Perencanaan Smartgrid Jaringan Listrik Sumbagut 150 Kv Menggunakan Simulink Matlab

(1)

PERENCANAAN SMARTGRID JARINGAN LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON

NIM : 100402087

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERENCANAAN SMARTGRID _{JARINGAN LISTRIK}

SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Oleh :

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON NIM : 100402087

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 08 Bulan April Tahun 2015 di depan penguji :

1. Ketua Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. ………

2. Anggota Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T. ………

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Yulianta Siregar, S.T., M.T.) NIP : 19780709 200912 1 001

Diketahui Oleh:

(3)

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERENCANAAN SMARTGRID _{JARINGAN LISTRIK}

SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Oleh :

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON 090402001

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 08 Bulan April Tahun 2015 di depan penguji :

1. Ketua Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane, M.T.

2. Anggota Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T.

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Yulianta Siregar, S.T., M.T.) NIP : 19780709 200912 1 001

Diketahui Oleh:

(4)

i

ABSTRAK

Jaringan listrik konvensional yang digunakan saat ini memiliki beberapa kekurangan

dalam pengoperasiannya. Jaringan listrik saat ini kurang memperhatikan efisiensi dalam

pengoperasiaan pembangkit – pembangkit yang ada. Kekurangan yang lain adalah tidak

adanya informasi aliran daya yang pasti serta kurang ekonomisnya biaya mulai dari

pembangkitan sampai dengan penyaluran energi listrik. Dengan adanya kekurangan –

kekurangan yang dimiliki sistem konvensional ini, maka sudah sebaiknya sistem kelistrikan

saat ini menggunakan konsep smartgrid. Smartgrid merupakan sebuah penamaan terhadap

sistem kelistrikan yang menggunakan perkembangan teknologi, sehingga nantinya

didapatkan sistem yang baik, otomatis dan efisien dalam pengoperasiannya. Sebelum

membangun sistem ini, maka perlu dibuat suatu rancangan sistem smartgrid yang

menggunakan bantuan software.

Perencanaan smartgrid yang akan dirancang adalah sistem smartgrid jaringan listrik

SUMBAGUT 150 kV. Dari percobaan yang dibuat dengan mengubah beberapa parameter

daya beban, didapatkan persen rugi – rugi jaringan terkecil adalah pada keadaan 10% beban

puncak yaitu sebesar 12,64% dari daya yang dibangkitkan dan hanya dua pembangkit yang

beroperasi, sedangkan persen rugi – rugi terbesar pada jaringan adalah pada keadaan 95 %

beban puncak yaitu sebesar 17,65% dari daya yang dibangkitkan. Dari percobaan tersebut

juga didapatkan tegangan terendah yang terbaca pada bus beban gardu adalah sebesar

135,581 kV pada gardu Rantau Prapat dalam keadaan 95% beban puncak. Dari perencanaan

dan percobaan yang dilakukan dalam tugas akhir ini, maka didapatkan sistem yang

terotomatisasi dengan memperhatikan keefisienan dari segi pembangkitan dan keandalan

dari segi tegangan.

(5)

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan

karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir ini berjudul ”Perencanaan Smartgrid Jaringan Listrik SUMBAGUT

150 kV Menggunakan Simulink Matlab” yang penulis susun sebagai salah satu

syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapat bantuan dan

dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih

kepada:

1. Keluarga tercinta: Papi Sudung Simbolon, Mama Rosmawati Sinurat, kakak saya

Fitriani Christien Simbolon dan adik saya Hardidrah Simbolon atas segala kasih

sayang, doa, dukungan, kesabaran, dan pengertiannya.

2. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir atas

segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selaku Dosen Wali penulis atas segala

bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani kegiatan

akademik.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T.

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

(6)

3 5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah membekali

penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.

6. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas segala

bantuan dan dukungannya.

7. Teman-teman di Departemen Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010

atas dukungan, doa, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.

Juga penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu

namun tidak dapat penulis sebutkan satu per satu disini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk

itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan kritik yang

sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi

siapapun yang membutuhkannya.

Medan, Februari 2015

(7)

4

Rumusan Masalah ... 3

Tujuan Penulisan ... 3

Batasan Masalah ... 3

Metodologi Penulisan ... 4

Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI ... 6

Sistem Tenaga Listrik ... 6

Studi Aliran Daya ... 7

Jaringan Listrik Sumatera Bagian Utara ... 8

Pembangkit Tenaga Listrik ... 9

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ... 10

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) ... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ... 12

Smartgrid... 13

Komunikasi Data dan Jaringan Komputer ... 15

(8)

5

BAB III PERENCANAAN SMARTGRID SISTEM

TENAGA LISTRIK ... 23

Skema Sistem Smartgrid Jaringan Listrik ... 23

Perancangan Sistem Komunikasi ... 24

Perancangan Sistem Kontrol dan Automasi ... 27

Perancangan Smartgrid Sistem Tenaga Listrik ... 29

BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL SIMULASI ... 34

Tampilan Sistem Smartgrid dan Panel Monitoring ... 34

Pelaksanaan Sistem Kontrol Untuk Optimasi Daya dan Tegangan ... 37

Analisa Daya dan Tegangan Pada Simulasi ... 41

BAB V PENUTUP ... 50

Kesimpulan ... 50

Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

(9)

6

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Diagram Alur Konsep Smartgrid Jaringan Tenaga Listrik ... 14

Gambar 2.2 : Blok Diagram Sistem Komunikasi Data ... 17

Gambar 2.3 : Blok Diagram RTU sederhana ... 21

Gambar 3.1 : Skema Smartgrid Jaringan Listrik ... 23

Gambar 3.2 : Diagram Alir Lapisan Protokol TCP ... 26

Gambar 3.3 : Data Beban Sumatera Bagian Utara 150 kV ... 31

Gambar 3.4 : Diagram Alir Smartgrid Jaringan Listrik ... 33

Gambar 4.1 : Sistem Komunikasi Pada Bus Beban ... 34

Gambar 4.2 : Sistem Komunikasi Pada Bus Generator ... 35

Gambar 4.3 : Sistem Kontrol Pada Bus Generator ... 35

Gambar 4.4 : Tampilan Data Gardu Pada Panel Monitoring ... 36

Gambar 4.5 : Tampilan Data Pembangkit Pada Panel Monitoring ... 37

Gambar 4.6 : Profil Tegangan Bus Beban pada 10% Beban Puncak ... 42

(10)

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Pembangkit Listrik Tenaga Uap di SUMBAGUT ... 10

Tabel 2.2 : Pembangkit Listrik Tenaga Gas di SUMBAGUT ... 11

Tabel 2.3 : Pembangkit Listrik Tenaga Air di SUMBAGUT ... 12

Tabel 3.1 : Urutan Prioritas Pengoperasian Pembangkit ... 28

Tabel 3.2 : Data Pembangkit di Sumatera Bagian Utara ... 30

Tabel 4.1 : Keadaan Pembangkit Pada Beban Puncak ... 39