TEKNIK MANAJEMEN LOSSES ALA KOLONI SEMUT UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI SALURAN DISTRIBUSI 20 KV

Transkripsi

1 TEKNIK MANAJEMEN LOSSES ALA KOLONI SEMUT UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI SALURAN DISTRIBUSI 20 KV Julianus Gesuri Daud 1,2 1 Mahasiswa Pascasarjana Jurusan Teknik Elektro, FTI-ITS Surabaya 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Manado - SULUT Telp : (031) , (0431) Fax : (0431) nus_its@yahoo.com ABSTRAK Kebanyakan konfigurasi saluran distribusi 20 kv yang ada di Indonesia menggunakan model Sistem Radial dan untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen digunakan kawat konduktor dimana arus listrik bisa di alirkan. Karena kawat-kawat tersebut memiliki sifat resistif maka akan menimbulkan kerugian tegangan dan kerugian daya di sepanjang saluran. Rugi daya karena panas yang tidak bermanfaat menyebabkan daya pada saluran distribusi menjadi tidak maksimal untuk digunakan. Makin panjang serta makin besar arus yang mengalir melalui saluran maka akan semakin besar pula losses yang ditimbulkan. Dengan menerapkan pola manajemen ala koloni semut ketika semut keluar dari sarang kemudian mencari makanan serta kembali lagi ke sarangnya melalui rute terpendek maka konfigurasi saluran dapat diperbaiki ; rugi-rugi akan dapat ditekan, efisiensi saluran menjadi meningkat dan akan mengurangi pemborosan biaya operasi yang tidak perlu. Hasil simulasi yang diterapkan pada penyulang Barata dan penyulang Sulawesi GI Ngagel di PT PLN (Persero) APJ Surabaya Selatan menunjukkan adanya penurunan losses saluran sebesar 1 kw. Kata kunci : losses, koloni semut, efisiensi. PENDAHULUAN Kebanyakan konfigurasi saluran distribusi 20 kv yang ada di Indonesia menggunakan model Sistem Radial dimana terdapat satu feeder utama yang kemudian akan terbagi-bagi menyebar ke beberapa cabang yang lain. Pada sistem ini apabila terjadi gangguan di salah satu titik utama maka lokasi-lokasi yang berdekatan sesudah titik gangguan tersebut akan mengalami pemadaman karena saluran menjadi terputus ketika Circuit Breaker (CB) beroperasi pada gardu induk. Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen digunakan kawat penghantar atau konduktor dimana arus listrik bisa di alirkan. Karena kawat-kawat konduktor memiliki sifat resistif maka akan menimbulkan kerugian tegangan dan kerugian daya di sepanjang saluran. Pada sisi terima akan terjadi rugi-rugi tegangan dimana nilai tegangan akan menjadi kecil dari sisi kirim sedangkan kerugian daya, menimbulkan panas yang tidak bermanfaat sepanjang saluran. Dengan demikian daya pada sistem distribusi menjadi tidak maksimal untuk digunakan. Hubungan tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan : V V K V T (1) P P Loss P K P T (2)

2 dengan V K = tegangan pada sisi kirim V T = tegangan pada sisi terima P K = daya pada sisi kirim P T = daya pada sisi terima Misalkan di sepanjang saluran distribusi mengalir arus sebesar I (ampere) sedangkan resistansi saluran dinyatakan sebagai R ohm, maka Kerugian tegangan V I. R (Volt) (3) Kerugian daya P I. R (Watt) (4) karena. l R A (5) dengan R = tahanan saluran (ohm) = tahanan jenis konduktor (ohm meter) l = panjang (jarak) saluran (meter) A = luas penampang conductor (mm 2 ) Jika persamaan (5) disubstitusikan ke persamaan (3) dan (4), diperoleh :. l V I A (6) dan 2. l P I A (7) Persamaan (6) dan (7) menunju kkan bahwa semakin besar arus yang mengalir dan semakin jauh jarak saluran maka makin besar kerugian yang terjadi. METODA PENELITIAN Khoa menggunakan metode Ant Colony (Koloni Semut) untuk menentukan losses terkecil dalam rekonfigurasi pada saluran distribusi. Metodologi tersebut, terinspirasi oleh perilaku semut ketika keluar dari sarang untuk mencari sumber makanan dengan memilih jalur terpendek meskipun mengalami hambatan dalam perjalanan (Gambar 1). Gambar 1. Perilaku koloni semut A-35-2

