• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERANCANGAN DAN ANALISA SISTEM KENDALI FREKUENSI MULTIMESIN DENGAN METODA LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR).

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "PERANCANGAN DAN ANALISA SISTEM KENDALI FREKUENSI MULTIMESIN DENGAN METODA LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR)."

Copied!
8
0
0

Teks penuh

(1)

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN DAN ANALISA SISTEM KENDALI FREKUENSI MULTIMESIN DENGAN METODA LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR)

Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Strata-1 pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas

Oleh :

Muhammad Reza Permana NIM. 1010951001

Dosen Pembimbing :

Heru Dibyo Laksono, MT NIP. 19770107 2005 011 002

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

(2)

ABSTRAK

Penelitian ini membahas tentang analisa performansi, analisa kestabilan dan analisa kekokohan sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran. Sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran merupakan subsistem tenaga listrik yang terdiri dari dua atau lebih generator yang terinterkoneksi. Sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran ini merupakan subsistem yang paling berpengaruh terhadap performansi sistem tenaga listrik. Analisa yang dilakukan meliputi analisa performansi dalam domain waktu, analisa performansi dalam domain frekuensi, analisa kestabilan, analisa kekokohan dan analisa sensitifitas sistem. Performansi, kestabilan, kekokohan dan sensitifitas merupakan faktor - faktor penting yang harus diperhatikan dalam operasi sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran. Performansi, kestabilan, kekokohan dan sensitifitas sistem tenaga listrik akan terganggu jika ada gangguan. Ada 2 jenis gangguan yang sering terjadi dalam operasi sistem tenaga listrik diantaranya gangguan berat dan gangguan kecil. kestabilan frekuensi ini merupakan salah satu indikator kestabilan sistem tenaga listrik saat terjadi gangguan kecil. Jika gangguan ini terus terjadi secara terus menerus setiap waktu akan berakibat terjadinya perubahan parameter – parameter pada sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran terutama perubahan frekuensi. Perubahan parameter – parameter ini bisa mengakibatkan sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran akan terganggu dan berakibat sistem tidak mampu lagi bekerja secara normal setelah mengalami gangguan. Dengan menggunakan metoda dengan menggunakan metoda kendali optimal dalam hal ini menggunakan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) dan metoda Linear Quadratic Regulator dengan fungsi bobot pada keluaran(LQRy). Dari data – data sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran akan dilakukan analisa performansi, kestabilan, kekokohan dan sensitifitas. Hasil analisa menunjukan bahwa performansi, kestabilan, kekokohan dan sensitifitas sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak keluaran dengan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) dan metoda Linear Quadratic Regulator dengan fungsi bobot pada keluaran (LQRy) bersifat lebih baik.

(3)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan kebutuhan berbagai industri hingga kebutuhan

rumah tangga. Oleh karena itu diperlukan suatu pembangkit tenaga listrik yang

kontinu pelayanannya sehingga dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Pusat-

pusat pembangkit listrik yang ada harus dapat selalu memenuhi kebutuhan beban

yang berubah-ubah serta daya yang tersedia dalam sistem tenaga listrik haruslah

cukup untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik untuk pelanggan. Masalah yang

unik dalam operasi sistem tenaga listrik adalah daya yang dibangkitkan atau yang

diproduksi haruslah selalu sama dengan daya yang dikosumsi oleh pemakai

tenaga listrik yang secara teknis umumnya dikatakan sebagai beban sistem. Daya

yang tersedia tergantung kepada daya yang terpasang pada unit - unit pembangkit

dalam sistem dan dan juga tergantung dari kesiapan operasi unit tersebut.

Beberapa faktor seperti kerusakan dan pemeliharaan rutin menyebabkan unit

pembangkit tidak siap beroperasi.

Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga bagi pelanggan

dengan frekuensi yang praktis konstan. Penyimpangan frekuensi dari nilai

nominal harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Sehubungan

dengan ini, maka untuk mempertahankan frekuensi dalam batas toleransi yang

diperbolehkan, penyediaan atau pembangkitan daya aktif dalam sistem harus

disesuaikan dengan beban daya aktif. Penyesuaian daya aktif dilakukan dengan

mengatur besarnya kopel penggerak generator. Penambahan beban secara

mendadak mempuyai dampak penurunan frekuensi sistem, begitu pula apabila ada

unit pembangkit yang terganggu dan trip (jatuh) dari sistem dampaknya juga akan

menurunkan frekuensi.

