19
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Studi Literatur
Untuk mengetahui nilai variabel state yang akan dijadikannya nilai minimum pada Whale Optimizaton Algorithm (WOA) dan guna mengetahui nilai dari aliran daya optimalnya serta mampu mensimulasikannya secara baik dan benar.
3.2 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan demi menunjang penelitian ini, antara lain :
1. Satu unit komputer / laptop dengan Operation System (OS) Windows 7, 64 bit sebagai media perancangan dan pengujian simulasi
2. Software MATLAB R2017a sebagai software untuk merancang program 3. Software Matpower yang digunakan untuk perhitungan aliran daya 4. Data studi kasus IEEE 118 bus
3.3 Tahapan Penelitian
Ada beberapa tahapan dalam penelitian guna menyelesaikan tugas akhir ini yaitu :
1. Studi Literatur
Studi literatur yaitu mempelajari materi-materi yang berkaitan dengan penelitian. Materi yang digunakan didapat dari berbagai referensi atau sumber-sumber ilmiah lainnya seperti jurnal ilmiah, ataupun buku yang berkaitan dengan penelitian.
2. Studi Bimbingan
Penulis juga melakukan studi bimbingan yaitu dengan berdiskusi dan melakukan tanya jawab terkait penelitian dengan dosen pembimbing untuk menambah wawasan dan menyelesaikan kendala yang terjadi ketika melaksanakan penelitian.
20 3. Perancangan Program Komputer
Perancangan program komputer dibuat menggunakan software MATLAB dengan program aliran daya Matpower.
4. Pengambilan dan Pengolahan data
Penelitian ini akan membahas studi kasus IEEE 118 bus. Data yang didapatkan akan diolah dan dianalisa menggunakan MATLAB
menggunakan Whale Optimization Algorithm, hasil yang diperoleh akan dibahas dan di bandingkan dengan penelitian terdahulu.
5. Pembuatan laporan
Pembuatan laporan adalah tahapan akhir dalam penelitian ini dimana akan menjadi hasil nyata dan bukti telah dilakukannya penelitian. Penulisan laporan ini dibagi menjadi 2 tahapan yaitu laporan awal yang digunakan untuk seminar proposal tugas akhir, dan laporan akhir yang digunakan untuk seminar hasil guna memperoleh gelar sarjana.
3.4 Pemodelan Sistem Standar IEEE 118 bus
Adapun single line diagram pada standar IEEE 118 bus sebagai berikut :
21 Gambar 3.1 Single line diagram sistem standart IEEE 118 Bus
Studi kasus IEEE 118 bus ini merupakan perkiraan sederhana dari sistem Tenaga Listrik di Amerika (Midwest AS) pada Desember 1962. Sistem IEEE 118 bus ini terdiri dari 19 generator, 35 synchronous condensers, 177 saluran, 9 transformator, dan 91 beban. Batas dari MVA bukan bagian dari data asli. Sebagai study case, IEEE 118 bus memiliki banyak perangkat kontrol tegangan yang cukup kuat, konvergen dalam 5 atau lebih iterasi dengan aliran daya yang dipisahkan secara cepat [18].
3.4.1. IEEE 118 Bus
Didapatkan nilai dari batas minimum dan maksimum yang akan digunakan pada metode WOA seperti pada tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Data perhitungan aliran daya IEEE 118 Bus
IEEE 118 Bus
No. Variabel State Kandidat terpilih Batas Bawah (lb) Batas Atas (ub)
1 tegangan bus pembangkit
Bus 1
0.94 p.u 1.06 p.u Bus 4
Bus 6 Bus 8 Bus 10 Bus 12 Bus 15 Bus 18 Bus 19 Bus 24 Bus 25 Bus 26 Bus 27
22 Bus 31
Bus 32 Bus 34 Bus 36 Bus 40 Bus 42 Bus 46 Bus 49 Bus 54 Bus 55 Bus 56 Bus 59 Bus 61 Bus 62 Bus 65 Bus 66 Bus 69 Bus 70 Bus 72 Bus 73 Bus 74 Bus 76 Bus 77 Bus 80 Bus 85 Bus 87 Bus 89 Bus 90 Bus 91 Bus 92
23 Bus 99
Bus 100 Bus 103 Bus 104 Bus 105 Bus 107 Bus 110 Bus 111 Bus 112 Bus 113 Bus 116
0 MVAR 10 MVAR
2 Kapasitor shunt
Bus 5 Bus 34 Bus 37 Bus 44 Bus 45 Bus 46 Bus 48 Bus 74 Bus 79 Bus 82 Bus 83 Bus 105 Bus 107 Bus 110 Bus 8 - Bus 5
3 Posisi Tap Transformator
Bus 26 - Bus 25
0.90 p.u 1.100 p.u Bus 30 - Bus 17
Bus 38 - Bus 37 Bus 63 - Bus 59
24 Bus 64 - Bus 61
Bus 65 - Bus 66 Bus 68 - Bus 69 Bus 81 - Bus 80
3.5 Pemodelan Perhitungan Aliran Daya
Adapun pemodelan perhitungan aliran daya melalui MatPower sebagai berikut :
25 Gambar 3.2 Diagram alur perhitungan aliran daya
26 Seperti pada Gambar 3.2 mula-mula kita mengambil data yang telah disediakan pada library MatPower yaitu case188, sehingga didapatkan data-data standartnya, kemudian kita akan membuat proses untuk mencari Ybus sehingga didapatkan nilai2 Ybus nya untuk nanti bisa digunakan dalam menentukan dimensi pencarian pada algoritma yang akan digunakan.