3 Dari penelitian yang dilakukan oleh Jean Louis Deneubourg (1990) yang kemudian dikembangkan oleh Marco Dorigi, Maniezzo dan Colorni pada tahun 1991 diketahui bahwa semut adalah serangga sosial yang hidupnya berkoloni sehingga dengan bekerjasama dengan sesamanya mereka dapat mengatasi persoalan yang dihadapi. Koloni semut mampu menemukan jalur terpendek dari suatu sumber makanan ke sarang mereka tanpa mengunakan petunjuk yang nyata (Gambar 1) dan kembali lagi ke sumber makanan tersebut termasuk menemukan jalur terpendek yang baru ketika yang lama sudah tidak memungkinkan lagi karena munculnya rintangan. Dalam penelitian tersebut diketahui bahwa pada saat semut berjalan, ia meninggalkan sejumlah informasi yang disebut feromon di tempat yang dilaluinya. Dengan perantara feromon inilah terjadi komunikasi tidak langsung dan juga pertukaran informasi antar semut selagi membangun suatu solusi atau yang dikenal dengan stigmergy. Pola inilah yang digunakan dalam manajemen losses. Dalam teknik manajemen losses ala koloni semut yang diterapkan pada saluran distribusi 20 kv, dilakukan pengaturan rekonfigurasi beban penyulang Barata dan penyulang Sulawesi GI Ngagel Surabaya menggunakan 10 buah switch yang dipasang pada beberapa bus beban dengan pengkodean LBS ditunjukkan dalam Gambar 2. Gambar 2. Pengkodean LBS pada bus beban dan trafo. Pada Gambar 3a, terlihat bus-bus beban pada kedua penyulang tersebut yang digambarkan dalam bentuk titik-titik dalam koordinat sumbu x dan sumbu y dengan sejumlah n kota. Kota-kota atau titik-titik atau bus saluran distribusi itulah yang akan di lalui oleh koloni semut sebagai lintasan dalam pencarian nilai losses saluran distribusi yang terkecil. Dari gambar tersebut, 64 simpul yang memiliki lintasan dan 45 simpul yang tidak terhubung. (a) (b) Gambar 3. Bus beban dalam sumbu X,Y (a), hasil rekonfigurasi (b). A-35-3

4 HASIL DAN DISKUSI Hasil simulasi load flow menggunakan software ETAP versi 4.0 bila daya total MW yang mensuplai beban sebesar MW, setelah dilakukan rekonfigurasi dengan metode koloni semut menggunakan Visual Basic diperoleh losses terkecil ketika switch 3 dan 9 dalam posisi Normally Open () seperti ditunjukkan pada Gambar 3b. Tabel 1 dan Tabel 2 memperlihatkan hasil beberapa posisi pengaturan switch ketika semut melakukan tur keliling mengunjungi kota (bus) dalam upaya mencari nilai losses terkecil. N o Switch Tabel 1. Hasil Rekonfigurasi Penyulang Disribusi Daya (MW) Penyulang Barata Penyulang Sulawesi Beban (MW) Losses Daya Beban (MW) Motor Static (kw) (MW) Motor Static Losses (kw) 1 Sw 1,Sw Sw 1,Sw Sw 2,Sw Sw 2,Sw Sw 3,Sw Sw 3,Sw Sw 4,Sw Sw 4,Sw Sw 5,Sw Sw 5,Sw No Tabel 2. Losses terkecil hasil Rekonfigurasi ala Koloni Semut Posisi Switch Losses Penyulang (kw/kvar) Losses Total Barata Sulawesi (kw/kvar) j j j Sw1, Sw 9 = 2 Sw1, Sw10 = j j j Sw2, Sw 9 = j j j Sw2, Sw10 = j j j Sw3, Sw 9 = j j j Sw3, Sw10 = j j j Sw4, Sw 9 = j j j Sw4, Sw10 = j j j Sw5, Sw 9 = j j j Sw5, Sw10 = j j j Semua NC j Switch 1 = j A-35-4

5 Tabel 2 menunjukkan hasil losses daya sebelum rekonfigurasi 82.2 kw turun menjadi 81.2 kw sesudah rekonfigurasi. Dalam beberapa pengaturan posisi switch tersebut diatas selain ada satu kemungkinan losses yang terkecil di antara 10 posisi switch, nilai losses terkecil juga tercapai ketika semua switch dalam keadaan Normally Closed (NC) dan ketika keadaan switch 1, namun kondisi ini akan berubah menjadi sistem loop. KESIMPULAN Rekonfigurasi beban penyulang Barata dan Sulawesi pada GI Ngagel Surabaya menggunakan metode Koloni semut dapat meminimalkan losses daya sebesar 1 kw. Daya 1 kw hasil rekonfigurasi tersebut dapat digunakan untuk menambah kemampuan penyaluran energi listrik ke konsumen sehingga effisiensi saluran menjadi lebih baik. Karena pembebanan pada penyulang Barata siang maupun malam lebih besar dari penyulang Sulawesi maka untuk mengurangi rugi-rugi daya saluran, sebaiknya sebagian beban penyulang Barata dapat dialihkan ke penyulang Sulawesi. DAFTAR PUSTAKA Julianus G. Daud, Ontoseno Penangsang, Moch Ashari (2008), Estimasi Pengurangan Susut Distribusi menggunakan Kombinasi Rekonfigurasi dengan Algoritma Ant Colony dan Pemasangan Filter Harmonik. Program Magister Bidang Keahlian Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS Surabaya. T. Q. D. Khoa, P.T.T Binh (2006), A Hybrid Ant Colony Search Based reconfiguration of Distribution Network for Loss Reduction. IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition Latin America, Venezuela. M.E.Baran, F.F. Wu (1989), Network Reconfiguration in Distribution Systems for Loss Reduction and Load Balancing. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 4 No.2, pp Marco Dorigo, Vittorio Maniezzo, A. Colorni (1996), Ant System : Optimization by a Colony of Cooperating Agents. IEEE Transactions on System, Man, and Cybernetics-Part B : Cybernatics, Vol. 26, No.1, pp Marco Dorigo, Luca Maria Gambardella (1996), Ant Colonies for the traveling salesman problem. Univ. Libre de Bruxelles Belgium. R.D. Zimmerman (1992), Network Reconfiguration for Loss Reduction in Three Phase Powed Distribution Systems. Cornell Univ. in Ithaca New York. A-35-5

6 A-35-6

7 A-35-7