Oleh: Sulung Fitrianto. Pembimbing 2 Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng

(1)

Oleh:

Sulung Fitrianto

Pembimbing 1

Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng

Pembimbing 2

Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST, M.Eng

Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

sulungfitrianto@yahoo.com

(2)

LATAR BELAKANG

BATASAN MASALAH

RUMUSAN MASALAH

TUJUAN

KESTABILAN SISTEM TENAGA

LISTRIK

_PEMODELAN

SISTEM

IMPLEMENTASI ALGORITMA DE

HASIL SIMULASI

1

2

4

3

8

6

5

7 TEKNIK SISTEM TENAGA

9 PENUTUP

(3)

Latar Belakang

Sistem mengalami gangguan besar

Kehilangan sinkronisasi

Peningkatan kestabilan transien

(4)

Road Map Tugas Akhir

Capacitive Energy Storage (CES)

CES merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk menyimpan dan melepas daya dalam

jumlah yang besar secara simultan

Differential Evolution Algorithm (DEA)

DEA digunakan untuk mendapatkan parameter

yang optimal

Merupakan metode perhitungan langsung untuk mendapatkan CCT,

dimana hanya terbatas untuk satu generator saja yang terhubung ke

infinite bus

Kriteria Luas Sama

(5)

Perumusan Masalah

Pada tugas akhir ini yang menjadi permasalahan utama adalah mendapatkan CCT menggunakan

metode kriteria luas sama pada sistem SMIB saat sebelum

pemasangan CES, setelah pemasangan CES dan setelah

konstanta CES dioptimasi menggunakan DEA

(6)

Batasan Masalah

 Sistem yang digunakan yaitu sistem satu

generator yang terhubung ke infinite bus

 Gangguan yang dikaji yaitu gangguan transien

berupa hubung singkat 3 fasa ke tanah yang terjadi pada salah satu saluran transmisi yang terhubung secara paralel

 Perangkat CES yang dipasang pada bus

generator sistem

 Optimasi konstanta CES menggunakan DEA  Metode kriteria luas sama untuk menentukan

CCT

(7)

Tujuan

Mengusulkan metode kriteria luas sama untuk mendapatkan

CCT pada sistem SMIB saat sebelum pemasangan CES, setelah pemasangan CES dan setelah konstanta CES dioptimasi

menggunakan DEA

(8)

(9)

Kestabilan Sistem Tenaga Listrik

Kestabilan Sistem Tenaga Kestabilan Sudut Rotor Kestabilan Frekuensi Kestabilan Transien Waktu Lama Waktu Singkat Kestabilan Tegangan Kestabilan Sudut Akibat Gangguan Kecil Waktu Singkat Kestabilan Tegangan Akibat Gangguan Besar Kestabilan Tegangan Akibat Gangguan Kecil Waktu Lama Waktu Singkat

(10)

(11)

Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)

Sistem yang digunakan adalah sistem SMIB, yaitu sistem satu generator yang terhubung ke infinite bus melalui dua buah saluran transmisi yang terpasang secara paralel.

G

Infinite Bus

1 2 3

(12)

sulungfitrianto@yahoo.com ) // ( ₁ ₂ ' L L T d X X X X + +

1. Reaktansi sebelum terjadi gangguan: 2. Reaktansi saat terjadi gangguan:

3. Reaktansi setelah terjadi gangguan:

T d X X +' 1 ' L T d X X X + + X’ d = Reaktansi generator X_T = Reaktansi trafo

X_L1 = Reaktansi saluran transmisi 1 X_L2 = Reaktansi saluran transmisi 2

Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)

G Infinite Bus Pre-fault configuration G Infinite Bus On-fault configuration 3 2 1 1 2 3 F G Infinite Bus 3 2 1 Post-fault configuration X’d E’ _X T XL1 XL2 V E’ X’d XT XL1 XL2 V X’d E’ _X T XL2 XL1 V 12

(13)

sulungfitrianto@yahoo.com δ sin . . 1 ' 1 E_XV P_e =

Daya listrik sebelum terjadi gangguan: Daya listrik saat terjadi gangguan:

Daya listrik setelah terjadi gangguan:

P_m = Daya mekanis X₁ = Reaktansi sebelum gangguan

S* = P – j Q X₂ = Reaktansi saat gangguan

V = Tegangan infinite bus X₃ = Reaktansi setelah gangguan

E’_{= Tegangan internal generator P}

e = Daya elektris

I = Arus mengalir ke infinite bus

δ sin . . 2 ' 2 E_XV P_e = δ sin . . 3 ' 3 E_XV P_e = Dimana, I X j V E' ₌ ₊ ₁ Dan, * * V S I =

Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)

P

e1 0

δ

P

m

P (pu)

δ

k

δ

_mak

P

e3 13

(14)

Sudut kerja awal:

