JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 2, (2015) ISSN: ( Print) A-180

Transkripsi

1 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-80 tudi Rekofigurasi ariga da Peetua Lokasi Distributed Geeratio () Pada istem Distribusi Phasa Metode Newtho Rhapso Utuk Meigkatka Keluara Daya Aktif urya Mahedra, Otoseo Peagsag, Roy eto Wibowo urusa Tekik Elektro, Fakultas Tekologi Idustri, Istitut Tekologi epuluh Nopember (IT) l. Arief Rahma Hakim, urabaya Abstrak - Alira daya merupaka suatu hal yag sagat petig dalam perecaaa da desai sistem teaga. Iformasi yag utama dari alira daya adalah magitude da sudut phasa dari tegaga pada masig-masig bus serta alira daya aktif pada masig-masig salura. Newto- Raphso merupaka salah metode utuk megatasi alira daya dari susua persamaa o liiear yag terdapat matriks bus admitasi (Ybus) dega atau lebih variable. uatu jariga memiliki data salura da data bus yag membetuk suatu kofigurasi tertetu. Pada keyataaya, kofigurasi tersebut belum mampu utuk meigkatka keluara daya yag diigika. Peempata lokasi distributed geeratio () da kofigurasi ulag perlu dilakuka dega tujua keluara daya tersebut mejadi aktif. tudi rekofigurasi jariga da peetua lokasi distributed geeratio () pada sistem distribusi radial phasa seimbag metode ewto rhapso merupaka solusi dari permasalaha tersebut. Hasil yag diharapka tugas akhir ii dalam betuk sebuah program load flow jariga distribusi aktif. Keluara tersebut dapat diguaka utuk aalisis jariga distribusi radial sehigga dapat membatu dalam peigkata keluara daya aktif. Kata Kuci : Alira Daya, Phasa, Rekofigurasi ariga,, Distribusi Radial. D I. PENDAHULUAN ega meigkatya kebutuha pasoka listrik serta serigkali sistem distribusi listrik mejadi besar da kompleks meyebabka kerugia sistem yag lebih tiggi dega pegatura tegaga yag buruk. tudi meujukka bahwa hampir 0-% dari total daya dihasilka hilag sebagai kerugia pada tigkat distribusi. ehigga meyebabka peigkata biaya eergi da profil tegaga yag buruk. Oleh karea itu peigkata keadala trasmisi listrik dalam jariga mejadi sagat petig. Metode yag umum diguaka utuk stabilitas tegaga da peurua daya dalam sistem distribusi adalah rekofigurasi jariga da peempata. Adapu sediri merupaka suatu pembagkit listrik yag tersebar da terhubug ke jariga utama distribusi. eis pembagkit tersebar umumya merupaka reewable eergy seperti wid turbi, mikro hidro da pv voltage. ehigga pada pegoperasia tiap-tiap uit pembagkit tersebar tidak selalu bisa secara berkelajuta mesuplai daya ke jariga utama. Maka dari itu status tiap uit utuk kodisi waktu tertetu berbeda. Rekofigurasi jariga da peempata dapat memaksimalka keutuga da meguragi kerugia akibat dari sistem teaga listrik. istem Distribusi Radial dapat didefiisika bila atara titik sumber da titik bebaya haya terdapat satu salura, maka merupaka betuk jariga yag palig sederhaa dega keutuga pegamaa terhadap arus gaggua lebih mudah, arus gaggua lebih kecil, pegatura tegaga lebih mudah, peramala da pegatura alira daya lebih mudah, da biaya relatif murah. alura ii ditarik secara radial dari suatu titik yag merupaka sumber dari jariga itu da dicabagcabagka ke titik-titik beba yag dilayai, maka arus beba yag megalir sepajag salura mejadi tidak sama besar, sehigga disebut radial. Hal ii megakibatka luas peampag koduktor pada jariga betuk radial ii ukuraya tidak harus sama. Dega pegertia, salura utama (dekat sumber) yag meaggug arus besar, ukura peampagya relatif besar, da salura