EVALUASI KESTABILAN TEGANGAN SISTEM JAWA BALI 500KV MENGGUNAKAN METODE CONTINUATION POWER FLOW (CPF)

EVALUASI KESTABILAN TEGANGAN SISTEM JAWA BALI

500KV MENGGUNAKAN METODE CONTINUATION

POWER FLOW (CPF)

Dosen Pembimbing ;

Prof.Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT. Dr. Eng. Rony Seto Wibowo, ST., MT.

Agiesta Pradios Ayustinura 2209100154

Pendahuluan

Tujuan penelitian

• Menentukan nilai titik kritis (lambda maksimum) pada setiap skenario penambahan beban.

• Mengetahui bus mana saja yang terlemah dalam mempertahankan kestabilannya.

• Mengetahui nilai beban aktif maksimum yang dapat ditanggung oleh masing-masing bus.

Batasan masalah

• Metode yang digunakan adalah continuation power flow

• Simulasi dilakukan menggunakan software Matlab, dan validasi menggunakan toolbox Matpower 4.1

• Model sistem tenaga yang digunakan Jawa Bali 500kV

• Penambahan beban dilakukan pada satu-persatu bus beban dengan asumsi bus yang lain dianggap konstan.

• Beban yang dinaikkan adalah beban aktif.

Voltage collapse

(runtuh tegangan)

Kestabilan tegangan terganggu Kondisi kritis

Meningkatnya beban aktif dan reaktif

Kebutuhan daya konsumen fluktuatif

Kestabilan tegangan

• Kemampuan sistem tenaga listrik untuk kembali pada kondisi

awal kesetimbangan yang beroperasi pada kondisi normal dan

memperoleh kembali titik keseimbangan setelah terjadi

gangguan.

• Masalah kestabilan berhubungan dengan singularitas pada

aliran daya.

Persamaan continuation power flow

ΔP_i = P_Gi(λ) – P_Li(λ) – P_Ti = 0 ΔQ_i = Q_Gi – Q_Li(λ) – Q_Ti = 0 Dimana ; P_Li(λ) = P_Li0 (1 + λ) Q_Li(λ) = Q_Li0 (1 + λ) 0 ≤ λ ≤ λ_kritis

Continuation Power Flow (CPF)

• CPF adalah metode untuk menganalisis kestabilan tegangan steady state akibat penambahan beban secara terus menerus. Penambahan beban secara terus menerus ini dapat berujung runtuh tegangan (voltage collapse). Oleh karena itu guna menghindari runtuh tegangan digunakan metode continuation power flow.

Continuation Power Flow (CPF)

Prediktor & Korektor

Prediktor merupakan langkah awal dalam penelusuran kurva

prediktor Tangen vektor

Tangen vektor merupakan langkah untuk mengetahui ke arah mana titik prediktor ini akan dituju

Titik kritis

Menghindari titik kritis degan cara mengubah parameternya

λ

V

1

0





t

e

F

F

F

k V  

Diagram alir penyelesaian CPF

Mulai

Simulasi aliran daya pada kondisi dasar

Cek titik kritis

Menentukan parameter continuation

Hitung tangen vektor

Hitung prediktor

Koreksi solusi dari prediktor

Data dan Simulasi

Data yang digunakan adalah sistem Jawa Bali 500kV pada tanggal 26 Mei 2011 pukul 18.30 WIB. 25 bus terdiri dari 1 bus slack, 7 bus generator, dan 17 bus beban.

MW MVAR MW MVAR 1 (Suralaya) 3 220 69 2874 1737,09 2 (Cilegon) 1 186 243 0 0 3 (Kembangan) 1 254 36 0 0 4 (Gandul) 1 447 46 0 0 5 (Cibinong) 1 680 358 0 0 6 (Cawang) 1 566 164 0 0 7 (Bekasi) 1 621 169 0 0 8 (Muara Tawar) 2 0 0 1410 1293,15 9 (Cibatu) 1 994 379 0 0 10 (Cirata) 2 550 177 700 468 11 (Saguling) 2 0 0 700 420 12 (Bandung Selatan) 1 666 400 0 0 13 (Mandiracan) 1 293 27 0 0 14 (Unggaran) 1 494 200 0 0 15 (Tanjung Jati) 2 0 0 658 460 16 (Surabaya Barat) 1 440 379 0 0 17 (Gresik) 2 123 91 1970 664 18 (Depok) 1 327 67 0 0 19 (Tasikmalaya) 1 213 73 0 0 20 (Pedan) 1 530 180 0 0 21 (Kediri) 1 551 153 0 0 22 (Paiton) 2 267 50 3670 1297,73 23 (Grati) 2 111 132 450 300 24 (Balaraja) 1 681 226 0 0 25 (Ngimbang) 1 279 59 0 0

Penambahan beban

pada bus Kembangan Penambahan bebanpada bus Cibinong Penambahan bebanpada bus Bekasi

Penambahan beban

pada bus Pedan Penambahan bebanpada bus Ngimbang Nama bus Lambda maksimum Kembangan 0.244063 Cibinong 0.314808 Bekasi 0.245454 Pedan 0.115249 Ngimbang 0.169191

Nilai Lambda kelima skenario

Simulasi dilakukan dengan menambahkan beban secara bergantian pada satu persatu bus beban. Diambil lima skenario pembebanan yakni pada bus Kembangan, Cibinong, Bekasi, Pedan, dan Ngimbang.

