Miguel Marques Monteiro De Jesus ( ) Dosen Pembimbing: 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

MINIMISASI BIAYA PENEMPATAN KOMPENSATOR 

TERDISTRIBUSI BERDASARKAN PENILAIAN STOKASTIK UNTUK  MENURUNKAN TEGANGAN KEDIP

Miguel Marques Monteiro De Jesus (2208 201 801)

( )

____________________________________________

Dosen Pembimbing:

1 Prof Ir Ontoseno Penangsang M Sc Ph D 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc., Ph.D.

2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

UJIAN TESIS SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2010/2011 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO TEKNIK SISTEM TENAGA FTI ITS JURUSAN TEKNIK ELEKTRO, TEKNIK SISTEM TENAGA, FTI-ITS

SURABAYA, 18 Januari 2011

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Power  Quality (PQ) adalah isu penting karena  pada kenyataan  semakin banyak  pengunaan peralatan listrik yang mahal dan sensitif

pengunaan peralatan listrik yang mahal dan sensitif

Rendahnya PQ menyebabkan konsumen kehilangan banyak waktu dan pendapatan  jika masalah PQ tidak ditangani secara cepat dan tepat

jika masalah PQ tidak ditangani secara cepat dan tepat.

Masalah yang berhubungan dengan PQ di Amerika Serikat sendiri  memakan biaya y g g g y

$ 26 milyar/tahun. Oleh karena itu, alasan ekonomi menjadi pertimbangan utama  dalam mengambil  inisiatif penelitian di area PQ

Perumusan Masalah

Bagaimana meminimalisir tegangan kedip dengan penempatan peralatan kompensator yang di harapkan memberikan alternatif yang lebih baik kompensator yang di harapkan memberikan alternatif yang lebih baik

Bagaimana dapat mengoptimalkan biaya dari penempatan alat‐alat kompensator terseb t

tersebut

B i G tik Al it t k ti i d i t DVR

Bagaimana penerapan Genetik Algoritma untuk optimasi dari penempatan DVR  dan TVR termasuk , lokasi dan parameter 

Tujuan

Berdasarkan data tegangan kedip dan data konsumen yang ada , akan menjadi

d d liti i i t k di d l GA d h il k

acuan dasar pada penelitian ini untuk diproses dalam GA  dan hasilnya akan menjadi pembanding antara metode mitigasi sentral dan mitigasi Terdistribusi (Optimasi Biaya & Perbaikan Tegangan di tiap bus)

Manfaat Penelitian

Penelitian ini akan diperoleh suatu metode untuk menyatukan penempatan Penelitian ini akan diperoleh suatu metode untuk menyatukan penempatan kompensator pada distribusi untuk meminimalisir tegangan kedip

Penelitian pada sistem distribusi untuk mengoptimalkan biaya kualitas daya dari penempatan alat‐alat sebagai kompensasi yakni biaya peralatan dan biaya

p p g p y y p y

pemakaian selama terpasangnya alat tersebut.

TEORI PENUNJANG

IEEE Standard 1159‐1995 IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality adopts the Electro Magnetic Compatibility approach to describe power quality phenomena and its categorization

MITIGASI SENTRAL & MITIGASI DISTRIBUSI 

MITIGASI DISTRIBUSI : Peralatan kompensator ukuran

(Fi ik & R i ) k il di di i l MITIGASI SENTRAL : Peralatan kompensator dipasang

(Fisik & Rating) kecil dipasang di terminal

consumen/individual pada suplai akhir jaring feeder dekat pcc .

PERALATAN KOMPENSATOR : DVR & TVR 

Model TVR Model DVR

FUNGSI BIAYA

Csag,t =Cim + Cr

Dimana :

Cim = Biaya Peralatan $/yrs

$/

Cr    = Biaya Sag setelah pemasangan kompensator $/ysr Csag,t = Total Biaya dari PQ

Tujuan Optimasi : Mengurangi kerugian akibat sag, dengan optimasi biaya perbaikan dan biaya akibat kerugian setelah diperbaiki diharapkan jauh lebih kecil dibandingkan biaya akibat kerugian jika tidak diperbaiki dibandingkan biaya akibat kerugian jika tidak diperbaiki.

Biaya Peralatan (Cim) meliputi : biaya investasi depresiasi Biaya Peralatan (Cim) meliputi : biaya investasi, depresiasi,  biaya operasi, pemasangan, perawatan, losses, etc

KAPASITAS TERPASANG DVR & TVR 

Dimana : Dimana :

n        =  Jumlah node dalam sistem

E^dvr,i = Tegangan maksimum kompensasi DVR pada node i I^load,i = Arus beban pada node I

kⁱ = Range regulasi max. TVR pada node i I^line, i=   Arus pada node i

V^B = Tegangan Basis pu

Biaya per kVA masing‐masing DVR & TVR dalam &/yr

FUNSI OBJEKTIF 

DATA & SINGLE LINE DISTRIBUSI

Sistem single line distribusi radial dari sistem  terdiri dari 33 node, 1 pcc, dan 11  cabang, Tegangan nominal  20 kV

20 kV.