cabag-cabagya maki ke ujug dega arus beba yag lebih kecil, ukurayalebih kecil pula. Tugas akhir ii dibuat utuk merecaaka rekofigurasi jariga da peetua lokasi yag tepat utuk meigktatka keluara daya aktif melalui plat IEEE Bus. ehigga dari hasil tersebut diketahui peigkataya dega mejaga tegaga sistem dalam keadaa ama. Peguaa metode Newtho Rhapso dalam alira daya dega memperhatika arus yag ada pada sistem serta dapat diketahui kodisi tegaga sistem agar tetap ama (meghidari kodisi uder voltage) da berapa pula kapasitas yag diijeksika pada suatu bus yag terpilih. II. ITEM DITRIBUI RADIAL, DITRIBUTED GENERATION, REKONFIGURAI ARINGAN A. istem Distribusi Radial [] Bila atara titik sumber da titik bebaya haya terdapat satu salura, maka merupaka betuk jariga yag palig sederhaa dega keutuga pegamaa terhadap arus gaggua lebih mudah, arus gaggua lebih kecil, pegatura tegaga lebih mudah, peramala da pegatura alira daya lebih mudah, da biaya relatif murah. alura ii ditarik secara radial dari suatu titik yag merupaka sumber dari jariga itu da dicabagcabagka ke titik-titik beba yag dilayai, maka arus beba yag megalir sepajag salura mejadi tidak sama besar, sehigga disebut radial. Hal ii megakibatka luas peampag koduktor pada jariga betuk radial ii

2 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-8 ukuraya tidak harus sama. Dega pegertia, salura utama (dekat sumber) yag meaggug arus besar, ukura peampagya relatif besar, da salura cabag-cabagya maki ke ujug dega arus beba yag lebih kecil, ukurayalebih kecil pula. Utuk melokalisir gagua, pada betuk radial ii biasaya dilegkapi dega peralata pegama berupa fuse, sectializer, recloser, atau alat pemutus beba laiya, haya saja fugsiya membatasi daerah yag megalami pemadama total, yaitu daerah salura sebelum/setelah titik gaggua, selama gaggua belum teratasi. Gambar. istem Distribusi Radial Hal ii erat kaitaya dega alira daya yag merupaka peetua atau perhituga tegaga, arus, da daya yag terdapat pada berbagai titik suatu jariga pada keadaa pegoperasia ormal, baik yag sedag berjala maupu aka datamg []. ehigga dapat mematau beba utuk dilakuka pegatura kualitas daya yag dikirim. Bayak peeliti yag megembagka metode alira daya, khususya pada jariga distribusi. Data yag diperluka utuk studi alira daya adalah matriks Y bus atau matriks Z bus dari sistem yag aka dipelajari. Hal ii sagat petig karea matriks Y bus maupu Z bus berisi iformasi data salura sistem. Kemudia data-data jeis bus, termasuk ke dalam jeis bus beba atau bus geerator. ika pada bus terdapat geerator, maka bus tersebut disebut bus geerator. edagka bus yag tidak memiliki geerator disebut sebagai bus beba. Pada setiap bus geerator perlu dimasukka data pembagkita daya aktif pada geerator, kemudia pada bus beba juga perlu dimasukka data beba. Ada satu bus geerator yag tidak ditetuka besar pembagkita daya aktif, yag disebut slack atau swig bus. wig bus ii terhubug dega geerator yag memiliki kapasitas daya palig besar pada sistem. Geerator pada swig bus mesuplai perbedaa atara daya aktif ke dalam sistem pada bus lai da total keluara ditambah losses. Magitude da sudut tegaga pada swig bus telah ditetuka terlebih dahulu. Alira daya disii megguaka metode Newto Rhapso[].Merupaka metode dega utuk mecari hampira terhadap akar fugsi riil. Metode ii serig koverge dega cepat, terutama bila iterasi dimulai dega cukup dekat dega akar yag diigika. Namu bila iterasi dimulau jauh dari akar yag dicari, metode ii dapat meleset. B. Distributed