BAB I PENDAHULUAN
1.5 Manfaat
Dengan menggunakan metode optimasi yang diusulkan dalam penulisan skripsi ini diharapkan dapat diperoleh konfigurasi jaringan sistem distribusi daya listrik yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) dengan nilai rugi – rugi daya listrik terendah dalam keadaan beban seimbang (balanced load) serta untuk
5 mengetahui seberapa besar pengaruh Distributed Generation (DG) terhadap kualitas daya yang didistribusikan pada jaringan distribusi daya listrik.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Distribusi Listrik
Sistem penyaluran tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik ke konsumen (beban), merupakan hal penting untuk dipelajari. Mengingat penyaluran tenaga listrik ini, prosesnya melalui beberapa tahapan, yaitu dari pembangkit tenaga listrik penghasil tenaga listrik, disalurkan ke jaringan transmisi (SUTET) langsung ke gardu induk. Dari gardu induk tenaga listrik disalurkan ke jaringan primer (SUTM), dan melalui gardu distribusi langsung ke jaringan sekunder (SUTR), tenaga listrik dialirkan ke konsumen. Dengan demikian sistem distribusi listrik berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik kepada pihak pemakai melalui jaringan tegangan rendah (SUTR) [10].
Pada penyaluran daya listrik sistem distribusi berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan daya listrik dari Gardu Induk ke pusat-pusat beban (Gardu Distribusi) atau konsumen. Sistem distribusi terbagi menjadi dua bagian sistem berdasarkan tingkat tegangannya, yaitu : Sistem distribusi primer / tegangan menengah yang merupakan bagian dari sistem distribusi yang berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat supply daya (Gardu Induk) ke pusat – pusat beban (Gardu Distribusi). Sistem distribusi ini secara umum terpasang sepanjang daerah yang dialiri daya listrik dengan membentuk jaringan atau penyulang – penyulang sampai kepusat beban paling akhir. Tingkat tegangan yang digunakan pada sistem distribusi primer adalah tegangan menengah (misalnya
7 6 kV atau 20 kV). Lalu, sistem distribusi sekunder yang merupakan bagian dari sistem distribusi daya listrik yang berfungsi menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari gardu distribusi ke masing – masing konsumen. Sedangkan sistem jaringan yang digunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik tersebut dapat menggunakan sistem 1 fasa dengan dua kawat (fasa dan netral) maupun sistem 3 fasa dengan empat kawat (tiga fasa dan satu netral). Tingkat tegangan yang digunakan pada sistem distribusi sekunder adalah tegangan rendah (misalnya 127/220 Volt atau 220/380 Volt).
Ada beberapa bentuk sistem jaringan yang umum dipergunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik yaitu :
1. Sistem jaringan distribusi radial.
2. Sistem jaringan distribusi rangkaian tertutup (loop).
3. Sistem jaringan distribusi mesh.
4. Sistem jaringan distribusi spindle.
2.2 Sistem Jaringan Distribusi Radial
Dinamakan jaringan radial karena daya pada saluran ini diambil secara radial dari suatu sumber jaringan kemudian dibagi dalam bentuk cabang ke setiap titik beban.
Jaringan distribusi radial ini mempunyai beberapa kelebihan dan kerugian.
Kelebihan yang dimiliki oleh jaringan radial ini diantaranya sebagai berikut:
• Memiliki konfigurasi yang sederhana
• Biaya investasi yang relative lebih murah dibandingkan dengan konfigurasi jaringan lain
8
• Lebih mudah dalam proteksi arus gangguan
• Lebih mudah dalam control tegangan
Sedangkan kerugian yang disebabkan penggunaan jaringan distribusi tipe radial ini adalah sebagai berikut:
• Jatuh tegangan yang terdapat pada jaringan dan rugi daya relatif besar
• Keandalan pelayanan menjadi berkurang dikarenakan hanya terdapat satu saluran sehingga jika terjadi gangguan, sistem akan mengalami pemadaman secara total.