Setelah didapatkan hasil Ybusnya di masukkan perintah runpf pada matlab untuk memproses perhitungan aliran daya yang sesuai sehingga di hasilkan beberapa data termasuk aliran daya minimum dan maksimum.
3.6 Implementasi WOA
Adapun diagram implementasi WOA menggunakan MatLab. Dengan program perhitungan aliran daya menggunakan software MatPower pada penelitian ini guna menyelesaikan optimal reactive power dispatch adalah :
Gambar 3.3 Diagram Implementasi WOA
27 Seperti pada Gambar 3.3 pada awal simulasi diperlukannya penetuan jumlah iterasi, search agent, dimensi, batas bawah dan batas atas variabel kontrol, dimana batas bawah dan batas atas ini dapat di peroleh melalui perhitungan menggunakan matriks jacobian yang dimana secara matematis ditunjukkan oleh persamaan (2.36), Setelah didapatkan hasil dari persamaan tersebut maka matriks jacobian ini diinvers menjadi [jacobian] -1 sehingga didapatkan nilai ∆𝛿i dan
|Vi|/|Vi|.
Nilai pada hasil invers matriks jacobian sebelumnya kemudian di masukkan pada persamaan Sij = Vi (V*ijY*ij) + V*iY*Cij dan Pij - JQij = V*i(Vi - Vj)Yij + V*iVi YCij untuk menghitung aliran daya antar busdan sebagai inisialisasibatas bawah dan batas atas dari variable kontrol yang akan kita gunakan.
Ketika semua nilai yang dibutuhkan telah diketahui maka perlu diinisialisasi posisi vektor untuk mengetahui posisi agen terbaik dalam metode WOA, yang dimana D→ = |C→.X→* (t) –X→ (t) | dan X→ (t+1) = X→*(t) – A→.D→ , setelah posisi agen terbaik diketahui maka dilakukan pendekatan untuk menghitung dimensi dari metode WOA menggunakan persamaan (2.22).
Setelah didapatkan variabel diatas, kemudian dievaluasi fungsi objektifnya pada setiap agent yang telah ditentukan dengan batasan yang telah ditentukan pula, ketika sudah ditemukan posisi vektor dan leader secara otomatis akan disimpan dan diperbarui mengikuti jumlah iterasi.
Nilai variabel yang keluar pada setiap iterasi akan di hitung menurut rumus yang telah ditentukan jika nilai variabel diluar atau melebihi batas atas maupun bawah akan dievaluasi kembali fungsi objektifnya hingga iterasi ke-500, jika nilai variabel yang dihasilkan tidak keluar dari batasan maka nilai variabel tersebut akan di cetak/dimunculkan sebagai nilai rugi daya aktifnya sebagaimana ditunjukkan pada persamaan (2.24).
Rugi-rugi daya optimal yang dihasilkan setelah melakukan analisis aliran daya dan menentukan vektor serta nilai batasan, akan dimasukkan pada optimasi untuk mencari nilai rugi-rugi daya optimal yang ditunjukkan pada persamaan (2.24)(2.25) sehingga dapat dihitung kembali aliran daya pada tiap bus
28 menggunakan variabel yang telah di optimasikan menggunakan metode WOA sehingga rugi daya yang telah optimal atau diperbarui dapat di masukkan pada persamaan Sij(losses) = Sij + Sji dan menghasilkan rugi-rugi daya kompleks di tiap bus-nya.
3.7 Simulasi Optimal Reactive PowerDispatch dengan WOA
Simulasi ini akan dilakukan menggunakan kasus dengan IEEE 118 bus dengan deskripsi pada tabel berikut :
Tabel 3.2 Deskripsi kasus sistem IEEE 118 bus Deskripsi Sistem 188 Bus
Bus 118
Generator 54
Tap Transformator 9 Kapasitor Shunt 14
Branch 186
Variable state 77 Base Case Ploss MW 132.863 Base Case Qloss MVAR 783.79
Adapun prosedur simulasi optimal reactive power dispatch menggunakan WOA adalah :
1. Memasukkan data-data bus, saluran dan beban khusus;
2. Menentukan parameter awal simulasi antara lain jumlahiterasi, jumlah agen pencari, dimensi pencarian, dan batas atas serta batas bawah dari variabel yang diatur;
3. Inisialisasi posisi vektor dan score untuk leader;
4. Evaluasi fungsi objektif pada setiap agen pencari dan menghitung rugi- rugi dengan perhitungan aliran daya;
5. Menyimpan hasil terbaik (fitness) sebagai leader score dan posisi leader;
6. Memperbarui posisi leader;
29 7. Jika variabel diluar batas, masukkan ke batas variabel. Jika tidak, iterasi
bertambah;
8. Mencetak hasil terbaik dari leader score dan posisi leader (variabel).
