TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Rugi – rugi Pada Jaringan
Rugi – rugi pada jaringan dapat direpresentasikan berdasarkan gambar di bawah ini :
12 Gambar 2. 2. Representasi Losses
Dari gambar di atas dapat dinyatakan bahwa arus yang mengalir dari i ke j adalah :
��� = ��+��0 =������ − ���+��0�� (2.22)
Begitu pula sebaliknya, arus yang mengalir dari j ke I dapat dinyatakan dengan :
��� =−��+��0 =������ − ���+��0�� (2.23) Daya Semu yang terjadi pada konduktor adalah :
��� =��.��� (2.24)
��� = ��.���∗ (2.25)
Sedangkan rugi – rugi daya yang terjadi dari i ke j secara aljabar dapat ditulis sebagai :
���� = ��� +��� (2.26)
Dengan begitu, untuk menghitung nilai rugi – rugi secara keseluruhan dari jaringan dapat dihitung dengan menjumlahkan seluruh rugi – rugi yang diperoleh pada setiap saluran.
�� = ∑��=1 ��� �=�+1
13 2.3 Impedansi Seri pada Jaringan
2.3.1 Resistansi
Resistansi arus DC pada konduktor dapat dihitung dengan rumus :
�� =��
� � (2.28)
dimana :
ρ = resistivitas konduktor l = panjang konduktor
A= luas penampang dari konduktor
Pada kenyataannya, ada beberapa satuan yang digunakan dalam perhitungan resistansi. Contohnya, dalam satuan international, panjang dalam meter, luas penampang dalam meter kuadrat, dan ρ dalam ohm-meter. Sedangkan dalam kelistrikan Amerika, ρ diukur dalam ohm circular mils per kaki, panjang penghantar dalam kaki, dan luas penampang dalam circular mils.
2.3.2 Induktansi
Pada sistem tiga fasa, jarak antar jari – jari konduktor Dab, Dbc, Dca, biasanya tidak sama. Untuk beberapa konfigurasi konduktor, nilai rata – rata dari induktansi dan kapasitansi dapat ditemukan dengan representasi sistem dengan sebuah jarak equilateral ekuivalen. Jarak equilateral tersebut dihitung dengan rusmus :
��� = �� = (��� ��� ���)13 (2.29)
Pada kenyataannya, saluran biasanya ditransposed seperti pada Gambar 2.3 berikut ini :
14 Nilai induktansi per fasa dapt dihitung :
�� = 2 × 10−7ln����
� ℎ/� (2.30)
Dan reaktansi induktif perfasa adalah :
�� = 0.1213 ln���� �Ω/mi (2.31) Dab Dca Dbc Conductor c Conductor c Conductor c Conductor b Conductor b Conductor b Conductor a Conductor a Conductor a
15 2.4 Distributed Generation
2.4.1 Definisi dari Distributed Generation (DG)
Distributed Generation(DG) mempunyai definisi-definisi yang berbeda menurut beberapa standar yang dikeluarkan. DG merupakan setiap teknologi pembangkit tenaga listrik yang menghasilkan daya di atau dekat dari lokasi beban, baik terhubung kepada sistem distribusi, terhubung langsung kepada pelanggan, atau keduanya. DG juga dapat didefinisikan sebagai pembangkitan listrik oleh fasilitas pembangkit yang lebih kecil dari pembangkit utama sehingga memungkinkan interkoneksi pada setiap titik di sistem kelistrikan.
Beberapa definisi umum yang digunakan untuk menjelaskan DG berdasarkan ukuran daya pembangkit, yaitu [4] :
1. The Electric Power Research Institute menyatakan bahwa DG sebagai pembangkitan tenaga listrik dengan daya beberapa KW hingga 50 MW 2. Berdasarkan kepada The Gas Research Institute, DG mempunyai daya
di antara 25 KW dan 25 MW
3. Preston dan Rastler mendefinisikan ukuran dari DG dari beberapa KW hingga lebih dari 100 MW
4. CIGRE mendefinisikan DG sebagai pembangkit kecil dengan ukuran 50 KW hingga 100 MW.
2.4.2 Rating dari Distributed Generation (DG)
Adapun pembagian jenis DG berdasarkan ukuran pembangkitan dapat dibedakan menjadi 4, yaitu [4]:
a. Micro yaitu DG dengan ukuran 1 Watt hingga 5 KW b. Small yaitu DG dengan ukuran 5 KW hingga 5 MW
16 c. Medium yaitu DG dengan ukuran 5 MW hingga 50 MW
d. Large yaitu DG dengan ukuran 50 MW hingga 300 MW
Beberapa penulis menyatakan bahwa pembangkit dengan rating diantara 1 kW dan 1 MW didefinisikan sebagai dispersed generation.