Jaringan distribusi radial ini memiliki beberapa modifikasi, antara lain adalah:
1. Jaringan radial Pohon
2. Jaringan radial dengan tie switch pemisah 3. Jaringan radial dengan pusat beban
4. Jaringan radial dengan pembagian phase area 2.2.1 Jaringan Radial Tie Switch Pemisah
Jaringan tipe radial dengan tie switch pemisah digunakan sebagai modifikasi lanjutan dari jaringan radial yang digunakan untuk mendapatkan pemulihan layanan dengan cepat. Hal ini dilakukan dengan cara mengalihkan bagian penyulang yang tidak terganggu ke penyulang primer yang berdekatan. Gangguan ini dapat diisolasi dengan membuka peralatan pengaman pada setiap bagian penyulang yang terganggu. Jaringan radial dengan tie switch ini dapat dilihat pada Gambar 2.1. [11]
9 Gambar 2.1 Jaringan Tipe Radial dengan Tie Switch Pemisah Untuk meningkatkan keandalan, sistem radial sering disediakan dengan saklar yang terbuka dalam kondisi normal (normally open tie switch) ke jaringan lain. Pada sistem jaringan radial, jika terjadi kesalahan pada salah satu jaringan, saklar (tie switch) memungkinkan beberapa bagian dari jaringan dapat dipulihkan dengan cepat. Biasanya, saklar ini dioperasikan secara manual, tetapi beberapa utilitas menggunakan saklar otomatis atau reclosers untuk melakukan operasi ini secara otomatis.
Pada tugas akhir ini penulis akan melakukan penelitian pada sistem jaringan distribusi radial.
2.3 Rugi-Rugi Daya Listrik
Rugi – rugi daya merupakan hilangnya sejumlah energi listrik yang dibangkitkan oleh produsen (pembangkit) selama penyaluran menuju konsumen (beban). Hal ini menyebabkan kerugian bagi produsen dimana produsen harus menghasilkan energi listrik yang lebih besar dibanding dengan energi listrik yang dibutuhkan beban agar kebutuhan konsumen terpenuhi. Nilai rugi – rugi daya pada
10 suatu sistem tenaga listrik dapat menjadi tolak ukur efisiensi suatu sistem tenaga listrik.
Rugi – rugi daya pada sistem dapat dihitung dengan Persamaan 2.1 berikut.
𝑃𝐿 = ∑𝑛𝑖=1|𝐼|2. 𝑅 (2.1)
Dimana
𝑃𝐿 = 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑟𝑢𝑔𝑖 − 𝑟𝑢𝑔𝑖 𝑑𝑎𝑦𝑎
𝑅 = 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑠𝑖 𝑘𝑜𝑛𝑑𝑢𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑖
|𝐼| = 𝑏𝑒𝑠𝑎𝑟 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑖 𝑛 = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑐𝑎𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚
Rugi – rugi daya juga dapat dihitung dengan melihat aliran daya pada saluran [14]. Dimisalkan terdapat saluran ynag menghubungkan dua bus i dan j seperti pada Gambar 2.4
Gambar 2.2 Diagram kalkulasi aliran daya
11 Arus saluran Iij, diukur pada bus i dan ditetapkan bernilai positif dengan arah i → j dapat diperoleh dari Persamaan 2.2 berikut.
𝐼𝑖𝑗 = 𝐼ℓ+ 𝐼𝑖0 = 𝒴𝑖𝑗(𝑉𝑖 − 𝑉𝑗) + 𝒴𝑖0𝑉𝑖 (2.2)
Sama halnya dengan Arus saluran Iji, diukur pada bus j dan ditetapkan bernilai positif dengan arah j → i dapat diperoleh dari Persamaan 2.3 berikut.
𝐼𝑗𝑖 = −𝐼ℓ+ 𝐼𝑗0 = 𝒴𝑖𝑗(𝑉𝑖 − 𝑉𝑗) + 𝒴𝑖0𝑉𝑗 (2.3)
Dimana :
𝑉𝑖 = 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑢𝑠 𝑖 𝑉𝑗 = 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑢𝑠 𝑗
𝒴𝑖𝑗 = 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑡𝑎𝑛𝑠𝑖 𝑠𝑎𝑙𝑢𝑟𝑎𝑛 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛𝑡𝑎𝑟 𝑖𝑗
𝐼ℓ= 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑛ℎ𝑎𝑛𝑡𝑎𝑟 𝑖𝑗 𝐼𝑖0 = 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑘𝑒 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑢𝑠 𝑖 𝐼𝑗0 = 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑘𝑒 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑢𝑠 𝑗
Daya kompleks Sij dari bus i ke bus j dan Daya kompleks Sji dari bus j ke bus i diperoleh dari Persamaan 2.4 dan 2.5 berikut.