Geeratio[] Distributed Geeratio () merupaka suatu pembagkit teaga listrik yag berukura kecil da buka merupaka bagia dari sistem pembagkit pusat, melaika berada dekat dega beba. merupaka pedekata baru dalam idustri pembagkita teaga listrik yag memberika paradigma baru terhadap kosep pembagkit listrik terpusat kovesioal. Dalam berbagai literatur masih belum terdapat persamaa kosep yag pasti terhadap defiisi. emua literatur memag meyataka bahwa merupaka pembagkit kecil dega peletaka yag terdistribusi pada sitem, amu belum ada persamaa persepsi diatara para ahli megeai batasa ukura da lokasi peempata Kapasitas maksimum yag mugki disuplai oleh sebagai sumber eergi listrik serig diguaka utuk membatasi kualifikasi dari itu sediri. Klasifikasi berdasarka kapasitas pembagkit adalah Mikro, Kecil, edag, da besar. Tekologi yag serig diguaka adalah micro-hydro, pael surya, turbi agi, mesi diesel, sel baha bakar, da baterai yag terdiri dari sejumlah modul-modul kecil da dirakit secara tersediri oleh pabrik[7]. Hal ii dilakuka utuk mempermudah kostruksi da implemetasi pada lokasi C. Rekofigurasi ariga Merupaka suatu usaha merubah betuk kofigurasi jariga distribusi dega megoperasika pesakelara (switchig) pada jariga distribusi tapa meimbulka akibat yag beresiko pada operasi da betuk sistem jariga distribusi secara keseluruha. Pemodelaya adalah dega membuka da meutup switch da memilih beberapa tie switch yag memugkika sehigga didapatka total daya aktif yag palig besar. III. PERANCANGAN REKONFIGURAI ARINGAN DAN PENENTUAN LOKAI Dalam tugas akhir yag dikerjaka aka megguaka plat IEEE Bus. Rekofigurasi jariga da peetua lokasi utuk medapatka peigkata keluara daya aktif dari yag dipasag pada bus tertetu. Lagkah-lagkah dalam peracaga utuk medapatka data yag aka diaalisa ii adalah pegumpula data, simulasi load flow megguaka metode Newto Rhapso, peetua lokasi dega metode kombiasi trial error, da rekofigurasi jariga utuk meigkatka keluara daya aktif. Tetu saja dega skeario-skeario yag telah ditetuka sebelumya da terlihat pada hasil.

3 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-8 K F cal Y cos( i i ) cos( ) i ii...() 5 Gambar. Plat Tugas Akhir L L L 0 7 Tabel. Data alura da beba sistem distribusi radial IEEE bus[6] Brach Numb ed to Receive Bus R (Ohm) X (Ohm) Nomial Beba P (MW) Tie lie Nomial Beba Q (MAR) A. Metode Newto Rhapso Dalam pedefiisia daya pada sistem distribusi adalah beberapa bagia eleme yag salig iterkoeksi atara sepasag titik. ecara sederhaa peragkat daya yag palig umum dalam jariga distribusi dapat diklasifikasika dalam tipe yaitu umber daya, salura feeder, da beba.utuk megaalisa karakteristik sistem, diformulasika daya kompleks sebagai berikut: P jq Yii... () i Dimaa : adalah daya komplek P adalah daya aktif Q adalah daya reaktif Dari persamaa, maka didapat I F jh Y i i i...() H cal Y si( i i ) si( ) i ii... () Dimaa : I adalah Arus kompleks F cal adalah Arus yata H cal adalah Arus Reaktif ehigga, persamaa arus yag diguaka dalam metode Newto-Rhapso seperti berikut: F F F H H H Dega memperhatika matriks diatas didapat submatriks,,,,. Adapu persamaaya sebagai berikut: Y si( ) si( )... (5) Y cos( ) cos( )... (6) Y cos( ) cos( )... (7) Y si( ) si( )... (8) Adapu alur metode ii adalah: Membaca Data bus da salura yag telah tersedia Meetuka matriks jacobia Meghitug besar ilai F da H Meghitug besar eleme matriks jacobia Megupdate ilai tegaga tiap bus Megecek ilai kovergesi, apabila belum koverge