DATA  SALURAN & PEMBEBANAN

No Lokasi Beban Impedansi Besar beban (kVA)

R (Ohm) X (Ohm) PL (kW) QL (kVAr)

1 [1,1] 0,1800 0,3027 44,28 36,96

2 [2,1] 0,0360 0,0605 59,40 26,40

3 [2,2] 0,3000 0,5045 41,58 18,48

4 [3,1] 0,1071 0,1801 18,48 13,86

5 [3,2] 0,1468 0,2468 24,75 11,00

6 [4,1] 0,1560 0,2623 44,00 33,00

7 [4,2] 0,3065 0,5153 29,04 21,78

8 [5,1] 0,1532 0,2577 12,32 7,7

9 [5,2] 0,0480 0,0807 29,04 21,78

10 [6,1] 0,0526 0,0885 27,22 25,41

11 [6,2] 0,1689 0,2840 45,81 26.95

12 [7 1] 0 2437 0 4098 43 72 40 81

12 [7,1] 0,2437 0,4098 43.72 40,81

13 [8,1] 0,1006 0,1692 53,68 40,26

14 [8,2] 0,1394 0,2344 47,02 43,89

15 [9,1] 0,2040 0,3430 43,72 40,81

16 [9,2] 0,0203 0,0341 47.85 44,66

17 [9,3] 0,1228 0,2064 37,62 16,72

18 [10,1] 0,0577 0,1791 47,68 28,05

19 [10,2] 0,1249 0,3873 36,46 21,45

20 [10,3] 0,0877 0,2721 46,75 27,50

21 [10,4] 0,0398 0,1235 47,68 28,05

22 [11,1] 0,0555 0,1721 29,92 22,44

23 [11,2] 0,1164 0,3609 30,03 28,02

24 [11,3] 0,0206 0,0639 14,02 8,25

25 [11,4] 0,1634 0,5067 29,04 21,78

26 [11,5] 0,1280 0,3970 23,10 21,56

27 [11,6] 0,0555 0,1721 69,19 40,70

28 [11,7] 0,1164 0,3609 04,40 02,75

29 [11 8] 0 0206 0 0639 33 85 15 04

29 [11,8] 0,0206 0,0639 33,85 15,04

30 [11,9] 0,1052 0,3262 40,20 23,65

31 [11,10] 0,0398 0,1235 23,76 17,82

32 [11,11] 0,1003 0,3109 43,94 25,85

33 [11,12] 0,1280 0,3970 22,88 17,16

DATA  SAG 

Magnitude

Duration

>0.8

0-02s 0.2-0.4s 0.4-0.6s 0.6-0.8s s

0-10% 1 0.3 0.1 0 2.1

10-20% 0.4 0.1 0.1 0 0.1

20-30% 0.4 0.1 0.1 0 0

30-40% 1 0.2 0.1 0 0.1

40-50% 1.4 0.2 0.1 0.1 0.1

50-60% 2.3 0.4 0.1 0.1 0.1

60-70% 3.9 0.6 0.2 0.1 0.2

70-80% 7.7 0.7 0.4 0.2 0.5

80 90% 18 2 8 1 2 0 5 2 1

80-90% 18 2.8 1.2 0.5 2.1

Magnitude Durasi

0-0.2s 0.2-0.4s 0.4-0.6s 0.6-0.8s >0.8s Sag 1

0-10% 2 0.3 0.3 0.3 3

10-20% 0.8 0.1 0.1 0.1 0.1

20-30% 0.8 0.1 0.1 0.1 0.2

30-40% 3 0.6 0.2 0.3 0.4

40-50% 7 6 1 5 0 6 0 5 0 7

40-50% 7.6 1.5 0.6 0.5 0.7

50-60% 11 1.8 1.2 0.5 1.1

60-70% 1.4 4.2 0.1 0.1 0.1

70-80% 2.3 3.2 0.1 0.1 0.1

80-90% 1.8 4.2 0.1 0 0.1

Sag2

Node

Node Mag_th(pu)Mag_th(pu) Dur_th(s)Dur_th(s) Cost/disCost/dis

Tol 1

Tol 1 Tol 2Tol 2 Tol 1Tol 1 Tol 2Tol 2 (US$)(US$)