𝑆𝑖𝑗 = 𝑉𝑖𝐼𝑖𝑗∗ (2.4)
𝑆𝑗𝑖 = 𝑉𝑗𝐼𝑗𝑖∗ (2.5)
Rugi – rugi daya pada penyaluran bus i ke bus j, 𝑆𝐿𝑖𝑗 merupakan penjumlahan aljabar dari Persamaan 2.4 dan 2.5.
12
𝑆𝐿𝑖𝑗 = 𝑆𝑖𝑗+ 𝑆𝑗𝑖 (2.6)
2.4 Rekonfigurasi Jaringan
Rekonfigurasi jaringan (Network Reconfiguration) merupakan suatu usaha merubah bentuk konfigurasi jaringan distribusi dengan mengoperasikan pensakelaran terkontrol (switching remotely controlled) pada jaringan distribusi tanpa menimbulkan akibat yang beresiko pada operasi dan bentuk sistem jaringan distribusi secara keseluruhan.
Rekonfigurasi jaringan merupakan salah satu parameter kunci dalam perencanaan dan pengopresasian sistem distribusi daya listrik. Rekonfigurasi jaringan ditujukan untuk mengubah atau memodifikasi (altering) struktur topologi dari sistem jaringan distribusi, dengan cara mengubah posisi dari tie switches dan sectionalizing switches, namun tetap beroperasi dalam kondisi normal dan tetap mempertahankan bentuk sistem distribusi yang radial [18].
Terdapat 2 jenis switches pada sistem distribusi daya listrik yaitu sectionalizing switches dan tie switches. Sectionalizing switches keadaannya Normally Closed (NC) sedangkan untuk tie switches keadaannya Normally Open (NO) [19]. Sectionalizing switches berfungsi sebagai proteksi untuk mengisolasi gangguan dan juga untuk rekonfigurasi jaringan. Tie Switches apabila ditutup (close) maka akan terbentuk loop pada sistem karena itu untuk mempertahankan radialitas sistem maka salah satu sectionalizing switch yang ada dalam loop harus dibuka (open).
Dalam melakukan rekonfigurasi jaringan beberapa hal berikut harus terpenuhi [13]:
13 1. Mempertahankan radialitas sistem distribusi daya listrik.
2. Nilai jatuh tegangan pada bus harus memnuhi limit standard.
3. Trafo feeder harus mampu menopang beban tambahan.
Dalam kondisi operasi normal, rekonfigurasi jaringan dilakukan karena dua alasan:
a. Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem (loss reduction)
b. Mendapatkan pembebanan yang seimbang untuk mencegah pembebanan yang berlebih pada jaringan (load balancing)
Gambar 2.3 Jaringan Sistem Konfigurasi Awal
Contoh Konfigurasi awal suatu jaringan distribusi ditunjukkan seperti pada Gambar 2.3 dimana sistem distribusi tersebut terdiri atas 3 penyulang, 13 bus dan 16 switch (13 switch normally closed dan 3 switch normally open) [17]. Sistem didesain dengan menambahkan cabang baru pada masing-masing penyulang sehingga diperoleh sistem distribusi yang memiliki 3 jaringan loop dengan jumlah switch yang berbeda sesuai penempatan loop-loop tersebut.
14 Gambar 2.4 Jaringan Sistem Setelah Rekonfigurasi
Konfigurasi jaringan awal yang terdiri atas 3 switch normally open yakni S14, S15 dan S16 kemudian dilakukan rekonfigurasi cara membuka-tutup tiap switch pada masing-masing saluran sehingga diperoleh hasil terbaik konfigurasi jaringan distribusi seperti pada Gambar 2.4. Hasil Rekonfigurasi jaringan menunjukkan S8, S7 dan S15 adalah switch normally open. Dengan menggunakan studi aliran daya diperoleh hasil yang menunjukkan adanya penurunan rugi-rugi daya setelah dilakukan rekonfigurasi jaringan.
2.5 Konsep Aliran Daya
Perhitungan aliran daya pada umumnya adalah menghitung besar tegangan dan sudut fasa setiap bus pada kondisi tunak dan ketiga fasa seimbang. Hasil perhitungan ini digunakan untuk menghitung besar aliran daya aktif dan daya reaktif yang mengalir pada jaringan, besarnya daya aktif dan daya reaktif yang harus dibangkitkan pada setiap pusat pembangkit, serta jumlah rugi-rugi di sistem.