kembali meghitug ilai F da H Apabila telah koverge, mka hasil load flow dapat ditampilka. B. Peetua Lokasi etelah melakuka ruig program Load Flow, sehigga dapat diketahui bus bus maa saja yag memiliki tegaga tidak ormal. Oleh karea itu diperluka pemasaga da meetuka lokasiya. Lagkah dalam pemasaga pada sistem distribusi radial adalah dega kombiasi trial error dega peempata pada semua bus. Kemudia dega melihat keadaa tegaga, sedikit demi sedikit meaikka kapasitas sampai keadaa tegaga pada sistem mejadi ormal. Apabila tegaga sistem telah ormal, maka ilai kapasitas tersebut merupaka keluara aktif pada bus yag bersagkuta. Apabila keaika sampai melebihi ratig da tegaga belum juga ormal, maka disaraka utuk

4 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-8 meggati dari lokasi pada bus yag lai. betuk gambar sebagai berikut: Bus Bus Bus =... =... =... =... =... =... Bus Bus 5 Gambar. Peetua Lokasi =... =... =... Adapu =... =... =... Lagkah dalam peetua lokasi : Mecoba kemugkia pemasaga pada semua Bus Megamati kodisi tegaga pada sistem Meaikka keluara dari 0 MW dega melihat tegaga sistem mejadi ormal Apabila tegaga sistem telah ormalda daya keluara pada ratigya, maka disaraka pemasaga pada Bus tersebut. Kemudia lagkah utuk megijeksi pada Bus, aka ditujukka gambar di bawah ii, P dg + jq dg i P r + jq r Gambar. ariga bus dega Gambar diatas merupaka lagkah pegijeksia da diatur dega persamaa berikut Total ijeksi Daya : r = P r + jq r... (9) r = P dg + jq dg - P l - jq l... (0) Persamaa diatas dapat juga ditulis sebagai berikut: r = I r dg... () r = I r dg... () dg P l + jq l C. Rekofigurasi ariga Merupaka suatu usaha merubah betuk kofigurasi jariga distribusi dega megoperasika pesakelara (switchig) pada jariga distribusi tapa meimbulka akibat yag beresiko pada operasi da betuk sistem jariga distribusi secara keseluruha. Pemodelaya adalah dega membuka da meutup switch da memilih beberapa tie switch yag memugkika sehigga didapatka total daya aktif yag palig besar. Ilustrasi dari rekofigurasi jariga aka disajika dibawah ii: L 6 5 L 7 L L 5 5 L L 8 L L 9 L 6 L K L0 L L 5 L L5 Gambar 5. Rekofigurasi ariga Kombiasi secara sederhaa dari cara megkofigurasi ulag jariga, diragkum dalam tabel dibawah ii. Terdapat beberapa bagia dari switch yag dibuka da ditutup, tetuya sistem yag diujika tetap dijaga radial, agar tidak keluar dari batas-batas alira daya. Tabel. Kombiasi Tie witch Kombiasi Tie witch Tutup Buka Keteraga 5 9 switch 7 switch 6 switch,6,7 switch 5 5,6,9 switch 6 5, 9,7 switch I. IMULAI da ANALII istem ariga distribusi IEEE Bus yag diuji memiliki total beba 8,7 MW, 7,Mvar. Dega kbase = k da = MA. Adapu istem tersebut ditujukka pada gambar di bawah ii. 5 L 6 L 7 L L L 9 L 6 L L K Gambar 6. istem bus beserta beba 7 L0 L L L6 L5 L6

5 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-8 imulasi megguaka software MATLAB R009a, dega peroleha data-data tersebut. Beberapa data yag dibutuhka adalah sebagai berikut:. igle lie diagram. Data salura. Data beba tersebut karea dayaya melebihi ratig dari kapasitas da tegaga jauh dari kodisi ama. A. Hasil simulasi kodisi awal (tapa da rekofigurasi) Adapu hasil peigkata da kodisi tegaga sistem aka ditampilka gambar sebagai berikut: Gambar 9. Peigkata Daya Aktif setelah Peetua Lokasi Gambar 7. Peigkata Daya Aktif sebelum Peetua Lokasi Gambar 8. Kodisi Tegaga sebelum Peetua Lokasi etelah dilakuka simulasi alira daya megguaka software matlab r009a, maka didapatka ilai Peigkata