FINAL PROJECT – RE 1599
RECONFIGURATION MIDDLE VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORK TO MINIMIZE POWER LOSSES USE BINARY PARTICLE SWARM OPTIMIZATION
I Putu Wisnu Merthayoga NRP 2204100150
Instructor Lecturer Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.
Electrical Engineering Departement Industrial Technology Faculty
Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009
i ABSTRAK
Pada tugas akhir ini dibahas tentang permasalahan rekonfigurasi jaringan distribusi tegangan menengah yang bertujuan untuk mereduksi rugi-rugi daya listrik statis. Proses optimasi jaringan distribusi menggunakan strategi pengontrolan open-close dari switch- switch yang terletak pada penyulang (sebagai partikel-partikel acak).
Analisa dengan metode BPSO (Binary Particle Swarm Optimization) digunakan untuk menunjukkan konfigurasi baru yang optimal dengan rugi-rugi daya listrik minimum. Setelah melakukan simulasi BPSO menggunakan program Matlab, pada konfigurasi optimal didapatkan penurunan rugi-rugi daya listrik dari kondisi existing yakni sebesar 227,138 kW menjadi 200,486 kW. Pada akhirnya hasil dari simulasi yang dijalankan akan dilaporkan dan dapat digunakan pada jaringan distribusi yang lain dengan beberapa kondisi operasi yang berbeda.
Metode BPSO dapat memperoleh hasil konfigurasi secara lebih efektif dan stabil
Kata Kunci : rekonfigurasi, losess, Binary Particle Swarm Optimization
ABSTRACT
This final project studied about reconfiguration problem in middle voltage distribution network aiming to reduce static losess. The distribution optimization process uses open-close controling stategy from switches at feeder (as swarm particles). Analysis using BPSO (Binary Particle Swarm Optimization) method shows new configuration with is optimum with minimum losess. After running simulation BPSO used Matlab program, at optimum reconfiguration will reduce losess of existing condition from 227,138 kW to 200,486 kW. Finally, the result of this simulation will be reported and it can be used in other distribution network with different condition of operation. This BPSO method is more effective and stable in obtaining the configuration result.
Keyword : reconfiguration, losess, Particle Swarm Optimization
v
KATA PENGANTAR
Om Awignam Astu Namosidham, terucap syukur kepada Ida Sang hyang Widhi Wasa Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang yang telah melimpahkan anugrah yang tak terkira terutama berupa kesabaran dan kemudahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :
STUDI REKONFIGURASI JARINGAN DISTRIBUSI TEGANGAN MENENGAH UNTUK MEMINIMUMKAN RUGI- RUGI DAYA LISTRIK MENGGUNAKAN BINARY PARTICLE
SWARM OPTIMIZATION
Tujuan utama penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan jenjang pendidikan pada Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Atas selesainya penyusunan tugas akhir ini, saya ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir atas bimbingan, perhatian, nasehat, panduan dan pendapat selama proses pengerjaan tugas akhir.
2. Para dosen, karyawan, dan keluarga besar Teknik Elektro ITS Surabaya.
3. Bapak, Ibu, adek made, adek omang, semua saudara – saudaraku yang memberikan dukungan, semangat, dan doa untuk keberhasilan saya.
4. My complicated friend Putu Dewika Angganingrum yang telah menemani dan memberi support dalam suka dan duka.
5. Teman-teman angkatan 2004 (e-44), keluarga besar power, boy sandra tentor MATLAB saya, robi atas bantuan dan diskusinya mengenai PSO, mirza atas informasinya, jenny atas pinjaman bukunya, asisten- asisten lab simulasi terutama cbonk terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya selama masa kuliah dan proses pengerjaan tugas akhir.
6. Terima kasih banyak kepada bapak Eddon Mufrizon atas bantuan data sistem yang sumbernya dari thesis beliau
7. Teman – teman nongkrong saya windhu, meidy, tantri, gede terima kasih atas pertemanan dan bisa jadi tempat refresh disaat saya lelah dengan project ini
8. Semua pihak yang telah membantu saya dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan tugas akhir yang tidak dapat saya sebutkan semuanya.
Besar harapan saya agar tugas akhir ini dapat memberikan manfaat dan masukkan bagi siapa saja yang membacanya. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk pengembangan ke arah yang lebih baik.
Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.