Pada setiap bus ada 4 variabel operasi yang terkait, yaitu daya aktif, daya reaktif, besar tegangan, dan sudut fasa tegangan. Supaya persamaan aliran daya dapat
15 dihitung, 2 dari 4 variabel di atas harus diketahui untuk setiap bus, sedangkan 2 variabel lainnya dihitung.
Setiap bus dalam sistem tenaga listrik dikelompokkan menjadi 3 tipe bus, yaitu [14] :
a) Bus beban
Bus beban adalah bus yang tidak memiliki unsur pembangkitan tenaga listrik / generator, dan terhubung secara langsung dengan beban (konsumen). Bus beban biasa disebut dengan P-Q bus, karena pada bus ini, yang dapat diatur adalah kapasitas daya yang terpasang. P merupakan daya aktif terpasang dalam satuan Watt (W), sedangkan Q merupakan daya reaktif terpasang dalam satuan Volt Ampere Reaktif (VAR). Hubungan antara daya aktif dan daya reaktif terhubung dengan nilai cos phi (cos φ).
b) Bus generator
Bus generator atau biasa disebut bus voltage controlled. Disebut demikian, karena tegangan pada bus ini biasanya dijaga konstan. Pada bus ini terhubung dengan generator yang dapat dikontrol daya aktif dan tegangannya. Pengaturan daya aktif pada bus ini diatur dengan mengontrol penggerak mula (prime mover), sedangkan pengaturan tegangan pada bus ini diatur dengan mengontrol arus eksitasi pada generator. Oleh karena daya aktif (P) dan tegangan (V) yang dapat dikontrol, maka bus ini sering disebut sebagai P-V bus.
c) Bus referensi
Pada bus referensi atau biasa disebut slack bus, adalah sebuah bus generator yang dianggap sebagai bus utama karena merupakan bus yang
16 memiliki kapasitas daya yang paling besar. Oleh karena daya yang dapat disalurkan oleh bus ini besar, maka dari itu, pada bus ini hanya nilai tegangan dan sudut fasa yang bisa diatur, sedangakan besar daya aktif dan reaktifnya akan dicari dalam perhitungan. Sedangkan daya aktif dan daya reaktif yang harus dikompensasi merupakan hasil perhitungan. Berikut tipe-tipe bus pada sistem tenaga listrik serta nilai yang diketahui dan yang akan dihitung pada Tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Tipe Bus Dalam Sistem Tenaga Listrik
Tipe Bus Nilai yang diketahui Nilai yang dihitung
Bus Beban P, Q V, 𝛿
Bus Generator P, V Q, 𝛿
Bus Referensi V, 𝛿 P, Q
2.6 Ant Colony Optimization
Ant Colony Optimization (ACO) adalah salah satu dari beberapa optimasi meta-heuristik untuk menemukan solusi berdasarkan masalah perkiraan optimasi diskrit. Metode ini pertama kali diterapkan pada Travelling Salesman Problem (TSP) oleh M. Dorigo dan L. M. Gambardella [10]. Algoritma ini kemudian berhasil dikembangkan pada masalah optimisasi lainnya seperti masalah rute kendaraan dan masalah penugasan kuadratik.
Algoritma koloni semut terinspirasi dari perilaku alami koloni semut tentang bagaimana mereka menemukan sumber makanan dan membawa mereka kembali ke sarang dengan membangun formasi jejak yang unik. Pada tahun 2004, E.
Carpaneto dan G. Chicco [11] memperkenalkan metode pencarian koloni semut
17 untuk menyelesaikan masalah konfigurasi ulang jaringan. Pada tahun yang sama, Ching Tzong Su et al. [12] memperkenalkan pada global mengenai pembaruan aturan algoritma pencarian koloni semut. Mereka menyimpulkan dari penelitian, yang dilakukan bahwa hasil simulasi dengan algoritma koloni semut mempunyai rata-rata solusi yang lebih baik.