Dalam sistem tenaga listrik, gangguan ada yang bersifat peralihan seperti

putusnya salah satu jaringan atau terjadinya hubung singkat dan gangguan yang

bersifat kecil seperti perubahan beban kecil. Gangguan yang bersifat kecil disebut

(4)

dan mempelajari tanggapan frekuensi sistem didaerah titik kerjanya. Dalam

kenyataannya memang nilai frekuensi sistem tersebut selalu berubah di sekitar

titik kerjanya. Dengan demikian kestabilan frekuensi ini merupakan salah satu

indikator kestabilan sistem tenaga listrik saat terjadi gangguan kecil. Usaha untuk

memperbaiki kinerja dinamik pada mesin tunggal dan multimesin akibat

perubahan beban dengan menggunakan metoda kendali optimal dilakukan dengan

menginvestigasi kendali governor menghasilkan sinyal stabilitas yang optimal dan

memuaskan. Beberapa penelitian yang sudah dilakukan diantaranya :

 Ramanand Kashyap, S.S. Sankeswari, dan B. A. Patil (2013) dengan judul “Load Frequency Control Using Fuzzy PI Controller Generation of Interconnected Hydro Power Sistem" Penelitian ini membahas tentang perancangan dan analisa pengendalian Load frequency control (LFC) untuk

kendali frekuensi interkoneksi sistem tenaga listrik dengan menggunakan

kontroler proportional-integral (PI) dan fuzzy logic controller (FLC).

Adapun analisa yang dilakukan dalam penelitian yaitu membandingkan

performansi sistem dalam domain waktu antara sistem konvensional dengan

sistem setelah pemasangan kontroler proportional-integral dan fuzzy controller.

 Nilaykumar N. Shah dan Chetan D. Kotwal (2012) dengan judul "The State Space Modeling of Single, Two and Three ALFC of Power Sistem Using Integral Control and Optimal LQR Control Method". Penelitian ini membahas tentang perancangan dan analisa pengendalian frekuensi sistem

tenaga listrik multimesin satu, dua dan tiga area dengan integral dan sistem

kontrol optimal yakni metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) untuk mendisain sistem load frequency control (LFC) penelitian menggunakan MATLAB.

 K.P. Singh Parmar, S. Majhi, dan D.P. Kothari (2012) dengan judul "Improvement of Dynamic Performance of LFC of the Two Area Power Sistem: An Analysis using MATLAB". Penelitian ini membahas tentang perancangan model dinamik dari load frequency control (LFC) untuk dua

area sistem tenaga yang berasal dari berbagai sumber pembangkit tenaga

(5)

3 penyelesaian dari masalah pengontrolan menggunakan program MATLAB.

settingan penguatan optimal pada kontroler umpan balik output dengan dan

tanpa DC pada saluran seri dengan sistem yang bersifat non linear. metode

umpan balik output adalah teknik yang sangat rasional dengan respon

dinamik saat kondisi sistem berubah terhadap waktu.

Dalam pengendalian sistem kendali frekuensi tenaga listrik multimesin ini,

ada banyak gangguan yang mungkin sehingga perlu studi kestabilan dinamik di

sekitar titik operasinya dan mencoba menganalisa tingkah laku kestabilan

frekuensi sistem tenaga listrik multimesin menggunakan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) dan metoda Linear Quadratic Regulator dengan fungsi bobot pada keluaran(LQRy). Analisa dilakukan dalam domain waktu, domain frekuensi,

analisa kestabilan dan analisa kekokohan didaerah titik kerjanya. Penelitian ini

merupakan perancangan tahap awal sistem kendali linier untuk mengendalikan

frekuensi sistem tenaga listrik multimesin dalam bentuk simulasi. Syarat

menggunakan diatas adalah model sistem kendali frekuensi tenaga listrik

multimesin harus bersifat linier. Untuk mendapatkan model linier tersebut, model

sistem dilinierisasi di titik operasi tertentu. Dengan demikian diharapkan nantinya

akan diperoleh bahan informasi untuk perancangan pengendali frekuensi

multimesin yang bersifat optimal.

Dalam menyelesaikan persoalan sistem kendali optimal pada pengendalian

frekuensi tenaga listrik multimesin ini, akan ditentukan suatu ukuran untuk

menentukan perancangan sistem kendali dengan beberapa kendala tertentu yang

akan meminimumkan suatu ukuran simpangan dan perilaku idealnya. Ukuran ini

biasanya ditetapkan berdasarkan kriteria indeks perfromansi. Indeks performansi

didefinisikan sebagai suatu fungsi yang harganya menunjukkan seberapa baik

performansi sistem yang sebenarnya mendekati performansi yang diinginkan.

Indeks performansi ini penting untuk menentukan sifat kendali optimal frekuensi

tenaga listrik multimesin yang diperoleh. Jadi kendali yang diperoleh mungkin

linier, nonlinier, stasioner atau berubah terhadap waktu tergantung pada bentuk

(6)

1.2 Perumusan Masalah

Penelitian ini akan membahas hubungan antara variabel-variabel yang

terkait. Hubungan variabel-variabel yang terkait ini akan digunakan dalam analisa

pemodelan dinamik sistem tenaga listrik multimesin dengan gangguan kecil

dalam hal ini, objek kendali frekuensi dengan pengendalinya yaitu pengaturan sisi

turbin. Untuk mendapatkan sistem kendali yang optimal maka

 Model yang digunakan adalah model sistem multimesin yang dilinierisasi dengan interaksi antar mesin melalui jaringan interkoneksi dan

diformulasikan ke dalam bentuk persamaan matematis.

