Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Ekstensi (PPSE) Pada Departemen Teknik Elektro
Oleh:
RIBET MICHAEL SIMORANGKIR NIM : 1 0 0 4 2 2 0 61
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
penyertaannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Optimal Power Flow Jaringan Sumatera Bagian Utara 150 kV” dengan baik.
Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan dalam
memperoleh derajat kesarjanaan S1, Program Studi Teknik Elektro Ekstensi,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak dalam penyelesaian
skripsi ini, baik berupa bimbingan, arahan, saran, dorongan semangat maupun
fasilitas. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Surya Tarmzi Kasim, M.Si selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,
2. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. selaku dosen yang telah banyak
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan arahan kepada
penulis selama pembuatan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. dan Ibu Syska Yana, S.T. M.T selaku
dosen penguji yang juga telah meluangkan waktunya untuk memberikan
bimbingan dan arahan kepada penulis.
4. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
5. Oppung, Bapak, Mama, Abang, Adek dan keluarga terkasih yang
6. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro Ekstensi USU angkatan 2010 s/d
2013 yang tidak dapat disebutkan satu per satu oleh penulis, yang
membantu dan mendukung dalam penyelesaian skripsi ini.
7. Pihak-pihak lain yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang turut
membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini. Oleh
karena itu, saran dan kritik yang membangun akan diterima dengan senang hati
oleh penulis. Penulis juga mengharapkan skripsi ini dapat bermanfaat terutama
bagi penulis dan bagi pembaca.
Medan, April 2015
DAFTAR ISI
2.4.2. Saluran Transmisi Jarak Menengah ... 10
2.5. Beban ... 11
2.6. Study Aliran Daya ... 12
2.6.1. Tipe Bus Pada Study Aliran daya ... 12
2.6.2. Pemodelan Untuk Study Aliran Daya ... 14
2.6.2. Metode Newton-Raphson ... 15
2.7. Economic Dispatch ... 17
3.5. Diagram Alir Penelitian... 32
4.3.1.1. Pembangkitan ... 37
4.3.1.2. Tegangan ... 41
4.3.1.3. Pembebanan Saluran ... 45
4.3.2. Simulasi Optimal Power Flow ... 47
4.3.2.1. Pembangkitan ... 49
4.3.2.2. Tegangan ... 53
4.3.2.3. Pembebanan Saluran ... 58
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1. Kesimpulan ... 61
5.2. Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA ... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 PSAT vs MATLAB Toolbox Lainnya ... 21
Tabel 3.2 Tipe, Area, Zona Bus Sistem Kelistrikan 150kV Sumbagut ... 24
Tabel 3.3 Batasan Tegangan Sistem yang Diijinkan ... 26
Tabel 3.4 Spesifikasi Penghantar Sistem Transmisi 150kV Sumbagut ... 27
Tabel 3.5 Penghantar-penghantar Sistem Transmisi 150kV Sumbagut ... 28
Tabel 3.6 Biaya Pembangkitan Pada Sistem Kelistrikan Sumbagut ... 30
Tabel 4.1 Pembangkitan dan Pembebanan pada pukul 19.30 WIB ... 36
Tabel 4.2 Biaya Pembangkitan Kondisi Rill Pengoperasian PLN ... 37
Tabel 4.3 Tegangan Bus Simulasi Power Flow Data PLN ... 41
Tabel 4.4 Pembebanan Saluran Kondisi Rill Pengoperasian PLN... 45
Tabel 4.5 Besar dan Jumlah Biaya Pembangkitan OPF ... 48
Tabel 4.6 Profil Tegangan pada Kondisi OPF dan PLN ... 54