Gambar 2.5. Ilustrasi perjalanan semut mencari makanan
Pada dunia nyata, semut berkeliling secara acak, dan ketika menemukan makanan mereka kembali ke koloninya sambil memberikan tanda dengan jejak feromon. Feromon (bahasa Yunani: phero yang artinya pembawa, dan mone bermakna sensasi) adalah sejenis zat kimia yang berfungsi untuk merangsang dan memiliki daya pikat seksual pada jantan maupun betina. Zat ini berasal dari kelenjar endokrin dan digunakan oleh makhluk hidup untuk mengenali sesama jenis, individu lain, kelompok, dan untuk membantu proses reproduksi. Berbeda dengan hormon, feromon menyebar ke luar tubuh dan hanya dapat memengaruhi dan dikenali oleh individu lain yang sejenis (satu spesies).
Jika semut-semut lain menemukan jalur tersebut, mereka tidak akan bepergian dengan acak lagi, melainkan akan mengikuti jejak tersebut, kembali dan menguatkannya jika pada akhirnya merekapun menemukan makanan. Seiring
18 waktu, bagaimanapun juga jejak feromon akan menguap dan akan mengurangi kekuatan daya tariknya. Lebih lama seekor semut pulang pergi melalui jalur tersebut, lebih lama jugalah feromon menguap. Sebagai perbandingan, sebuah jalur yang pendek akan berbaris lebih cepat, dan dengan demikian kerapatan feromon akan tetap tinggi karena terletak pada jalur secepat penguapannya. Penguapan feromon juga mempunyai keuntungan untuk mencegah konvergensi pada penyelesaian optimal secara lokal. Jika tidak ada penguapan sama sekali, jalur yang dipilih semut pertama akan cenderung menarik secara berlebihan terhadap semut-semut yang mengikutinya. Pada kasus yang demikian, eksplorasi ruang penyelesaian akan terbatasi.
Oleh karena itu, ketika seekor semut menemukan jalur yang bagus (jalur yang pendek) dari koloni ke sumber makanan, semut lainnya akan mengikuti jalur tersebut, dan akhirnya semua semut akan mengikuti sebuah jalur tunggal. Ide algoritma koloni semut adalah untuk meniru perilaku ini melalui 'semut tiruan' berjalan seputar grafik yang menunjukkan masalah yang harus diselesaikan.
Algoritma optimisasi koloni semut telah digunakan untuk menghasilkan penyelesaian yang mendekati optimal pada masalah salesman yang melakukan perjalanan. Algoritma semut lebih menguntungkan daripada pendekatan penguatan tiruan (simulaten annealing) dan algoritma genetik saat grafik mungkin berubah secara dinamis; algoritma koloni semut dapat berjalan secara kontinyu dan menyesuaikan dengan perubahan secara waktu nyata (real time).
Langkah sederhana proses optimasi algoritma ACO dapat diuraikan sebagai berikut,
19 1. Tentukan jumlah semut N dan nilai diskret sebanyak p. Nilai variabel yang
dicari dinyatakan dalam
Xi = Xi1, Xi2, Xi3, …, Xip ; (i= 1,2,3,…, n) (2.7) Dimana n merupakan banyaknya variabel. Tentukan nilai feromon awal 𝜏𝑖𝑗1, set iterasi, iter=1.
2. a. Hitung probabilitas (Pij ) pemilihan ruas oleh semut 𝑃𝑖𝑗 = 𝜏𝑖𝑗
b. Ruas tertentu akan dipilih oleh semut k berdasarkan bilangan random yang dibangkitkan dalam range (0,1). Pemilihan ruas ini ditentukan dengan menggunakan lingkaran lotere (roulette-wheel selection).
3. a. Bangkitkan N bilangan random , , , ..., dalam range (0,1) tiap semut.
Tentukan nilai diskret yang mewakili ruas untuk semut k untuk variabel i dengan menggunakan bilangan random dari tahap 2 dan area probabilitas kumulatif dalam lingkaran lotere.
b. Ulangi tahap 3(a) untuk tiap variabel i=1,2,3,...,n.
c. Evaluasi nilai fungsi tujuan dengan cara memasukkan nilai yang sudah dipilih untuk semua variabel i=1,2,3,...,n oleh semut k, k=1,2,3,...,N; fk = f(X(k)); k=1,2,3,...,N. Tentukan lintasan terbaik dan terburuk diantara N ruas atau lintasan yang sudah dipilih oleh semut-semut yang berbeda.