1

1 00 00 00 00 00

DATA TOLERANSI KONSUMEN

1

1 00 00 00 00 00

2

2 0.50.5 0.760.76 0.020.02 0.20.2 40004000

3

3 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 3030

4

4 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

5

5 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

6

6 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 55

7

7 0 50 5 0 80 8 0 010 01 0 10 1 1010

7

7 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

8

8 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 200200

9

9 0.60.6 0.70.7 0.010.01 0.10.1 3030

10

10 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 200200

11

11 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

12

12 0.60.6 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

13

13 0.50.5 0.810.81 0.020.02 0.20.2 1430014300

14

14 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

15

15 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

16

16 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

17

17 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

18

18 0.50.5 0.70.7 0.030.03 0.30.3 10001000

19

19 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 200200

20

20 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 200200

21

21 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 3030

22

22 0.60.6 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

23

23 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

24

24 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

25

25 0.50.5 0.820.82 0.020.02 0.20.2 1430014300

26

26 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

27

27 0.60.6 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

28

28 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

29

29 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

30

30 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 33

31

31 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 3030

32

32 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 1010

33

33 0.50.5 0.70.7 0.010.01 0.10.1 1010

34

34 0.50.5 0.80.8 0.010.01 0.10.1 1010

FLOW CHART  PROGRAM

HASIL OPTIMASI GA & PEMBAHASAN

6

8x 10^-12 Proses Penelusuran

s 1

1.5x 10^-12 Proses Penelusuran

NILAI FITNESS

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 2 4

fitness

x 10⁶

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 0.5 1

fitness

x 10⁶

0 2 4 6 8

p q cost

Csag,t=417,074.00 $/year

0 5 10x 10

p q cost

Csag,t=957,440.00 $/year

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0

generasi

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0

generasi

8x 10^-14 Proses Penelusuran

2x 10^-13 Proses Penelusuran

Kasus 1 : Tol1 & Sag1  Kasus 2 : Tol2 & Sag 1 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 2 4 6

fitness

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 0.5 1 1.5

fitness

0 5 1 1.5

2x 10⁷

p q cost

Csag,t=3,860,949.00 $/year

2 4 6x 10⁷

p q cost

Csag,t=3,081,390.00 $/year

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 0.5

generasi

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0

generasi

Kasus 3 : Tol1 & Sag 2  Kasus 4 : Tol2 & Sag 2

1

Profil Tegangan Node

1

Profil Tegangan Node

KURVA PROFIL TEGANGAN PER KASUS

0 7 0.8 0.9

an [pu]

0 5 0.6 0.7 0.8 0.9

an [pu]

0.5 0.6 0.7

teganga

Kondisi Normal Kondisi Sag DVR Sentral

DVR TVR Terdistribusi

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

teganga

Kondisi Normal Kondisi Sag DVR Sentral

DVR TVR Terdistribusi

0 5 10 15 20 25 30 35

0.4

node

0 5 10 15 20 25 30 35

0

node

1

Profil Tegangan Node

1

Profil Tegangan Node

Kasus 1 : Lebih Murah & Teg. Bagus Kasus 2 :  Murah & Teg. Jelek

0.7 0.8 0.9

gan [pu]

0 5 0.6 0.7 0.8 0.9

an [pu]

0.5 0.6

tegang

Kondisi Normal Kondisi Sag DVR Sentral

DVR TVR Terdistribusi

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

teganga

Kondisi Normal Kondisi Sag DVR Sentral

DVR TVR Terdistribusi

0 5 10 15 20 25 30 35

0.4

node 00 5 10 15 20 25 30 35

node

Kasus 3 : Lebih Mahal & Teg. Bagus Kasus 4 :  lebih Mahal & Teg. Jelek

PILIHAN TERBAIK : KASUS 1 (BIAYA MINIMAL & TEGANGAN BAIK)

1

Profil Tegangan Node

0.8 0.9

pu]

0.6 0.7

tegangan [pu

Kondisi Normal Kondisi Sag DVR Sentral

DVR TVR Terdistribusi

0 5 10 15 20 25 30 35

0.4 0.5

node

8 x 10^-12 Proses Penelusuran

PILIHAN TERBAIK : KASUS 1 (NILAI FITNESS & PENEMPATAN KOMPENSATOR)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 2 4 6

fitness

4 6

8 x 10⁶

p q cost

Csag,t=417,074.00 $/year

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 2

generasi

Kesimpulan

Hasil perhitungan dan simulasi menunjukkan bahwa mitigasi terdistribusi jauh lebih baik dari sisi optimasi biaya dan perbaikan tegangan dibandingkan mitigasi sentral

Dari empat bentuk kombinasi data kedip dan data toleransi konsumen menghasilkan optimasi biaya paling minimum terletak pada kasus 1 sebesar C_sag,t = C_im+C_r = $ 81 064 + $ 336 010 = $ 417 074/tahun

81,064 + $ 336,010 = $ 417,074/tahun

Ditinjau dari profile tegangan empat kasus tersebut diatas, kasus 1 dan 3 mengalami

b k k f k l h k

perbaikan tegangan yang cukup signifikan setelah pemasangan kompensator terdistribusi sebesar 1 pu pada 6 node beban sensitif. Akan tetapi diperlukan juga biaya yang murah dari penempatan kompensator di samping perbaikan tegangan maka kasus 1 memenuhi harapan yakni murah dan tegangan stabil.p y g g

Penempatan kompensator paling optimal untuk konfigurasi sistem distribusi 1 pcc dan 33 node ang diteliti adalah node 2 DVR node 10 DVR node 13 DVR node dan 33 node yang diteliti adalah node 2 = DVR, node 10 = DVR, node 13 = DVR, node 21 = TVR, node 25 = DVR, dan node 30 = TVR dengan masing‐masing parameternya.