SIMULASI OPTIMASI ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK SEBAGAI PENDEKATAN EFISIENSI BIAYA OPERASI

Transkripsi

1 ISSN: SIMULASI OPTIMASI ALIRAN DAA SISTEM TENAGA LISTRIK SEBAGAI PENDEKATAN EFISIENSI BIAA OPERASI Subyanto Teknk Elektro Fakultas Teknk Unverstas Neger Semarang Gedung E6 Lt. Kampus Sekaran Gunungpat Semarang Emal: Abstrak Dalam sstem tenaga setap pembangkt mempunya baya bahan bakar masngmasng berada pada arak beban yang tdak sama dar pusat. Kapastas seluruh pembangkt harus lebh dar kebutuhan beban rug-rug. Dalam sstem tenaga ternterkoneks perlu dlakukan penadwalan penyaluran daya aktf reaktf masng-masng pembangkt untuk memnmumkan baya operas. Tulsan n memberkan suatu smulas tentang optmsas alran daya sstem tenaga lstrk yang merupakan suatu teknk untuk memnmalkan baya operas sstem tenaga. Dar smulas n dharapkan dapat memberkan gambaran nyata bagamana pengamblan keputusan dalam operas sstem tenaga. Metode alran daya yang dgunakan adalah metode Newton-Rapson yang dkombnas dengan optmsas persamaan koordnas teras lambda. Newton-Rapshon memberkan penyelesaan alran daya yang umlah teras sedkt seg teras lambda memberkan penyelesaan optmsas darc fungs obyektf baya pembangktan. 1. PENDAHULUAN Optmsas alran daya merupakan salah satu masalah dalam analsa sstem tenaga yang berperan pentng dalam analsa perencanaan sstem tenaga bak dalam pengadaan sstem yang baru maupun pengembangan sstem yang telah ada. Optmsas alran daya sebaga suatu stud sstem tenaga yang memberkan banyak nformas yang antara lan berupa sudut fasa tegangan tap bus dalam sstem besar daya pembangktan beban aktf maupun reaktf pada tap bus nformas lan. Alran daya dapat uga dpaka untuk memperoleh konds awal pada analsa kestablan. Dua langkah utama perhtungan optmsas alran daya sstem tenaga lstrk adalah perhtungan alran daya optmsas baya operas pembangkt sebaga pember daya. Baya bahan bakar adalah faktor utama dalam stasun pembangkt yang menggunakan bahan bakar fosl perlu dmnmsas melalu pembebanan ekonoms.. ALIRAN DAA DENGAN NEWTON-RAPSHON Tap bus dalam sstem tenaga lstrk melbatkan empat besaran yatu: Daya nyata (P) Daya reaktf () tegangan () sudut fasa tegangan ( ). Dalam penyelesaan alran daya dua dar empat besaran datas dtentukan besarnya dua ssanya dhtung selama proses penyelesaan alran daya. Prosedur teras penyelesaan alran daya dengan metode Newton-Rapshon adalah: Untuk bus-bus beban dmana P dtentukan besar tegangan sudut fasa Untuk bus tegangan dsetng sama dengan nla-nla bus slack yatu terkontrol atau bus generator dmana P dtentukan sudut fasanya dsetng sama 0 dengan sudut fasa bus slack yatu 00. Untuk bus bus beban P dhtung dengan persamaan Smulas Optmas Alran Daya.(Subyanto).

2 168 ISSN: n P 1 P = n = 1 P - - cos 1. Bus terkontrol tegangan sn...(1)...() P...(3)...(4) P P masng-masng dhtung dengan persamaan (1) (3).. Elemen-elemen matrks acoban (J 1 J J 3 J 4 ) dar P J J 1...(5) J J 3 4 elemen-elemen J 1 adalah P P elemen-elemen J adalah P P sn...(6) sn cos elemen-elemen J 3 adalah P cos cos...(7)...(8)...(9) cos...(10) cos...(11) elemen-elemen J 4 adalah sn sn...(1) TELKOMNIKA ol. 3 No. 3 Desember 005 :