𝑓𝑏𝑒𝑠𝑡 = 𝑚𝑖𝑛𝑘=1,2,3,…,𝑁{𝑓𝑘} (2.9) 𝑓𝑤𝑜𝑟𝑠𝑡= 𝑚𝑎𝑥𝑘=1,2,3,…,𝑁{𝑓𝑘} (2.10)
20 4. Uji konvergensi. Pada ACO konvergensi diartikan jika semua semut mengambil lintasan terbaik yang sama. Jika belum konvergensi, koloni semut akan kembali kesarang dan memulai pencarian makanan lagi. Set iterasi, iter
= iter + 1, dan melakukan update feromon untuk tiap ruas dengan persamaan:
𝜏𝑖𝑗𝑘(𝑖𝑡𝑒𝑟)= 𝜏𝑖𝑗(𝑜𝑙𝑑)+ ∆𝜏𝑘 (2.11)
Dimana 𝜏𝑖𝑗(𝑜𝑙𝑑) menunjukkan jumlah feromon dari iterasi sebelumnya yang tertinggal setelah penguapan
𝜏𝑖𝑗(𝑜𝑙𝑑) = (1 − 𝜌)𝜏𝑖𝑗(𝑖𝑡𝑒𝑟−1) (2.12) Tahap 2 hingga 4 diulang sampai proses konvergen yaitu ketika semua semut memilih lintasan terbaik yang sama atau berhenti setelah jumlah iterasi maksimum tercapai.
21 Mulai
Semut pergi mencari sumber makanan dengan menyebar secara acak
Semut menemukan makanan dan meninggalkan feromon sebagai jejak untuk kembali ke sarang
Semut lainnya mengikuti jejak feromon dari sumber makanan untuk kembali kesarang
Semut cenderung mengikuti jejak yang lebih pekat(dalam hal ini rute terpendek)
Semut terus mencari sumber makanan dengan melewati rute terpendek
Apakah ada sumber makanan lain ?
Membandingakan jumlah setiap sumber makanan dengan fungsi
fitness
Selesai Tidak Ya
Gambar 2.6 Diagram Alir Algoritma Ant Colony Optimization (ACO) Algoritma Ant Colony Optimization akan digunakan dalam tugas akhir ini sebagai metode yang digunakan dalam melakukan rekonfigurasi jaringan untuk mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan distribusi.
22 Tabel 2.2 Representasi Penggunaan Algoritma ACO
Algoritma Ant Colony Optimization Optimasi Rekonfigurasi Jaringan Jejak Pheromone Posisi tie Switch yang akan di pilih
sebagai jalur terbaik
Jumlah sumber makanan Jumlah bus beban yang akan direkonfigurasi
Fungsi Objektif Losses dan profil tegangan
Pada Tabel 2.2, dijelaskan bahwa jejak Pheromone direpresentasikan sebagai jalur swich mana yang akan dilalui atau dipilih agar mendapatkan jarak ideal. Jejak pheromone yang semakin tebal menandakan bahwa jalur tersebut memiliki nilai losses yang kecil atau jalur terdekat dengan beban. Sumber makanan direpresentasikan sebagai jumlah beban pada jaringan yang akan direkonfigurasi dan fungsi objektif direpresentasikan sebagai losses dan profil tegangan.
23
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian Skripsi ini dilakukan di Laboratorium Transmisi dan Distribusi Universitas Sumatera Utara . Penelitian ini dilaksanakan selama 3 (tiga) bulan.
3.2 Bahan dan Peralatan
Bahan berupa data yang diperlukan untuk melakukan penelitian ini berupa:
1. Single Line Diagran Sistem IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG)
2. Data Pembangkitan Energi Listrik 3. Data Konduktor
4. Data Beban
Peralatan yang digunakan berupa perangkat lunak (software) untuk simulasi Sistem IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) dan perancangan program Ant Colony Optimization (ACO) adalah sebagai berikut:
1. Software ETAP 12.6.0.
2. Software MATLAB R2013a.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Penelitian dimulai dengan melakukan studi literatur yang berupa buku, skripsi, dan jurnal-jurnal ilmiah untuk mendalami konsep rekonfigurasi jaringan distribusi serta Algoritma Ant Colony Optimization. Dari studi literatur diperoleh
24 definisi , tujuan dan metode rekonfigurasi jaringan dan peneliti juga memperoleh konsep, algoritma, dan diagram alir dari Algoritma Ant Colony Optimization serta penerapan nya untuk menyelesaikan rekonfigurasi jaringan. Pada skripsi ini, peneliti akan melakukan rekonfigurasi jaringan pada sistem jaringan distribusi IEEE 30 Bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG). Rekonfigurasi jaringan pada sistem akan dilakukan sebagai berikut :