Surabaya, Januari 2009
Penulis
vii DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
ABSTRACT iii
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan 1
1.3 Pembatasan Masalah 2
1.4 Tinjauan Pustaka 2
1.5 Sistematika Pembahasan 3
1.6 Metodologi 3
1.7 Relevansi 3
BAB II TEORI PENUNJANG 6
2.1 Tinjauan Umum Sistem Distribusi 6
2.1.1Saluran Distribusi 7
2.1.2Klasifikasi Sitem Distribusi 8
2.2.1.1 Sistem Distribusi Primer 8 2.1.2.1 Sistem Distribusi Sekunder
2.1.3 Struktur Sistem Distribusi Primer
2.1.3.1 Sistem Distribusi Konfigurasi Radial 2.1.3.1.1 Sistem Radial Pohon 2.1.3.1.2Sistem Radial dengan Tie
dan Saklar Pemisah 2.1.3.1.3Sistem Radial dengan
Pembagian Phasa Area 2.1.3.2 Sistem Jaringan Distribusi
Konfigurasi Loop
2.1.3.3 Sistem Jaringan Distribusi Konfigurasi Spindel 2.1.3.4 Sistem Jaringan Distribusi
Konfigurasi Mesh
2.1.4 Jaringan Interkoneksi Distribusi Primer 2.1.5 Rugi-rugi energi dan tega ngan jatuh
9 10 10 11 12 12 12 14 15 16 17
2.2 2.3
BAB III 3.1 3.2 3.3 3.4
BAB IV 4.1 4.2
4.3
2.1.5.1Resistansi 2.1.5.2Induktansi 2.1.5.3Tegangan Jatuh Persamaan Aliran Daya Nonlinier 2.2.1Metode Newton – Raphson (N – R) Particle Swarm Optimization (PSO) 2.3.1Algoritma PSO Standar
2.3.1.1 Ukuran Swarm 2.3.1.2 Koefisien Akselerasi 2.3.1.3 Inertia Weight 2.3.1.4Constriction Factor 2.3.2 Binary PSO
2.2.3 Hybrid PSO METODOLOGI Pemodelan Sistem
Particle Swarm Optimization Binary Particle swarm Optimization
Meminimalkan Rugi -rugi Daya Dengan Metoda Binary Particle Swarm Optimization
3.4.1 Flowchart Metoda Binary Particle Swarm Optimization
3.4.1.1Inisialisasi Posisi dan Velocity Pada Individu i
3.4.1.2 Evaluasi Fungsi Objektif Pada Individu i
3.4.1.3 Update Velocity Individu i,
V
ik13.4.1.4 Update Posisi Individu i,
X
ik13.4.1.5 Update Pbest dan Gbest SIMULASI DAN ANALISA DATA Data Sistem
Simulasi dengan Matlab 7.0 1
4.2.1 Aliran Daya Pada Kondisi Existing
4.2.2 Aliran Daya Pada Kondisi Setelah Rekonfigurasi
Analisa Data
17 19 20 21 22 23 27 29 29 29 30 31 32 34 34 35 36 37 37 38 39 39
39 40 40 41 41 43 44 44 46
ix BAB V
DAFTAR LAMPIRAN BIODATA
PENUTUP Kesimpulan Saran PUSTAKA
Hasil runing program PENULIS
49 49 49 51 - 53
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sistem tenaga listrik 5
Gambar 2.2 Sistem distribusi konfigurasi radial 10
Gambar 2.3 Jaringan sistem loop terbuka 12
Gambar 2.4 Sistem loop tertutup 13
Gambar 2.5 Sistem jaringan distribusi spindel 14 Gambar 2.6 Jaringan interkoneksi sistem distribusi primer 15 Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen saluran distribusi primer 19 Gambar 2.8 Konsep modifikasi penelusuran point pada PSO 27 Gambar 3.1 Sistem distribusi jaringan radial 33 Gambar 3.2 Konsep modifikasi penelusuran point pada PSO 35
Gambar 3.3 Langkah-langkah metode BPSO 37
Gambar 4.1 Sistem distribusi jaringan radial 41 Gambar 4.2 Konfigurasi jaringan distribusi setelah
Rekonfigurasi dengan PSO
45
Gambar 4.3 Grafik iterasi global best position yang dilakukan PSO
48
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Data jaringan dan beban yang diuji 43 Tabel 4.2 Perbandingan besar rugi-rugi daya aktif 47 Tabel 4.3 Perbandingan besar rugi-rugi daya reaktif 47