2.4.3 Teknologi dari Distributed Generation (DG)
DG dapat dibedakan berdasarkan energi utama yang digunakan, yaitu:
2.4.3.1 Internal Combustion Engines (ICE)
ICE merupakan salah satu teknologi yang umum digunakan untuk DG. ICE merupakan contoh DG dengan biaya modal rendah dan ukuran yang besar, dari beberapa kW hingga MW. ICE juga memiliki efisiensi dan keandalan operasi yang tinggi. Karakteristik ini dikombinasikan dengan kemampuan mesin untuk memulai kerja yang cepat selama terjadi pemadaman. Hal ini membuat ICE menjadi pilihan utama dalam keadaan darurat atau menjadi cadangan daya listrik[5]
Kelemahan utama dari ICE adalah:
• Biaya perawatan (maintenance) dan bahan bakar yang tinggi (tertinggi di antara teknologi DG lain)
• Emisi NOX yang tinggi (tertinggi di antara teknologi DG lain)
• Tingkat kebisingan yang tinggi
2.4.3.2. Turbin Gas
Turbin gas dengan segala ukuran dewasa ini telah luas digunakan. Turbin gas ukuran kecil 1-20 MW umum digunakan dalam aplikasi Combined Heat and Power (CHP). Turbin gas kecil ini khususnya sangat berguna ketika dibutuhkan
17 uap dengan temperatur yang tinggi. Biaya perawatan dan emisi yang dihasilkan oleh turbin gas sedikit lebih rendah dibandingkan dengan ICE. Tetapi tingkat kebisingan untuk turbin gas masih tergolong tinggi[5].
2.4.3.3. Combined Cycle Gas Turbines (CCGT)
Pada CCGT, campuran udara pembuangan sisa bahan bakar bertukar energi dengan air di boiler untuk menghasilkan uap air yang digunakan untuk menggerakkan turbin uap. Pergerakan turbin uap bertujuan untuk mengubah energi gerak tersebut menjadi tambahan energi listrik pada generator. Kemudian, aliran uap dari turbin mengalami kondensasi dan kembali ke boiler.
Teknologi CCGT menjadi cukup populer dikarenakan efisiensi yang tinggi. Namun, instalasi turbin gas di bawah 10 MW umumnya bukan merupakan combined-cycle [5].
2.4.3.4. Microturbines
Microturbines menghasilkan daya ac dengan frekuensi tinggi. Sebuah inverter daya digunakan untuk mengubah frekuensi ini ke dalam kisaran frekuensi yang dapat digunakan. Unit individu dari microturbines berkisar dari 30-200 kW. Tetapi beberapa microturbines dapat digabungkan menjadi beberapa unit (multiple unit). Temperatur pembakaran yang rendah membuat emisi NOX menjadi sangat rendah. Microturbines juga menghasilkan tingkat kebisingan yang lebih rendah dibandingkan teknologi pembangkit lain yang memiliki ukuran sama. Kebanyakan Microturbines menggunakan gas alam. Penggunaan energi terbarukan seperti ethanol sangat memungkinkan untuk digunakan. Kekurangan utama dari microturbines adalah biaya bahan bakar yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan ICE[5].
18 2.4.3.5. Fuel Cells
Fuel cells merupakan peralatan elektrokimia yang merubah energi kimia dari sebuah bahan bakar menjadi energi yang dapat digunakan (listrik dan panas) tanpa pembakaran.
Fuel cells menghasilkan listrik dengan efisiensi yang tinggi hingga 40-60% dengan tingkat emisi yang rendah dan beroperasi tanpa kebisingan yang berarti. Hal ini yang menjadi keuntungan utama dari fuel cells. Tantangan utama dalam pengembangan fuel cells adalah biaya investasi yang tinggi[5].