1. Kasus dimana seluruh Distributed Generation (DG) tidak terhubung ke sistem dengan kondisi beban seimbang.
2. Kasus dimana seluruh Distributed Generation (DG) terhubung ke sistem dengan kondisi beban seimbang.
Untuk melakukan rekonfigurasi pada sistem dengan skenario diatas diperlukan beberapa data yaitu single line diagram sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) dengan keadaan sistem sesuai skenario yang disebutkan, data pembangkitan energi listrik, data konduktor dan data beban sesuai dengan masing – masing skenario. Dimana data – data secara rinci adalah sebagai berikut :
1. Single line diagram sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG)
Single line diagram dari sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) merupakan salah satu data yang diperlukan untuk melakukan rekonfigurasi. Dimana pada single line diagram terlihat konfigurasi awal dari sistem. Dari single line diagram juga terlihat sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) terdiri dari 30 bus, 29 Sectionalizing Switches,
25 4 tie switches dan 3 Distributed Generation (DG) yang beroperasi dengan tegangan nominal 33 kV. Untuk memudahkan pemrograman maka nomor switches yang terdapat pada sistem disamakan dengan nomor line dimana switch terletak pada sistem. Dan untuk mempercepat pengolahan data dan pemrograman, loop yang terbentuk oleh 4 tie switches yang terdapat pada sistem di kelompokkan masing – masing switch anggotanya. Kemudian kelompok loop yang terbentuk akan digunakan sebagai kemungkinan pilihan switches yang dapat dibuka ataupun ditutup untuk memperoleh solusi konfigurasi terbaik. Dimana pada masing – masing loop harus terdapat satu switch yang terbuka untuk menjaga sistem tetap radial. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.1.
26 Gambar 3.1 SLD IEEE 30 Bus dengan DG
2. Data Pembangkitan Energi Listrik
Data pembangkitan energi listrik oleh 3 Distributed Generation (DG) yang terdapat pada sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Data Distributed Generator (DG) Generator
ID No. Bus Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (MVar)
DG 1 19 8,5 5,3
DG 2 23 8,5 5,3
DG 3 11 8,5 5,3
27 3. Data Konduktor
Data konduktor yang terdapat pada sistem jaringan distribusi IEEE 30 bus ditunjukkan pada Tabel 3.2 berikut.
Tabel 3.2 Data Konduktor
Line Dari Bus Ke Bus Resistasi (Ω) Reaktansi (Ω)
28 4. Data Beban
Data beban yang digunakan oleh peneliti ditunjukkan pada Tabel 3.3 berikut.
Tabel 3.3 Data Beban Load Bus Data
3.4 Prosedur Penelitian
Berdasarkan data yang diperoleh peneliti memodelkan jaringan distribusi IEEE 30 bus yang terhubung dengan Distributed Generation (DG) sesuai dengan skenario - skenario yang disebutkan diatas pada software ETAP 16.0.0 dan melakukan simulasi load flow pada masing – masing skenario jaringan tersebut untuk mendapatkan nilai rugi – rugi daya dan jatuh tegangan yang ada pada sistem untuk dijadikan nilai patokan awal untuk masing – masing skenario. Setelahnya Peneliti kemudian mendesain program Ant Colony Optimization (ACO) sesuai dengan algoritma dengan studi literatur yang akan digunakan di software MATLAB R2013a. Diagram alir dari penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.2.
29
Mulai
Pengumpulan data
Pemodelan SLD IEEE 30 Bus di ETAP
Jalankan simulasi skenario konfigurasi awal
Mendesain program Ant Colony Optimization
Input Data dan Lakukan Konfigurasi
Diperoleh nilai rugi rugi dan profil tegangan pada dari
konfigurasi awal
Input data jaringan sesuai skenario
Jalankan program ACO
A
A
Diperoleh hasil dan melakukan pemodelan konfigurasi baru di
ETAP
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian
3.5 Variabel yang Diamati dan Disimulasikan
Adapun variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah sebagai
Adapun variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah sebagai