i
Optimasi Koordinasi Relai Proteksi Arus Lebih berbasis Improved Grey Wolf Optimizer (IGWO) Pada Sistem Kelistrikan Gardu Induk Cempaka
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
IRFAN HAKIM 201610130311161
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2021
ii
iii
iv
v ABSTRAK
Pada penelitian ini membahas tentang melakukan setting relai proteksi yang ada ditrafo, agar dapat menghasilkan sistem proteksi yang handal. Relai yang digunakan pada penelitian ini adalah Over Current Relay (OCR). OCR digunakan sebagai relai proteksi untuk trafo pada sisi primer dan backup. Metode yang digunakan adalah Improved Grey Wolf Optimizer (IGWO) dengan tujuan untuk mendapatkan nilai setting relai yang optimal. Penggunaan metode IGWO dibantu dengan software MATLAB_2017a. Output dari perhitungan optimasi menggunakan IGWO berupa nilai time dial setting (TDS) dan nilai pickup current (Ip). Hasil perhitungan tersebut dimasukkan kedalam sistem kelistrikan yang telah dibuat dengan bantuan software Etap 12.6.0. Dari simulasi sistem didapatkan jarak pemutusan antara relai primer dan relai backup menghasilkan waktu pemutusan sebesar 3.1 detik, hasil tersebut dikatakan lebih baik karena mengurangi resiko terjadinya overlap pada relai primer dan relai backup.
Kata kunci: Relai Proteksi, Time Dial Setting, Improved Grey Wolf Optimizer
vi
Abstract
This research discusses setting up the existing protection relay in order to produce a reliable protection system. The relay used in this study is Over Current Relay (OCR). OCR is used as a protection relay for transformers on the primary and backup sides. The method used is Improved Grey Wolf Optimizer (IGWO) with the aim of obtaining the optimal relay setting value. The use of the IGWO method is assisted by the MATLAB_2017a software. The output of the optimization calculation using IGWO is in the form of time dial setting (TDS) and pickup current (Ip) values. The results of these calculations are entered into the electrical system that has been created with the help of Etap 12.6.0 software. From the simulation system, it was found that the disconnection distance between the primary relay and the backup relay resulted in a disconnection time of 3.1 seconds, this result is said to be better because it reduces the risk of overlap in the primary relay and the backup relay
Keywords: Protection Relay, Time Dial Setting, Improved Grey Wolf Optimizer
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Orang tua saya Yendri Idrus dan Ibu Renni Yusvita yang telah banyak memberikan waktu, do’a dan dukungan.
2. Bapak Diding dosen wali saya selama menjadi mahasiswa program studi teknik elektro UMM.
3. Bapak Diding dan Bapak Noven selaku dosen pembimbing saya dalam pengerjaan skripsi di program studi teknik elektro UMM
4. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan mem bantu penulis selama proses studi.
5. Seluruh teman-teman Program Studi Elektro angkatan 2016, khususnya kelas Elektro C yang telah menemani saya selama proses perkuliahan di kampus.
6. Semua teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis sampai selesai mengerjakan skripsi ini.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah Subahanahuwata’ala atas segala Nikmat, Rahmat, dan Hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW. Atas kehendak dan karunia Allah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Optimasi Koordinasi Relai Proteksi Arus Lebih berbasis Improved Grey Wolf Optimizer (IGWO) Pada Sistem Kelistrikan Gardu Induk Cempaka”
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap tugas akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya dalam bidang distribusi tenaga listrik.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis berharap saran yang membangun agar kedepannya menjadi lebih baik dan bermanfaat. Penulis mohon maaf apabila terdapat kesalahan dalam penulisan baik yang disengaja maupan yang tidak disengaja.
Malang, ……….
Penulis
ix DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB 1 ...1
PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah ...2
1.3 Tujuan ...3
1.4 Batasan Masalah ...3
1.5 Manfaat ...3
1.6 Sistematika Penulisan ...3
BAB 2 ...5
TINJAUAN PUSTAKA ...5
2.1 Relai Proteksi ...5
2.2 Relai Arus Lebih ...6
2.2.1 Relai Arus Lebih Waktu Instan ... 6
2.2.2 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ... 6
2.2.3 Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ... 7
x
2.3 Penyetelan Arus Lebih ...8
2.3.1 Setting Relai Arus Lebih Waktu Instan ... 8
2.3.2 Setting Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ... 8