3 TELKOMNIKA ISSN: P sn...(13) 3. Selesakan persamaan smultan (5)dengan faktorsas elemnas Gaussan. 4. Besar sudut fasa tegangan dhtung dengan ( k1) ( k ) ( k )...(14) ( k1) ( k ) ( k )...(15) 5. Proses dlanutkan sampa ( ) P k ( tolerans)...(16) ( ) k ( tolerans)...(17) dengan P : daya aktf reaktf dalam perunt : besar sudut fasa tegangan bus. : besar sudut fasa admtans bus ke bus. : besar sudut fasa admtans sendr bus. 3. PEMBEBANAN EKONOMIS Sstem tenaga lstrk yang melayan suatu beban lstrk dengan mengabakan rug pada saluran transms dperlhatkan pada gambar 1. Gambar1. Pembangkt Therms Sebanyak n Beroperas Melayan Beban melalu arngan Transms. Sstem tersebut terdr dar n pembangkt therms yang dhubungkan dengan suatu bus tunggal yang mensupla beban lstrk sebesar D mega watt. Masukan setap unt pembangkt dtunukan oleh yatu tngkat baya bahan bakar dar unt pembangkt. Keluaran setap unt adalah P merupakan daya lstrk yang dbangktkan oleh setap unt pembangkt. Total tngkat baya dar sstem tersebut adalah umlah dar baya bahan bakar masng-masng unt pembangkt. Fungs baya masalah pembebanan ekonoms ddefnskan sebaga berkut: Smulas Optmas Alran Daya.(Subyanto).

4 170 ISSN: P )...(18) ( ( P ) a b P cp...(19) dengan (P ) : baya generator ke- P : daya output generator ke- (MW). a b c : koefsen baya generator ke-. Dalam Mnmsas total baya produks tersebut harus dpenuh kekangan: 1) Kesembangan Daya D P L P 0...(0) dengan D adalah beban total P L adalah rug transms masng-masng dalam MW. ) Batas maksmum mnmum Daya P (mn) P P...(1) (max) dengan P (mn) : Daya pembangktan mnmum pembangkt ke- (MW). P (max) : Daya pembangktan maksmum pembangkt ke- (MW). Operas optmal (baya operas mnmal) dapat drumuskan sebaga berkut 1) Mnmumkan baya operas P ) yatu fungs tuuan ( ) Mempertmbangkan kekangan kesetmbangan daya batas pembangktan (Persamaan 0 1). Pembebanan optmal semua unt pembangkt yang beroperas akan dcapa ka semua unt memlk pertambahan baya bahan bakar yang sama yatu: atau 1 3. n...() P P 1 P P3 Pn dengan n adalah umlah unt pembangkt. Selan dengan penyamaan pertambahan baya bahan bakar (persamaan koordnas) adalah dengan metode teras lambda (pertambahan baya bahan bakar). 1. Nla dar λ dtentukan terlebh dahulu atau nla awal (acak).. Dhtung keluaran tap pembangkt (P ) dengan persamaan koordnas rug transms (P L ) dengan formula Kron s loss b P...(3) c P L n n P B P n B0 P B00...(4) dengan n = umlah pembangkt 3. Jka k P ( ) P D PL (nla tolerans yang dtetapkan) maka penyelesaan optmal dcapa. Jka tdak kerakan langkah 4 berkut 4. Update nla λ ( k ) ( k ) P...(5) 1 c ( k1) ( k ) ( k )...(6) 5. Kemu ulang. Jka beban unt ke- mencapa batas P maks atau P mn maka beban batas n akan merupakan beban tetap unt beban ssanya ddstrbuskan tara unt lannya. TELKOMNIKA ol. 3 No. 3 Desember 005 :

5 TELKOMNIKA ISSN: SIMULASI OPTIMISASI ALIRAN DAA SISTEM TENAGA LISTRIK Smulas dlakukan dengan bahasa pemrograman MATLAB 5.3. Sstem tenaga lstrk yang dsmulaskan terdr dar 8 bus seprt pada Gambar berkut. Bus1 sebaga bus slack 0 tegangan dtentukan 1 = per unt. Gambar. Dagram segars sstem tenaga lstrk 6 bus. Dengan data beban data pembangktan sepert Tabel 1 Tabel berkut. Tabel 1. Data beban Data Beban Bus Beban Bus Beban No. MW Mar No. MW Mar Smulas Optmas Alran Daya.(Subyanto).