2.4.3.6 Solar Photovoltaic (PV)
Sistem Photovoltaic (PV) melibatkan perubahan langsung dari cahaya matahari menjadi listrik. Penerapan dari sistem PV sangat didukung dengan ketersediaan sinar matahari sepanjang hari, siklus kerja yang lama, perawatan yang mudah, biaya operasi yang rendah, ramah lingkungan, serta waktu untuk mendesain, menginstal, dan kemampuan untuk memulai kerja yang cepat. Umumnya modul individu PV mempunyai kisaran daya dari 20 W hingga 100 kW. Beberapa penghalang untuk sistem PV yaitu biaya instalasi PV yang relatif tinggi dibandingkan teknologi DG lain[5].
2.4.3.7. Tenaga Angin
Tenaga angin memainkan peran yang penting dalam pembangkitan listrik dari energi terbarukan. Tantangan utama dari teknologi tenaga angin adalah penyaluran listrik yang masih sering terputus dan keandalan jaringan. Hal ini dikarenakan teknologi tenaga angin memanfaatkan kekuatan alam yang tidak bisa hadir sepanjang waktu. Tantangan lain dalam pengembangan teknologi ini adalah ketersedian pembangkit tersebut dikarenakan lokasi terbaik untuk pembangunan
19 teknologi ini adalah pada daerah terpencil tanpa akses ke jaringan transmisi yang sesuai[5].
2.4.3.8 Small Hydropower (SHP)
Small Hydropower (SHP) umumnya digunakan untuk menunjukkan tenaga air dengan kapasitas daya kurang dari 10 MW. Istilah lain yang sering digunakan adalah mini hydropower dengan kapasitas di antara 100 KW dan 1 MW dan micro hydropower dengan kapasitas di atas 100 KW[5].
2.4.3.9 Solar Thermal
Sistem solar thermal menghasilkan listrik dengan mengkonsentrasikan cahaya matahari yang datang dan kemudian memerangkap panas dari cahaya matahari tersebut yang digunakan untuk menaikkan temperatur cairan ke derajat temperatur yang sangat tinggi untuk menghasilkan uap air dan menghasilkan listrik[5].
Pengembangan konsentrasi cahaya matahari sekarang memungkinkan pembangkitan daya listrik dari beberapa kilowatt hingga ratusan megawatt.
2.4.3.10. Panas Bumi
Energi panas bumi tersedia sebagai panas yang diemisikan dari dalam bumi, biasanya dalam bentuk air panas atau uap. Pembangkit listrik tenaga panas bumi membutuhkan biaya modal yang tinggi tetapi dengan biaya operasi yang rendah. Teknologi panas bumi ini juga ramah lingkungan tanpa ada emisi CO2selama beroperasi[5].
20 2.4.3.11. Dampak dari Distributed Generation yang Terpasang Pada Jaringan. Terpasangnya Distributed Generation pada jaringan menyebabkan beberapa dampak yang perlu diperhatikan yaitu faktor perubahan arah aliran daya, rugi – rugi daya pada saluran, dan perubahan profil tegangan pada saluran.
Apabila sebuah jaringan distribusi mendapatkan suplai tegangan dari sebuah pembangkit besar, maka aliran daya yang terjadi adalah aliran daya satu arah dari pembangkit besar tersebut menuju ke beban. Namun dengan adanya Distributed Generation, maka aliran daya tidak dapat dianggap bergerak pada satu arah lagi pada beberapa lokasi. Hal ini disebabkan karena adanya dua sumber daya yang terpasang dalam satu jaringan[5].
21 Gambar 2. 5. Aliran Daya Dua Arah
Akibat dari perubahan pola aliran daya yang terjadi pada saluran, mengakibatkan perubahan nilai arus yang mengalir pada jaringan distribusi. Sehingga terjadi perubahan nilai rugi – rugi daya pada jaringan yang disebabkan oleh resistansi dari penghantar, serta besar arus yang melalui penghantar tersebut. Dengan bertambah besarnya daya yang disalurkan dari sebuah sumber daya ke beban melalui sebuah penghantar, maka penghantar tersebut akan menghantarkan arus yang lebih besar, sehingga rugi – rugi pada penghantar pun lebih besar. Sehingga, perubahan pola aliran daya akibat interkoneksi Distributed Generation pada jaringan distribusi dapat berdampak bertambahnya nilai rugi – rugi pada jaringan. Akibat bertambahnya daya yang mengalir pada jaringan, maka akan menyebabkan naiknya tegangan pada wilayah – wilayah tertentu pada saluran. Maka dari itu dibutuhkan juga pengaturan tegangan yang tepat sehingga beban – beban dapat terlayani dengan baik.