2.4 Koordinasi Relai Berdasarkan Arus dan Waktu ...9
2.5 Gangguan Pada Sistem Kelistrikan ...9
2.5.1 Gangguan Beban Lebih ... 9
2.5.2 Gangguan Hubung Singkat ... 9
2.6 Perhitungan Arus Hubung Singkat ...10
2.7 Algoritma Grey Wolf Optimizer (GWO) ...11
2.7.1 Improved Grey Wolf Optimizer ... 13
2.8 Fungsi Objectif ...14
BAB 3 ...15
METODOLOGI PENELITIAN ...15
3.1 Diagram Alur Penelitian ...15
3.2 Data Single Line Diagram ...16
3.3 Data Trafo 6 Gardu Induk Cempaka ...17
3.4 Full Load Ampere ...19
3.5 Perhitungan Setting Arus Pada OverCurrent Relai ...20
3.6 Perhitungan TDS (Time Dial Setting) ...20
3.7 Perancangan Optimasi Menggunakan IGWO ...20
BAB IV ...23
ANALISA DAN HASIL ...23
4.1 Sistem GI Cempaka ...23
4.2 Data Sistem Relai Trafo 6 ...23
4.2.1 Data Nilai Arus Hubung Singkat ... 24
xi
4.2.2 Data Pada Arus Beban Penuh ... 24
4.2.3 Nilai Setting Relai Trafo 6 ... 24
4.3 Saat Terjadi Gangguan ...25
4.4 Perhitungan Koordinasi Relai Menggunakan Hitungan Manual ...26
4.5 Optimasi Koordinasi Relai Menggunakan IGWO ...30
4.5.1 Hasil Kurva Konvergensi ... 30
4.3.2 Data hasil Perhitungan IGWO dan GWO ... 31
BAB V ...34
KESIMPULAN DAN SARAN ...34
5.1. Kesimpulan ...34
5.2. Saran ...34
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Relai Arus Lebih Waktu Instan ...6
Gambar 1.2 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ...7
Gambar 1.3 Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ...7
Gambar 1.4 Hirarki Serigala abu abu ...12
Gambar 3. 1 Flowchart Pekerjaan Skripsi...15
Gambar 3. 2 Single Line Diagram Trafo 6 Gardu Induk Cempaka ...17
Gambar 3. 3 Flowchart Improved Grey Wolf Optimizer untuk Koordinasi Proteksi ...22
Gambar 4. 1 SLD Saat Terjadi Gangguan ...26
Gambar 4. 2 Grafik TCC Saat Terjadi Gangguan ...27
Gambar 4. 3 SLD Menggunakan Hitungan Manual ...29
Gambar 4. 4 Kurva TCC Menggunakan Hitungan Manual ...30
Gambar 4. 5 Kurva Konvergensi GWO dan IGWO ...31
Gambar 4. 6 SLD menggunakan IGWO Saat Terjadi Gangguan ...33
Gambar 4. 7 Kurva TCC Menggunakan IGWO ...34
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Data Trafo ...17
Tabel 3. 2 Spesifikasi relai sisi HV. ...18
Tabel 3. 3 Spesifikasi Relai Sisi Incoming ...18
Tabel 3. 4 Setting OCR Sisi HV ...19
Tabel 3. 5 Setting OCR Sisi Inc. ...19
Tabel 4. 1 Relai Proteksi ...24
Tabel 4. 2 Nilai Arus Saat Terjadi Hubung Singkat 3 Phasa ...25
Tabel 4. 3 Nilai Beban Penuh Trafo 6...25
Tabel 4. 4 Hasil Relai Trafo 6 ...25
Tabel 4. 5 Hasil Perhitungan Manual ...28
Tabel 4. 6 Hasil Perhitungan IGWO ...32
xiv
DAFTAR PUSTAKA
[1] A. D. Putra, “Optimisasi Koordinasi Directional Over Current Relay (DOCR) pada Sistem Distribusi Mesh Menggunakan Modified Adaptive Particle Swarm Optimization (MAPSO) dengan Pembangkit Tersebar,” J.
Tek. ITS, vol. 5, no. 2, hal. 47–53, 2016, doi:
10.12962/j23373539.v5i2.16046.
[2] W. B. Pramono, A. A. Sunardi, dan Wariandi, “Perancangan Koordinasi Relai Arus Lebih pada Gardu Induk Dengan Jaringan Distribusi Spindle,”
Semin. Nas. Energi Teknol., hal. 40–49, 2017.
[3] . E., . S., dan M. Nurdin, “Koordinasi Sistem Proteksi Arus Lebih Pada Penyulang Distribusi 20 kV GI Pauh Limo,” J. Nas. Tek. Elektro, vol. 4, no. 2, hal. 140, 2015, doi: 10.25077/jnte.v4n2.144.2015.
[4] R. Saputra, “Studi Koordinasi Sistem Proteksi Pada Transformator 20Kv Di Jaringan Distribusi 20Kv Penyulang Bandilan,” J. Chem. Inf. Model., vol.
53, no. 9, hal. 1689–1699, 2019.
[5] M. Subkhi, M. Pujiantara, dan S. Anam, “Studi Skema Proteksi Adaptive Over Current Pada Jaringan Distribusi Dengan Pembangkit Tersebar Menggunakan Genetic Algorithm,” J. Tek. ITS, vol. 6, no. 1, hal. 2–7, 2017, doi: 10.12962/j23373539.v6i1.21273.
[6] A. Alipour dan M. Pacis, “Optimal coordination of directional overcurrent relays (DOCR) in a ring distribution network with distributed generation (DG) using genetic algorithm,” IEEE Reg. 10 Annu. Int. Conf.
Proceedings/TENCON, hal. 3109–3112, 2017, doi:
10.1109/TENCON.2016.7848621.
[7] D. K. Singh, “Protection Of Power System By Optimal Co-ordination of Directional Overcurrent Relays Using Genetic Algorithm,” Int. J. Mod.
Eng. Res., vol. 2, no. 1, hal. 326–331, 2012.
[8] D. K. Singh dan S. Gupta, “Use of genetic algorithms (GA) for optimal coordination of directional over current relays,” 2012 Students Conf. Eng.
Syst. SCES 2012, 2012, doi: 10.1109/SCES.2012.6199087.
[9] Z. Jamal, M. H. Sulaiman, O. Aliman, dan Z. Mustaffa, “Optimal
overcurrent relays coordination using an Improved Grey Wolf Optimizer,”
Int. J. Adv. Comput. Sci. Appl., vol. 9, no. 11, hal. 117–125, 2018, doi:
10.14569/ijacsa.2018.091118.
xv