 Setelah model persamaan matematis diperoleh kemudian diformulasikan menjadi persamaan gerak dari sistem ke dalam bentuk vektor matrik

sehingga diperoleh variabel keadaan dari persamaan gerak sistem yang

merupakan besaran yang akan diukur.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah :

1. Untuk memperoleh informasi desain pengendali yang dapat menjaga

performansi, kestabilan dan kekokohan dari perubahan frekuensi sistem

multimesin.

2. Menentukan penguatan umpan balik untuk memperbaiki performansi,

kestabilan dan kekokohan dari perubahan frekuensi sistem multimesin.

3. Membandingkan sistem tenaga listrik dengan menggunakan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR), metoda Linear Quadratic Regulator dengan fungsi bobot pada keluaran (LQRy) dan tanpa pengendali. Sehingga

membuktikan bahwa perancangan pengendali dengan pemahaman yang

sesuai dapat memperbaiki atau mempercepat tanggapan kestabilan dinamik

(7)

5 1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini memberikan manfaat antara lain :

1. Hasil penelitian ini dapat dijadikan bahan informasi untuk perancangan

pengendali dengan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) yang mengendalikan perubahan frekuensi untuk sistem multimesin.

2. Memberikan konstribusi dalam model perbaikan kinerja sistem multimesin

dengan penerapan umpan balik optimal untuk pengendalian perubahan

frekuensi.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Pada penelitian ini model sistem multimesin bersifat linear dan tidak

berubah terhadap waktu.

2. Model sistem multimesin dinyatakan dalam bentuk persamaan keadaan.

3. Metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) yang digunakan terdiri dari metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) dan metoda Linear Quadratic Regulator dengan fungsi bobot pada keluaran (LQRy).

4. Model LFC yang digunakan yaitu sistem governor dengan frekuensi loop

kontrol untuk unit generator uap yang tidak dipanaskan kembali.

1.6 Sistematika Penulisan

Adapun laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut :

BAB.I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisikan latar belakang, perumusan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika

penulisan.

BAB.II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini menjelaskan tentang pemodelan Sistem kendali frekuensi

banyak masukkan banyak keluaran, sistem kendali, analisa sistem kendali, metoda Linear Quadratic Regulator (LQR). Untuk analisa sistem kendali yang meliputi analisa performansi domain waktu, analisa

(8)

BAB.III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini berisikan diagram alir penelitian, langkah-langkah

penelitian dan perhitungan persamaan keadaan sistem Sistem kendali

frekuensi banyak masukkan banyak keluaran.

BAB.IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan tentang analisa sistem kendali frekuensi banyak

masukkan banyak keluaran dengan menggunakan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR). Analisa dilakukan meliputi analisa performansi dalam domain waktu, analisa performansi dalam domain

frekuensi, analisa kestabilan, analisa kekokohan dan analisa sensitifitas.

Hasil analisa sistem Sistem kendali frekuensi banyak masukkan banyak

keluaran dengan menggunakan metoda Linear Quadratic Regulator (LQR) juga akan dibandingkan dengan analisa sistem kendali frekuensi

banyak masukkan banyak keluaran tanpa metoda Linear Quadratic Regulator (LQR).

BAB.V PENUTUP

Referensi

Dokumen terkait

[r]

Titik Kismiyati dalam paparannya mengenai Standar Kompetensi Perpustakaan menjelaskan “orang yang kompeten adalah orang yang men- guasai pekerjaannya dan memiliki motivasi,

Keterlibatan masyarakat anggota dalam seluruh aktivitas pengelolaan, yaitu perencanaan, penetapan batas areal kerja, pelaksanaan kegiatan, dan monitoring evaluasi, merupakan

Berikan setiap murid sehelai kertas dan beritahu mereka iaitu aktiviti yang mereka akan buat akan membuktikan sama ada mereka dapat mengikuti arahan yang disampaikan

bawahan dalam penyusunan anggaran dapat meningkatkan kinerja karena dengan.. adanya komunikasi antara atasan dan bawahan dapat

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa penerapan Total Quality Management yang terdiri dari ber- orientasi pada kepuasan pelanggan, pem- berdayaan dan

Penilaian autentik adalah kegiatan menilai siswa yang menekankan pada apa yang seharusnya dinilai, baik proses maupun hasil dengan berbagai instrument penilaian yang

Tercetus ide dalam benak Rahma untuk membuat makanan “Rujak Buah dengan Bumbu Ulek Gula Jawa Kacang” agar dapat menyegarkan tubuh di saat udara panas. Buah-buahan yang manis