BAB 4 SIMULASI DAN ANALISIS
4.2 Pengujian Program Batas Keamanan Sistem
Batas keamanan yang dibuat dalam Tugas Akhir ini adalah batas
ramp rate dan kontingensi. Dalam Pengujian program batas keamanan
sistem, pertama dilakukan validasi. Validasi ini untuk membandingkan hasil AC-DOPF dengan metode Sequential Quadratic Programming dan AC OPF Matpower secara individual. Setelah melewati validasi, akan dilakukan tes validasi ramp rate. Pada tahap ini dilakukan dengan membatasi penurunan atau kenaikan daya pembangkitan setiap generator pada jam ke-t sampai t+1. Untuk melihat kenaikan atau penurunan daya, beban yang digunakan memiliki selisih yang cukup besar setiap jamnya. Tahap terakhir dalam pengujian program batas keamanan adalah mensimulasikan kondisi kontingensi pada sistem. Pada kondisi kontingensi ini juga ditambahkan batasan ramp rate yang besarnya adalah seperlimakali saat normal untuk melindungi sistem.
4.2.1 Validasi
Validasi ini bertujuan untuk membandingkan hasil AC-DOPF dengan metode Sequential Quadratic Programming dan AC OPF Matpower secara individual. Validasi ini dilakukan dengan membandingkan hasil dari 2 level beban yang berbeda. Data level beban yang digunakan dapat dilihat pada tabel 4.4.
Pada awal simulasi AC-DOPF ini tidak ada batasan ramp rate dan simulasi dilakukan saat kondisi normal. Hasil simulasi dapat dilihat pada tabel 4.5. Dari hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai sudut tegangan (𝜃), tegangan (V), daya aktif (P), daya reaktif (Q), total pembangkitan, dan biaya AC-DOPF sama dengan hasil simulasi AC OPF secara individual. Dapat disimpulkan bahwa program AC-DOPF dengan metode Sequential Quadratic Programming dapat digunakan untuk perhitungan Aliran Daya Optimal arus bolak-balik dengan baik.
Tabel 4.4 Data Level Beban untuk Validasi
Jam ke-
Beban (MW) Total
(MW) Bus 5 Bus 7 Bus 9
1 110 120 125 355
36
Tabel 4.5 Perbandingan hasil AC-DOPF dan AC OPF
Variabel Output ACOPF AC-DOPF
Jam 1 Jam 2 Jam 1 Jam 2
θ1 0 0 0 0 θ2 5.15 5.697 5.15 5.697 θ3 3.075 3.254 3.075 3.254 θ4 -2.823 -3.33 -2.823 -3.33 θ5 -4.974 -5.869 -4.974 -5.869 θ6 0.112 -0.116 0.112 -0.116 θ7 -1.934 -2.459 -1.934 -2.459 θ8 0.865 0.58 0.865 0.58 θ9 4.93 -5.835 4.93 -5.835 V1 1.1 1.1 1.1 1.1 V2 1.099 1.1 1.099 1.1 V3 1.088 1.094 1.088 1.094 V4 1.093 1.088 1.093 1.088 V5 1.081 1.072 1.081 1.072 V6 1.1 1.1 1.1 1.1 V7 1.088 1.083 1.088 1.083 V8 1.1 1.096 1.1 1.096 V9 1.071 1.059 1.071 1.059 P1 102.83 120.66 102.83 120.66 P2 150.54 172.14 150.54 172.14 P3 105.58 120.7 105.58 120.7 Q1 15 26.92 15 26.92 Q2 3.45 13.86 3.45 13.86 Q3 -19.42 -7.97 -19.42 -7.97 Total Daya (MW) 358.94 413.5 358.94 413.5 Total Biaya ($) 6340.18 7920.47 6340.18 7920.47 4.2.2 Analisis Kontingensi
Analisis kontingensi sangat penting dalam pembahasan aliran daya optimal dengan batas keamanan sistem. Analisis ini dilakukan pada setiap saluran. Saluran yang memiliki dampak yang besar pada sistem dapat
37
terlihat dari total biaya pembangkitan yang dihasilkan. Biaya pembangkitan yang paling tinggi menandakan bahwa kontingensi pada saluran tersebut memberikan efek yang besar terhadap sistem saat kondisi kontingensi.
Hasil simulasi ditunjukkan pada tabel 4.6. Dari simulasi tersebut dapat dilihat bahwa saluran yang memiliki dampak terbesar pada sistem modifikasi IEEE 9 bus ini, dampak yang besar adalah saluran 7. Selanjutnya, saluran 7 akan dipakai sebagai saluran yang memiliki setengah kali kapasitas dan dua kali impedansi saluran saat kondisi normal.
Tabel 4.6 Daftar dampak kontingensi sistem IEEE 9 bus
Saluran From Bus To Bus Biaya ($)
1 1 4 6482.1 2 4 5 6557.9 3 5 6 6898.9 4 3 6 6814.3 5 6 7 6700.9 6 7 8 6735.7 7 8 2 7291.4 8 8 9 7235.5 9 9 4 6494.4
4.2.3 Pengujian Program Ramp rate
Pada bagian ini, program AC-DOPF tahap validasi ditambahkan dengan batasan ramp rate. Batasan ini akan membatasi kenaikan atau penurunan daya setiap generator pada jam t ke jam t +1. Analisis simulasi dilakukan dengan membandingkan selisih daya pembangkitan setiap generator saat menggunakan ramp rate dan saat tidak menggunakan ramp
rate dengan total simulasi selama 6 jam. Analisis juga dilakukan dengan
membandingkan total biaya sistem saat menggunakan ramp rate dan saat tidak menggunakan ramp rate.