Daya sebesar 0 MW, dikareaka semua beba pada bus meyerap daya da terdapat 5 bus yag mempuyai kodisi margial pada bus 6 sampai 0. ehigga dibutuhka suatu cara utuk meigkatka daya aktif yaitu dega peeetua lokasi pada beberapa bus sesuai skeario yag telah ditetuka pada plat Bus tersebut. Gambar 0. Kodisi tegaga setelah Peetua Lokasi Dari grafik diatas terlihat bahwa semua kodisi tegaga pada masig- masig bus telah ama, jika dibadigka dega sebelum peambaha lokasi. Pada saat sebelum peetua lokasi, bus 6 sampai 0 megalami kodisi margial, maka harus diormalka kembali. Oleh karea itu dega adaya peambaha mempuyai pera yag petig dalam megamaka kodisi tegaga tersebut. C. Hasil simulasi rekofigurasi jariga setelah peetua lokasi Adapu hasil peigkata da kodisi tegaga sistem aka ditampilka gambar sebagai berikut: B. Hasil simulasi dega peetua lokasi ika dilihat dari grafik di bawah yag merupaka peigkata daya aktif daya apabila lokasi pemasaga diletakka pada bus 7 ( = 9 MW) da bus 9 ( = 8,8) yag merupaka peigkata yag palig sigifika karea medekati ratig. Lokasi peempata tidak disaraka elai dari peempata lokasi pada bus Gambar. Peigkata daya aktif dega rekofigurasi setelah peetua lokasi

6 URNAL TEKNIK IT ol., No., (05) IN: 7-59 (0-97 Prit) A-85 Gambar. Kodisi tegaga dega rekofigurasi setelah peambaha etelah megalami rekofigurasi (dega pembukaa switch 5,, 6) da peambaha (pada bus 7 da bus 9) terlihat bahwa kodisi tegaga ama pada seluruh bus. Hal itu dapat terlihat dari bus sampai diatas tegaga margial yaitu,5 K. [6] L N hivakumar ad G R Kira Kumar ad H B Marulasiddappa, Implemetatio of Network Recofiguratio Techique for Loss Miimizatio o a tadard 6 Bus Distributio ystem, ICE, ol, Issue 6, auary 0 [7] Paliwal, Priyaka ad Patidar, N.P ad Nema, R.K Plaig of grid itegrated distributed geerators : A review of techology, objective ad techique, ELEIER, , 0. KEIMPULAN Berdasarka hasil yag diperoleh dari simulasi da aalisa data pada tugas akhir ii, dapat diambil beberapa kesimpula sebagai berikut :. Hasil pegujia meujukka bahwa dega metode Newto-Rhpaso dapat diguaka sebagai solusi dari studi rekofigurasi jariga da peetua lokasi utuk meigkatka keluara daya aktif.. Dega pemasaga pada setiap bus, maka didapat peigkata daya aktif pada bus tersebut,sehigga beba dapat tersuplai daya.. Pada saat sebelum pemasaga, peigkata daya aktif sebesar 0 MW, amu keluara daya aktif meigkat sebesar 7,8 MW setelah pemasaga.. Melakuka rekofigurasi jariga dega membuka atau meutup switch pada salura serta memperhatika alira daya. Dega memperhatika setiap bus masih tersuplai daya maka jumlah bus yag tersuplai seperti jumlah bus pada awalya da sistem dijaga agar tetap radial. 5. Peigkata daya aktif pada rekofigurasi jariga setelah pemasaga secara bersamaa sebesar 7,9 MW. 6. Pemakaia Artificial Iteleget sagat disaraka utuk meyelesaika metode tersebut megigat terdapat 8 tipe kombiasi utuk peetua lokasi da 6 tipe kombiasi utuk rekofigurasi da peetua secara simulta. DAFTAR PUTAKA [] teveso, William D. r, ad Graiger, ho, Power ystem Aalysis, North Carolie tate Uiversity, Ch. 9, 99. [] aadat, Hadi, Power ystem Aalysis, Milwaukee chool of Egieerig, Ch. 6, 999. [] teveso, William D., r, Aalisis istem Teaga Edisi ke Empat, Alih Bahasa oleh Ir Kamal Idris. Peerbit Erlagga.akarta, 995. [] hort, Tom, Electric Power Distributio HadBook, cheectady, New York, 00. [5] Zuhal, Dasar Tekik Teaga Listrik da Elektroika Daya, Peerbit PT Gramedia Pustaka Utama, akarta 995.