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pembagian Sistem Tenaga Listrik Secara Umum ... 4
Gambar 2.2 Aspek yang diperhatikan dalam operasi STL ... 5
Gambar 2.3 Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Pendek ... 9
Gambar 2.4 Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Jarak Menengah ... 10
Gambar 2.5 Sistem Transmisi Tiga Bus ... 14
Gambar 3.1 Skema Kerja PSAT ... 21
Gambar 3.2 Jendela Utama PSAT ... 22
Gambar 3.3 Wilayah Layanan PT. PLN (Persero) P3BS UPB Sumbagut ... 23
Gambar 3.4 Diagram Alir Penelitian ... 32
Gambar 4.10 Aliran daya tertinggi pada masing-masing saluran ... 47
Gambar 4.11 Pembangkit Daya di Area NAD (OPF vs PLN) ... 50
Gambar 4.12 Pembangkit Daya di Area Sumut UPT Medan (OPF vs PLN) .. 51
Gambar 4.13 Pembangkit Daya di Area Sumut UPT PSTAR (OPF vs PLN) . 52 Gambar 4.14 Perbandingan Nilai tegangan PLN vs OPF Area NAD ... 55
Gambar 4.15 Perbandingan Nilai tegangan PLN vs OPF UPT Medan ... 56
Gambar 4.16 Perbandingan Nilai tegangan PLN vs OPF UPT P. Siantar ... 57
DAFTAR SINGKATAN
E
ED : Economic Dispatch
G
GI : Gardu Induk
H
HSD : High Speed Diesel
M
MFO : Marine Fuel Oil
O
OPF : Optimal Power Flow
P
PDIPM : Primal Dual Interior Point Method
P3BS : Pusat Pengaturan dan Penyaluran Beban Sumatera
PLN : Perusahaan Listrik Negara
S
Sumbagut : Sumatera Bagian Utara
Sumbagselteng : Sumatera Bagian Selatan dan Tengah
U
UPB : Unit Pelayanan Bisnis
DAFTAR SIMBOL
: sudut tegangan bus
: sudut impedansi saluran
: komponen imaginer bilangan kompleks
: komponen real bilangan kompleks
: fungsi biaya pembangkitan generator i
: arus pada bus i
: komponen matrix Jacobian
: daya aktif beban pada bus i
: daya aktif pembangkitan generator i
: daya aktif pada bus i
: rugi-rugi daya aktif saluran
: daya reaktif pada bus i
: daya semu pada bus i
: tegangan pada bus i
: tegangan hasil iterasi ke-k
ABSTRAK
Pada sistem interkoneksi tenaga listrik perlu dilakukan operasi pengaturan pembangkitan daya pada unit-unit generator dan penyaluran daya menuju titik-titik beban. Pengoperasian unit-unit pembangkit tersebut diusahakan agar bekerja dengan biaya operasi yang murah tanpa mengabaikan aspek keamanan dan kualitas pada sistem tersebut. Untuk mendapatkan biaya Pembangkitan yang murah, dapat diperoleh dengan melakukan economic dispatch pada unit-unit pembangkit tersebut. Aspek keamanan dan kualitas sistem ketenaga listrikan dipenuhi dengan menggunakan metode Optimal Power Flow. Aspek keamanan tersebut meliputi kekangan besar daya yang dapat dibangkitkan masing-masing pembangkit, kapasitas pembebanan pada saluran, sedangkan aspek kualitas meliputi batasan tegangan pada tiap-tiap bus. Metode Optimal Power Flow pada penelitian ini diaplikasikan pada sistem kelistrikan PT. PLN (Persero) Sumatera Bagian Utara 150 kV. Studi OPF dilakukan melalui simulasi dengan menggunakan Power Sistem Analisis Toolbox (PSAT) yang menggunakan primal dua l interior point method (PDIPM). Hasil pengoptimalan aliran daya yang dilakukan pada sistem kelistrikan PT. PLN (Persero) Sumatera Bagian Utara adalah turunnya biaya pembangkitan sistem sebesar Rp. 342.152.567,37 per jam atau 15,42% dari biaya pembangkitan pada pola pengoperasian PT. PLN Sumbagut, dan pola pengoperasian yang tidak keluar dari batasan-batasan yang diizinkan.
Kata kunci : optimal power flow, economic dispatch, Power Sistem Analisis
