ OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak

116 99 B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 3 ( Ungaran BSB ) CONTINUATION POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Ungaran_BSB.mdl Date: 29-Aug :31:57

117 100 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 50 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_1 1.1 OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss

118 101 [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp

119 102 GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOSSES REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] Skenario 4 ( Ungaran Krapyak ) CONTINUATION POWER FLOW REPORT P S A T Author: Federico Milano, (c) federico.milano@ucd.ie website: faraday1.ucd.ie/psat.html File: e:\tugas Akhir HM\Ungaran_Krapyak.mdl Date: 29-Aug :33:55 NETWORK STATISTICS Buses: 12 Lines: 20 Generators: 4 Loads: 10 SOLUTION STATISTICS Number of Iterations: 50 Maximum P mismatch [p.u.] 0 Maximum Q mismatch [p.u.] 0 Power rate [MVA] 100 POWER FLOW RESULTS

120 103 Bus V phase P gen Q gen P load Q load [p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak B2 P. Lamp B2 P. Lamp B2 Tambak B3 Simpang B4 Kalisar B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B7 Srondol B8 Pudak P B9 BSB STATE VARIABLES vp_upfc_1 0 vq_upfc_ iq_upfc_ OTHER ALGEBRAIC VARIABLES vp0_upfc_1 0 vq0_upfc_ vref_upfc_ LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B1 Tambak L B2 P. Lamp B2 Tambak L B2 P. Lamp B2 P. Lampe B7 Srondol B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B5 Krapyak B6 Ungaran B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B8 Pudak Pa B6 Ungaran B8 Pudak Pa B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B1 Tambak L B6 Ungaran B2 Tambak L B4 Kalisar B2 Tambak L B5 Krapyak

121 104 B2 P. Lampe B8 Pudak P B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B3 Simpang B3 Simpang B4 Kalisar B4 Kalisari B5 Krapyak B2 P. Lampe B7 Srondol LINE FLOWS From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.] B2 P. Lampe B1 Tambak B2 P. Lampe B2 Tambak B7 Srondol B2 P. Lamp B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B7 Srondol B5 Krapyak B9 BSB B9 BSB B6 Ungaran B5 Krapyak B6 Ungaran B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B8 Pudak P B6 Ungaran B1 Tambak B6 Ungaran B1 Tambak B4 Kalisari B2 Tambak B5 Krapyak B2 Tambak B8 Pudak Pa B2 P. Lamp B2 P. Lampe B8 Pudak P B3 Simpang B2 P. Lamp B4 Kalisari B3 Simpang B5 Krapyak B4 Kalisar B7 Srondol B2 P. Lamp GLOBAL SUMMARY REPORT TOTAL GENERATION REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOAD REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.] TOTAL LOSSES

122 105 REAL POWER [p.u.] REACTIVE POWER [p.u.]

123 106 LAMPIRAN 3 (L3) GAMBAR PEMODELAN PSAT MATLAB

124 LAMPIRAN GAMBAR SINGLE LINE DIAGRAM PADA PSAT 107

125 108 Skenario Pemasangan UPFC Krapyak Kalisari Skenario Pemasangan UPFC Simpang Lima Kalisari

126 109 Skenario Pemasangan UPFC Skenario BSB Ungaran Skenario Pemasangan UPFC Krapyak Ungaran

127 110 LAMPIRAN 4 (L4) TAHAPAN PEMODELAN PSAT MATLAB

128 111 Lampiran Tahapan Pemodelan PSAT a. Penyusunan Model Simulasi Sistem Tenaga Setelah didapatkan data pembangkitan tenaga listrik, data beban setiap bus, dan data nilai parameter saluran transmisi hasil dari simulasi aliran daya pada ETAP , kemudian dilakukan penyusunan model sistem tenaga listrik pada sofware PSAT Model dibuat dalam berkas MATLAB simulink dengan model-model yang terdapat pada PSAT. Untuk membuat model baru pada simulink dapat dilakukan dengan cara memilih File pada Toolbar utama MATLAB lalu pilih New, pilih Model. Sehingga akan muncul jendela simulink baru seperti berikut : Gambar 3. 5 Jendela baru MATLAB Kemudian model model untuk simulasi diambil dari Model Library pada sofware PSAT. untuk membuka sofware PSAT ini dapat dilakukan dengan cara mengetik di Command Window MATLAB sebagai berikut : >> psat Kemudian tekan tombol Enter, lalu muncul gambar sebagai berikut :