Menentukan bus terlemah

Perbandingan nilai tegangan pada titik kritis

Bentuk nose curve _{Penambahan pada bus Bekasi}

Bus terlemah merupakan kondisi terdekat untuk mengalami runtuh tegangan. Pada kurva P-V kondisi ini mendekati bentuk dari nose curve. Bus terlemah dapat dilihat dari rasio perubahan tegangan atau dengan membandingkan nilai dari tegangan pada titik kritisnya.

Tabel perbandingan nilai titik kritis pada bus Bekasi

Cilegon 1.0013 - 0.0228i 10.011 Kembangan 0.7026 - 0.3988i 0.8078 Gandul 0.7063 - 0.3949i 0.8092 Cibinong 0.6472 - 0.4766i 0.8037 Cawang 0.3392 - 0.6017i 0.6907 Bekasi 0.2240 - 0.5649i 0.6076 Cibatu 0.7315 - 0.6705i 0.9923

Bandung Selatan 0.7840 - 0.5560i 0.9611

Mandiracan 0.8074 - 0.3792i 0.9494

Unggaran 0.8760 - 0.0026i 0.8760

Surabaya Barat 0.9305 + 0.3038i 0.9788

Depok 0.9431 + 0.3324i 0.9999 Tasikmalaya 0.7361 - 0.2536i 0.7785 Pedan 0.8280 - 0.0240i 0.8283 Kediri 0.8575 + 0.1717i 0.8745 Balaraja 0.8383 - 0.2283i 0.8688 Ngimbang 0.9189 + 0.2279i 0.9467

Nilai beban aktif maksimum saat penambahan beban di bus Bekasi dengan lambda maksimum 0.245454

Beban awal Beban maksimum

(MW) (MW) Cilegon 186 231,654444 Kembangan 254 316,345316 Gandul 447 556,717938 Cibinong 680 846,90872 Cawang 566 704,926964 Bekasi 621 773,426934 Cibatu 994 1237,981276 Bandung Selatan 666 829,472364 Mandiracan 293 364,918022 Unggaran 494 615,254276 Surabaya Barat 440 547,99976 Depok 327 407,263458 Tasikmalaya 213 265,281702 Pedan 530 660,09062 Kediri 551 686,245154 Balaraja 681 848,154174 Ngimbang 279 347,481666 Bus

P

_Li

(λ) = P

_Li0

[1 + λ]

Beban Maksimum

Perbandingan nilai beban maksimum di bus Bekasi pada semua skenario

Beban awal Beban maksimum

(MW) (MW) Cilegon 0,665789 186 309,836754 Kembangan 0,244063 186 231,395718 Gandul 0,35744 186 252,48384 Cibinong 0,314808 186 244,554288 Cawang 0,249388 186 232,386168 Bekasi 0,245454 186 231,654444 Cibatu 0,352632 186 251,589552 Bandung Selatan 0,29951 186 241,70886 Mandiracan 0,160507 186 215,854302 Unggaran 0,178403 186 219,182958 Surabaya Barat 0,216727 186 226,311222 Depok 0,339014 186 249,056604 Tasikmalaya 0,067621 186 198,577506 Pedan 0,115249 186 207,436314 Kediri 0,118587 186 208,057182 Balaraja 0,372889 186 255,357354 Ngimbang 0,169191 186 217,469526 Nilai Lambda Lokasi penambahan beban

Nilai lambda maksimum semua bus beban Jawa Bali 500kV dengan

validasi Matpower 4.1

Lokasi Penam bahan beban Nilai lam bda m aksim um

Nilai lam bda m aksim um dengan Matpow er 4.1 Bus terlem ah Cilegon 0.665789 0.588372 Cilegon

Kem bangan 0.244063 0.215684 kembangan Gandul 0.357440 0.315878 Gandul Cibinong 0.314808 0.278203 Kembangan Caw ang 0.249388 0.220389 Caw ang Bekasi 0.245454 0.216913 Bekasi Cibatu 0.352632 0.311628 Cibatu Bandung Selatan 0.299510 0.264684 Pedan Mandiracan 0.160507 0.141843 Pedan Unggaran 0.178403 0.157659 Pedan Surabaya Barat 0.216727 0.191520 Pedan Depok 0.339014 0.299594 Gandul Tasikm alaya 0.067621 0.059758 Tasikmalaya Pedan 0.115249 0.101848 Pedan Kediri 0.118587 0.104798 Kediri Balaraja 0.372889 0.329530 Balaraja Ngim bang 0.169191 0.149517 Ngimbang

Kesimpulan

• Metode continuation power flow efektif untuk menghindari

singularitas pada titik kritisnya. Nilai kritisnya dapat diketahui dari

tangen vektornya yang mengandung nilai magnitude tegangan,

sudut tegangan, dan lambda.

• Pada uji keseluruhan bus baban pasa sistem Jawa Bali 500kV

didapat nilai lambda terbesar ada pada bus Cilegon sebesar

0.665789, dan terkecil pada bus Tasikmalaya sebesar 0.067621.

Dengan didapatkan bus terlemah adalah bus Pedan yang

muncul sebanyak lima kali.

• Dari nilai lambda dapat diketahui berapa persen tingkat kenaikan

beban di masing-masing bus pada sistem Jawa Bali 500kV.