6 17 ISSN: Tabel. Data pembangktan Bus Mag. Gen. Batas Mar No. Tegangan MW Mn. Max Baya operas masng-masng generator dalam $/h P dalam MW adalah sebaga berkut: ( P ) 40 70P P1 ( P ) P 00095P 3( P3 ) 0 85P P3 4 ( P4 ) P P4 5( P5 ) 0 105P P5 6( P6) P P6 8( P8) P P8 Batas Pembangktan masng-masng pembangkt adalah sebaga berkut (Tabel 3): Tabel 3. Batas pembangktan daya aktf Gen. Mn. MW Max. MW Kapastor shunt tap settng transformator adalah sebaga berkut: Tabel 4. Kapastor shunt tap settng transformator Kapastor Shunt Tap Transformator Bus No. Mvar Pada Tap Settng TELKOMNIKA ol. 3 No. 3 Desember 005 :

7 TELKOMNIKA ISSN: Data saluran transformator terdr dar restans reaktans setengah suseptans kapastf dalam per unt pada bass 100 MA sebaga berkut (Tabel 5): Tabel 5. Data saluran transformator Hasl perhtungan optmsas alran daya dengan bantuan program Matlab 5.3 (potongan output eksekus) adalah sebag berkut: Penyelesaan Alran Daya Dengan Metode Newton-Raphson Kesalahan Daya Maxmum = e-008 Pada Iteras ke = 9 Bus Tegangan Sudut Beban Pembangktan-- Ineks No. Mag. Deraat MW Mvar MW Mvar Mvar Smulas Optmas Alran Daya.(Subyanto).

8 174 ISSN: Total B = B0 = B00 = Total rug sstem = MW Total Baya Pembangktan = $/h Incremental baya pengrman daya (sstem lambda) = $/MWh Penyaluran Daya Optmal : Nla absolut kesalahan daya nyata pada bus slack dpslack =.6718 pu B = Setelah teras ke-4 pada proses optmsas (pembebanan ekonoms) dperoleh : B0 = 1.0e-003 * B00 = Total rug sstem = MW Incremental baya pengrman daya (sstem lambda) = $/MWh Penyaluran Daya Optmal : TELKOMNIKA ol. 3 No. 3 Desember 005 :

9 TELKOMNIKA ISSN: Nla absolut kesalahan daya nyata pada bus slack dpslack = pu Penyelesaan Alran Daya Dengan Metode Newton-Raphson Kesalahan Daya Maxmum =.1004e-005 Pada Iteras ke = Bus Tegangan Sudut Beban Pembangktan-- Ineks No. Mag. Deraat MW Mvar MW Mvar Mvar Total Total Baya Pembangktan = $/h Pada konds awal operas total baya pembangktan adalah $/h total baya pembangktan setelah dlakukan optmsas adalah $/h. berart tap am dperoleh pengurangan baya $ Sehngga kra-kra dalam satu tahun 4 h x 365 x $/h = $ PENUTUP Dar Pembahasan datas dsampakan beberapa kesmpulan sebaga berkut: 1. Dar hasl smulas datas 8 bus dperoleh keuntungan $ setap tahun ka dlakukan optmsas alran daya darpada tdak. Sehngga ka Sstem nterkoneks Jawa- Bal-NTB yang terdr dar bayak bus akan lebh peroleh keuntungan ka dlakukan optmsas.. Dalam stud analss sstem tenaga tdak cukup hanya dengan alran daya perlu dlakukan optmsas untuk menekan baya operas sstem tenaga dperoleh keuntungan yang lebh besar. Penerapan JST Hopfeld untuk proses optmsas untuk peneltan lebh lanut dupayakan selan mendapatkan baya operas yang mnmal uga ketepatan antara kebutuhan daya dengan total pembangktan. Smulas Optmas Alran Daya.(Subyanto).

10 176 ISSN: Tulsan n hanya suatu gambaran kecl optmsas sstem tenaga. Untuk sstem yang besar permasalahan yang lebh kompleks sepert koordnas pembangkt hdro-thermal harus dlakukan penyeklesaan Unt ommtment. DAFTAR PUSTAKA [1] Had Saadat 1999 Power System Analyss McGraw-Hll Sngapore. [] Muhammad Arf Adha 1996 Program Smulas Operas ekonoms Pembangkt Dengan Metode Program Dnams Tugas Akhr UNDIP Semarang. [3] Subyanto 003 Optmsas Pembangktan Tenaga Lstrk Menggunakan Jarngan Syaraf Truan Hopfeld Adaptf Tess UGM ogyakarta. [4] Sulasno 1993 Analss Sstem Tenaga Lstrk Satya Wacana Semarang. [5] Unggul Satratama 1996 Program Smulas Analss Alran Daya Dengan Metode Newton Raphson Tugas Akhr UNDIP Semarang. [6] Kamal Idrs Wllam D. Stevenson Jr 1996 Analss Sstem Tenaga Lstrk Erlangga Jakarta. [7] Wood A. J. and Wollenberg B. F Power Generaton Operaton and ontrol John Wlley & Sons Sngapore. TELKOMNIKA ol. 3 No. 3 Desember 005 :