129 112 Gambar 3. 6 Jendela start up PSAT Setelah itu akan muncul jendela utama Graphic User Interface dari PSAT sebagai berikut : Gambar 3. 7 Jendela utama PSAT Lalu dibuat model baru pada simulink dengan mengambil model model dari PSAT Modelmodel yang tersedia dapat diambil dengan memilih simbol ini seperti ini : Kemudian akan muncul jendela baru

130 113 Gambar 3. 8 Jendela library model model simulasi PSAT Kemudian pilih simbol Power Flow untuk mengambil komponen komponen simulasi yang diperlukan. Jendela ini akan berisi komponen komponen simulasi sebagai berikut : Gambar 3. 9 Jendela komponen-komponen simulasi untuk Power Flow Sedangkan untuk komponen bus terdapat pada jendela Connections dengan memilih simbol Connections. Jika di-click akan muncul jendela baru yang berisi model-model bus seperti berikut :

131 114 Gambar Jendela model model penghubung Dari sejumlah komponen blok-blok simulasi diatas blok yang dibutuhkan ada 4 macam yaitu : bus, parameter dan model saluran dan Swing Generator. Penyusanan blok kedalam jendela simulink, lalu menyusunnya sesuai dengan konfigurasi sistem tenaga yang akan disimulasikan. Di dalam blok-blok model tersebut terdapat parameter parameter seperti berikut : Gambar Jendela parameter generator mode slack/swing Gambar 3.9 diatas merupakan jendela paremater generator dengan mode operasi Swing. Data yang dimasukan kedalam parameter adalah data daya yang dbangkitkan pada sistem transmisi 150 KV kota Semarang.

132 115 Gambar Jendela parameter bus KV. Pada parameter bus, nila tegangan yang diisi adalah nilai tegangan basis dari simulasi ini, yaitu 150 Gambar Jendela parameter saluran Blok saluran yang dipilih adalah saluran dengan model π karena saluran transmisi 150 KV Kota Semarang meruapakan saluran transmisi kawat tanpa isolasi atau kawat terbuka sehingga pemodelan saluran transmisi direkomendasikan untuk menggunakan model π nominal, walaupun saluran-saluran transmisi pada sistem kelistrikan ini kurang dari 80 Km. Pada paremeter blok saluran diatas nilai Power, Voltage and Frequency Rating [ MVA, KV, Hz ] merupakan nilai basis daya, basis tegangan yang digunakan dalam sistem yang akan disimulasikan adalah 100 MVA dan 150 KV. Nilai parameter-parameter sebelum dimasukam, dikonversi terlebih dahulu kedalam satuan p.u. sesuai dengan basis daya dan basis tegangan seperti yang terdapat pada tabel xx nilai parameter saluran.

133 116 Gambar Jendela parameter beban Pada parameter beban diatas, Power and Voltage Rating [ MVA, KV ] merupakan basis daya dan basis tegangan dari sistem yang akan diuji shingga nilai beban aktif dan reaktif harus dikonversi kedalam satuan p.u. dengan basis dan tegangan tersebut. Setelah blok-blok model telah disusun sesuai dengan konfigurasi sistem tenaga dan parameterparameter blok simulasi telah diisi dengan susai maka akan didapatkan model simulasi sistem tenaga listrik pada simulink sebagai berikut : Gambar Diagram line di simulink b. Simulasi Aliran Daya ( Power Flow) Setelah itu model simulink diatas disimpan dalam file dengan ektensi.mdl, kemudian dilakukan simulasi Power Flow.Simulasi ini dimulai dengan membuka file model simulasi dengan memilih simbol Open Data File. berikut : pada jendela utama PSAT 2.1.9,. maka akan muncul jendela Load Data File seperti