22 2.5 Artificial Bee Colony
Artificial Bee Colony (ABC) biasanya disebut juga dengan Metode Koloni Lebah. Karaboga, seorang Ilmuwan Jepang mendasarkan metode koloni lebah ini berdasarkan cara kebiasaan lebah dalam mencari makanan dan digunakan sebagai metode untuk menyelesaikan permasalahan optimasi numerik.
Adapun kebiasaan dari lebah dalam bekerja dapat dijelasakan sebagai berikut [6]:
Pada dasarnya terdapat 3 komponen esensial yang dibentuk oleh lebah dalam mencari makanan, yaitu : sumber makanan, pekerja sumber makanan, dan bukan pekerja sumber makanan.
Sumber makanan merupakan objek yang dicari oleh lebah. Banyak faktor yang ditentukan untuk memilih sumber makanan bagaimana yang baik untuk dipilih, misalnya faktor aksesibilitas tempat makanan, banyak atau tidaknya sumber makanan, dan sebagainya.
Pekerja sumber makanan. Mereka adalah pekerja yang mencari informasi dari apa yang terjadi pada letak sumber makanan. Mereka juga adalah lebah pekerja yang bertugas sebagai pengumpul bahan makanan. Dalam hal ini, pekerja sumber makanan bertugas menyimpulkan informasi yang diperoleh pada tempat sumber makanan. Informasi yang diberikan bisa berupa jarak, arah, probabilitas, dan sebagainya.
Bukan pekerja sumber makanan dibagi atas dua jenis, yaitu :
• Scout : adalah lebah yang ditugaskan untuk mencari tempat sumber makanan baru yang berada di sekita sarang.
23
• Onlookers : adalah lebah yang bertugas menunggu di sarang, dan menetapkan sumber makanan mana yang akan dieksekusi untuk diambil, berdasarkan informasi dari scout dan pekerja sumber makanan.
Antara lebah yang satu dengan yang lainnya harus saling memberikan informasi dalam menentukan tempat mana yang merupakan sarana makanan yang terbaik. Mereka menggunakan cara dengan menari pada dancing area, yang disebut dengan Waggle Dance.
Pekerja sumber makanan men-share informasi dengan memberitahukan fakta - fakta tentang lokasi sumber makanan melalui waggle dance. Sebuah on-looker pada lantai dansa akan melihat banyak kemungkinan yang diberikan oleh lebah – lebah pekerja sumber makanan, dimana on-looker harus memilih dan memutuskan sumber makanan mana yang paling baik untuk dikunjungi dan diambil sumber makanannya.
Adapun tahapan yang dilakukan oleh lebah dalam menentukan tempat makanan adalah [6]:
1. Mengirim lebah scout ke sumber makanan,
2. Mengirim lebah pekerja menuju sumber makanan dan mengidentifikasikan jumlah nektar yang ada.
3. Lebah – lebah pekerja menghitung nilai probabilitas dan menentukan sumber makanan yang baik berdasarkan syarat yang ditentukan
4. Menghentikan proses pencarian makanan, apabila sumber makanan telah habis. 5. Kemudian lebah scout dikirim untuk mencari tempat sumber makanan baru. 6. Mengulang proses 2 sampai 5 apabila syarat nomor 3 belum tercapai.
24 Adapun secara sederhana, tahapan – tahapan di atas dapat dibentuk dalam bentuk flowchart pada Gambar 2.5 di bawah ini :
Gambar 2. 6. Flowchartbee colony algoritma dalam penentuan titik interkoneksi TIDAK
Lebah scout menuju ke sumber makanan
Lebah pekerja menuju sumber makanan Mulai
Selesai
Menghitung jumlah nektar yang ada
Apakah ada sumber makanan lain ?
Fitness Function Objektif Function Sumber Makanan Habis
25 BAB III