Tabel 4.7 Profil beban untuk validasi ramp rate
Jam ke- 1 2 3 4 5 6
38
Tabel 4.8 Daya pembangkitan tanpa batasan ramp rate
Pembangkit Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
G1 102.83 135.04 166.36 126.64 147.18 114.7 G2 150.54 189.44 211.48 179.34 203.83 164.94 G3 105.57 132.84 152.64 125.75 142.96 115.65
Tabel 4.9 Daya pembangkitan dengan batasan ramp rate
Pembangkit Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
G1 104.93 134.93 164.93 134.93 145.95 115.95 G2 149.38 189.38 209.19 174.3 204.38 164.38 G3 104.57 133.01 156.4 122.23 143.69 114.92
Tabel 4.10 Perubahan daya pembangkitan tanpa batasan ramp rate
Pembangkit
Ramp rate
(MW)
Perubahan daya antara jam-
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6
G1 30 32.21 31.32 -39.72 20.54 -32.48
G2 40 38.9 22.04 -32.14 24.49 -38.89
G3 35 27.27 19.8 -26.89 17.21 -27.31
Tabel 4.11 Perubahan daya pembangkitan dengan batasan ramp rate
Pembangkit
Ramp rate
(MW)
Perubahan daya antara jam-
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6
G1 30 30 30 -30 11.02 -30
G2 40 40 19.81 -34.89 30.08 -40
G3 35 28.44 23.39 -34.17 21.46 -28.77
Tabel 4.12 Perbedaan total biaya pembangkitan
Menggunakan ramp rate? Biaya Total pembangkitan
Ya 54208.5350
39
Pada tabel 4.7 adalah data level beban yang digunakan untuk membuktikan fungsi program ramp rate. Tabel 4.8 dan 4.9 menunjukkan hasil simulasi pembangkitan daya setiap generator. Dari hasil ini kemudian dihitung selisih pembangkitan pada jam t+1 dengan jam ke-t. Selisih pembangkitan tiap jam dapat dilihat pada tabel 4.10 dan 4.11.
Dari perhitungan ini dapat dilihat bahwa program dengan batasan
ramp rate ini dapat berjalan dengan baik saat kenaikan maupun
penurunan beban. Dari segi biaya, menggunakan batasan ramp rate membuat total biaya pembangkitan menjadi lebih mahal karena batasan ini memaksa generator untuk tidak menaikkan atau menurunkan daya pembangkitan melebihi batasan yang telah ada seperti pada tabel 4.11.
4.2.4 Pengujian Program Kontingensi
Tahap ini dilakukan dengan memberikan kontingensi pada sistem. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah saat terjadi kontingensi sistem dapat mempertahankan batasan yang telah dibuat. Kondisi kontingensi dianalisis saat terjadi kontingensi pada saluran yang memiliki dampak terbesar saat terjadi kontingensi. Seperti yang telah dijelaskan pada subbab 4.2.2, dampak terbesar pada kondisi kontingensi terjadi pada saluran ke-7. Level beban untuk kondisi kontingensi ini diambil dari profil beban sistem IEEE 9 bus pada gambar 4.2. Level beban yang digunakan adalah selama 6 jam.
Dari tabel 4.14 dan 4.15 dapat dilihat perbedaan antara pembangkitan kondisi normal tanpa kontingensi dan dengan mempertimbangkan kontingensi. Saat mempertimbangkan kontingensi, pembangkitan generator saat kondisi normal akan menyesuaikan dengan daya pembangkitan saat kontingensi yang bernilai lebih tinggi yang dapat dilihat pada tabel 4.16. Sehingga re-dispatch saat terjadi kontingensi tidak terjadi pelanggaran pada batasan ramp rate. Perubahan daya pembangkitan normal ke kontingensi dapat dilihat pada tabel 4.17. Ramp
rate pada kondisi ini adalah seperlima kali dari kondisi normal karena
pada saat kontingensi sistem harus cepat menanggapi kondisi kontingensi. Perbandingan total biaya dapat dilihat pada tabel 4.18. saat mempertimbangkan kondisi kontingensi, daya pembangkitan generator menjadi lebih tinggi sehingga biaya pembangkitan menjadi lebih mahal sampai 4,7% dibandingkan dengan kondisi normal tanpa kontingensi. Hal ini terjadi karena saat kontingensi, prioritas utama adalah keamanan sistem sehingga aspek ekonomi diabaikan pada kondisi ini.
40
Tabel 4.13 Level beban untuk validasi kontingensi
jam ke- 1 2 3 4 5 6
Total beban 355 408.25 426 436.65 418.9 408.25
Tabel 4.14 Daya pembangkitan kondisi normal tanpa kontingensi
Pembangkit Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
P1 131.44 136.26 138.68 135.05 130.24 127.84 P2 185.11 190.87 193.75 189.43 183.67 180.79 P3 129.8 133.85 135.88 132.84 128.79 126.77
Tabel 4.15 Daya pembangkitan kondisi normal dengan kontingensi
Pembangkit Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
P1 158.49 166.27 170.19 164.33 156.53 152.65 P2 132.93 132.93 132.93 132.93 132.93 132.93 P3 154.18 160.95 164.31 159.25 152.5 149.12
Tabel 4.16 Daya pembangkitan kondisi kontingensi
Pembangkit Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
P1 162.43 170.33 174.33 168.36 160.41 156.54 P2 124.93 124.93 124.93 124.93 124.93 124.93 P3 158.26 164.94 168.25 163.27 156.63 153.22
Tabel 4.17 Perubahan daya pembangkitan normal ke kontingensi
Pemba-ngkit
Ramp rate
Daya pembangkitan pada jam ke-
1 2 3 4 5 6
P1 6 3.94 4.06 4.14 4.03 3.88 3.89
P2 8 -8 -8 -8 -8 -8 -8