134 117 Gambar Jendela load data file Kemudian pilih lokasi dimana file model simulasi disimpan. Setelah itu pilih Load untuk menggugah file model simulasi ke sistem PSAT atau pilih View File untuk melihat isi file model simulasi. Setelah file diunggah kedalam sistem PSAT dan tidak muncul eror pada file model simulsi tersebut, maka akan muncul jendela utama PSAT. Untuk melakukan simulasi power flow pilih Powe Flow,, setelah itu sistem PSAT akan melakukan komputasi perhitungan aliran daya pada sistem tenaga tersebut. Setelah komputasi telah selesai dilakukan, maka hasil simulasi power flow ini dapat dilihat dengan memilih simbol Satic Report. `, pada jendela utama PSAT. Kemudian akan muncul jendela baru yang berisi hasil dari simulasi aliran daya yaitu besarnya tegangan, sudut fasa, daya aktif, dan daya reaktif tiap bus seperti berikut : Gambar Jendela static Report Melalui Static Report ini dapat pula ditampilkan grafik profil tegangan sistem tenaga dengan mengklik tombol grafik tegangan diatas nilai tegangan tiap bus yang hasilnya seperti berikut :

135 118 Gambar Jendela penampil profil tegangan Pada Static Report juga dapat menampilkan hasil simulasi aliran daya secara keseluruhan dapat dengan memilih Report yang kemudian akan menampilkan data hasil dari simulasi secara keseluruhan dalam format Notepad atau Microsoft Excel. Hasil tersebut berupa nilai tegangan tiap bus, sudut fasa tegangan tiap bus, aliran daya aktif dan daya reaktif antar bus atau tiap-tiap saluran.rugi-rugi daya aktif dan reaktif tiap saluran, besarnya pembangkitan daya aktif maupun daya reaktif secara keseluruhan, besarnya daya aktif dan daya reaktif keseluruhan. Berikut ini adalah contoh hasil simulasi aliran daya keseluruhan dalam format Notepad atau file dengan ektensi.txt Gambar contoh hasil static report dengan format txt. (1)

136 119 Gambar contoh hasil static report dengan format txt. (2) c. Simulasi Continuation Power Flow (CPF) Dengan menggunakan data yang sama pada Simulasi Power Flow kemudian dilakukan simulasi CPF untuk mengetahui bentuk kurva hubungan antara daya aktiif dengan tegangan pada setiap bus. Selain itu dengan menggunakan simulasi CPF juga dapat diketahui nilai parameter pembebanan maksimum sistem tenaga yang merupakan nilai beban maksimal yang dapat dieprtahankan oleh sistem sebelum terjadinya Voltage Collapse runtuh tegangan. Simulasi CPF dilakukan dengan memilih simbol CPF pada jendela utama PSAT. Setelah proses komputasi dalam simulasi CPF selesai maka akan dapat ditampilkan kurva P-V tiap bus. Kurva P-V dapat ditampilkan dengan menggunkan fasilitas Plotting Utilities pada jendela utama PSAT dengan meng-klik simbol. Lalu akan muncul jendela plotting kurva P-V. Plotting kurva P-V dilakukan dengan memilih bus-bus mana saja yang akan ditampilkan kurvanya kemudian pilih tombol Plot sehingga akan muncul kurva P-V seperti pada gambar berikut :

137 120 Gambar Plotting kurva P-V Sama seperti simulasi PF, dengan menggunakan fasilitas Static Report maka akan diketahui hasil simulasi secara keseluruhan meliputi nilai tegangan, sudut tegangan, daya aktif, daya reaktif tiap bus sesaat sebelum sistem tenaga mengalami runtuh tegangan atau tepat pada titik nilai pembebanan maksimum atau nilai MLP. Dengan fasilitas Satic Report juga dapat diketahui nilai pembebanan maksimum sistem sebelum terjadinya runtuh tegangan atau MLP yang nilainya sama dengan nilai λ_max d. Simulasi Penempatan UPFC Penempatan UPFC pada model simulasi sistem tenaga yang telah dibuat dilakukan dengan memasang model UPFC kedalam model tersebut. UPFC dipasang diantara 2 bus yang terhubung, karena UPFC dirancang untuk mengendalikan aliran daya antara 2 bus yang terhubung. Model simulink UPFC didapatkan dari library FACTS pada PSAT dengan meng-klik simbol FACTS ini pada jendela utama library PSAT, yang kemudian akan muncul jendela seperti berikut : Gambar Jendela library FACTS