Sudut ayunan maksimum:

Sudut pemutus kritis:

Waktu pemutus kritis:

          − = mak e m P P 1 1 0 sin δ           − − = mak e m mak _PP 3 1 0 _sin 180 δ mak e mak mak e mak m k P _P P 3 3 0) cos ( cosδ = δ −δ + δ m k c H _f _P t . . ) ( 2 0 0 π δ δ − =

Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)

Persamaan ayunan sistem:

) (δ ω P_m P_e M  = −

P

e1 0

δ

P

m

P (pu)

δ

k

δ

_mak

P

e3 14

(15)

Perubahan arus: Deviasi tegangan kapasitor: Daya output CES:

DC d VD CES d K P_sTK E I + − ∆ = ∆ 1 . . ₀ d d I R sC E ∆ + = ∆               . 1 1 ∆PCES =(Ed0+∆Ed).∆Id

Capacitive Energy Storage (CES)

∆P K

CES ₁₊_sT1 _DC

∆I

d R sC 1 1 + VD

K

-+

∆E

d

+ +

∆I

d

_∆P

CES

E

d0 d d

E

₀

+

∆

15

(16)

Koordinasi CES Dalam Sistem

Parameter CES Nilai

C 1 F R 100 Ω K_CES 3 K_VD 0,1 E_d0 2 kV T_DC 0,05

Persamaan ayunan sistem dengan penambahan CES: CES e m P P P Mω = − (δ)−

sulungfitrianto@yahoo.com G F Infinite Bus 1 2 3 CES E’ X’d XT XL1 XL2 V 16

(17)

(18)

Algoritma DE

DEA merupakan salah satu tipe teknik optimasi modern dengan pencarian berbasis populasi seperti genetic algorithm yang menggunakan siklus perulangan dari mutasi, rekombinasi (crossover) dan seleksi.

Inisialisasi dan Evaluasi Mutasi

Rekombinasi

Evaluasi

Seleksi

(19)

Algoritma DE

Pemodelan Sistem SMIB Dengan CES Kriteria Luas Sama

Objective Function

Seleksi

(Dilakukan Setelah Iterasi Pertama) Kriteria Terpenuhi? Selesai Rekombinasi (Crossover) Nilai CCT Tidak Ya Evaluasi Mutasi A Mulai

Inisialisasi Parameter DEA

Inisialisasi Parameter Konstanta CES (KCES)

Menentukan CCT

A

(20)

(21)

Parameter Algoritma DE

Parameter DEA Nilai

Strategi 3 Dimensi 1 Crossover 0,8 Jumlah Populasi 30 Pembobot (F) 0,7 Iterasi maksimum 200

(22)

Grafik Konvergensi DEA

(23)

Perbandingan Parameter Konstanta CES

Nilai Konstanta CES (K_CES)

Sebelum Optimasi Sesudah Optimasi

3 3,3646

(24)

Perbandingan Daya CES

Nilai Daya CES (P_CES)

Sebelum Konstanta Dioptimasi Sesudah Konstanta Dioptimasi

0,3647 pu 0,4532 pu

(25)

Perbandingan Daya Mekanis

Nilai Daya Mekanis (P_m) Sistem

Tanpa CES

Dengan CES Tanpa Optimasi

Dengan CES Dioptimasi

0,8 pu 0,4353 pu 0,3468 pu

(26)

Perhitungan CCT pada Sistem SMIB Menggunakan

Metode Kriteria Luas Sama

Tanpa CES Dengan CES Tanpa Optimasi

Dengan CES Dioptimasi

(27)

Perhitungan CCT pada Sistem SMIB Menggunakan

Metode Kriteria Luas Sama

Tanpa CES Dengan CES Tanpa Optimasi Dengan CES Dioptimasi

Nilai δ₀, δ_mak, δ_k dan t_c

δ₀ (rad) δ_mak (rad) δ_k (rad) t_c (s)

0,37 2,63 1,306 0,272

0,157 2,94 1,96 0,574

0,198 2,87 1,81 0,485

(28)

(29)

Kesimpulan

1. Metode kriteria luas sama merupakan metode langsung untuk menentukan CCT, sehingga dapat memberikan penilaian terhadap sebuah sistem SMIB.

3. Pemasangan CES pada sistem SMIB serta optimasi konstantanya dapat meningkatkan nilai CCT, sehingga dapat meningkatkan kestabilan transien sistem tenaga listrik. Hal ini dibuktikan dengan nilai CCT pada sistem tanpa CES sebesar 0,272 s, CCT pada sistem dengan CES sebesar 0,485 s dan CCT pada sistem dengan konstanta CES dioptimasi sebesar 0,574 s.

2. Dengan menggunakan Algoritma DE, didapat hasil optimasi parameter konstanta CES sebesar 3,3646.

(30)