METODE PENELITIAN
3.1 Parameter Saluran
Sistem Standar IEEE 30 Bus digunakan nilai MVA base sebesar 100
MVA dan nilai kV base sebesar 100 kV, sedangkan untuk sistem interkoneksi
500 kV Jawa-Bali digunakan nilai MVA base sebesar 1000 MVA dan nilai kV
base sebesar 500 kV sehingga memiliki parameter yang sama dengan metode
pembanding. Parameter bus lain yang ditentukan nilainya adalah Z base.
Berikut adalah persamaan untuk menentuka Z base pada sistem :
= (3.1)
Nilai impedansi saluran atau Z pada sistem dinyatakan dalam satuan Ohm (Ω). Untuk mempermudah perhitungan nilai Z diubah dalam bentuk per unit (p.u) seperti persamaan berikut.
= (3.2)
3.2 Sistem Standar IEEE 30 Bus
Untuk menguji aliran daya optimal dengan metode MINOPF, maka
dilakukan pengujian awal pada Sistem Standar IEEE 30 bus. Sumber data Sistem
Standar IEEE 30 Bus berasal dari jurnal Optimal Load Flow with Steady State
Security dan Transaction Analysis in Deregulated Power Systems Using Game
Theory. (Alsac dan Stott, 1974 : 750) (Ferrero et al, 1997 : 1342)
Hasil dari pengujian ini akan dibandingkan dengan hasil pengujian
Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada Sistem Standar IEEE
30 bus, yang terdiri dari impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi (B).
(Appendix : 124-125)
Tabel 3.1. Data Saluran Sistem Standar IEEE 30 Bus
No. Dari
Bus
Ke Bus
Impedansi Saluran
B
R X
1 1 2 0,0192 0,0575 0,0264
2 1 3 0,0452 0,1652 0,0204
3 2 4 0,057 0,1737 0,0184
4 3 4 0,0132 0,0379 0,0042
5 2 5 0,0472 0,1983 0,0209
6 2 6 0,0581 0,1763 0,0187
7 4 6 0,0119 0,0414 0,0045
8 5 7 0,046 0,116 0,0102
9 6 7 0,0267 0,082 0,0085
10 6 8 0,012 0,042 0,0045
11 6 9 0 0,208 0
12 6 10 0 0,556 0
13 9 11 0 0,208 0
14 9 10 0 0,11 0
15 4 12 0 0,256 0
16 12 13 0 0,14 0
17 12 14 0,1231 0,2559 0
18 12 15 0,0662 0,1304 0
19 12 16 0,0945 0,1987 0
20 14 15 0,221 0,1997 0
21 16 17 0,0524 0,1923 0
22 15 18 0,1073 0,2185 0
23 18 19 0,0639 0,1292 0
24 19 20 0,034 0,068 0
25 10 20 0,0936 0,209 0
26 10 17 0,0324 0,0845 0
27 10 21 0,0348 0,0749 0
28 10 22 0,0727 0,1499 0
29 21 22 0,0116 0,0236 0
30 15 23 0,1 0,202 0
32 23 24 0,132 0,27 0
33 24 25 0,1885 0,3292 0
34 25 26 0,2544 0,38 0
35 25 27 0,1093 0,2087 0
36 28 27 0 0,396 0
37 27 29 0,2198 0,4153 0
38 27 30 0,3202 0,6027 0
39 29 30 0,2399 0,4533 0
40 8 28 0,0636 0.2 0,0214
41 6 28 0,0169 0,0599 0,0065
Berikut adalah data pembangkitan dan pembebanan bus pada Sistem
Standar IEEE 30 bus yang terdiri dari data tegangan bus, pembangkitan yang
dilakukan, dan permintaan beban (demand). (Appendix : 126-127)
Tabel 3.2. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus pada Sistem Standar IEEE 30 Bus
No. Bus
Tegangan Bus Pembangkitan Beban
V (V) Θ (°) PG
(MW)
QG (MVAR)
PD (MW)
QD (MVAR)
1 1,06 0 1,3848 -0,0279 0 0
2 1,045 0 0.4 0,5 0,217 0,127
3 1 0 0 0 0,024 0,012
4 1,06 0 0 0 0,076 0,016
5 1,01 0 0 0,37 0,942 0,19
6 1 0 0 0 0 0
7 1 0 0 0 0,228 0,109
8 1,01 0 0 0,373 0,3 0,3
9 1 0 0 0 0 0
10 1 0 0 0 0,058 0,02
11 1,082 0 0 0,162 0 0
12 1 0 0 0 0,112 0,075
13 1,071 0 0 0,106 0 0
14 1 0 0 0 0,062 0,016
15 1 0 0 0 0,082 0,025
16 1 0 0 0 0,035 0,018
17 1 0 0 0 0,09 0,058
18 1 0 0 0 0,032 0,009
20 1 0 0 0 0,022 0,007
21 1 0 0 0 0,175 0,112
22 1 0 0 0 0 0
23 1 0 0 0 0,032 0,016
24 1 0 0 0 0,087 0,067
25 1 0 0 0 0 0
26 1 0 0 0 0,035 0,023
27 1 0 0 0 0 0
28 1 0 0 0 0 0
29 1 0 0 0 0,024 0,009
30 1 0 0 0 0,106 0,019
Berikut adalah karakteristik generator yang terpasang pada Sistem Standar
IEEE 30 bus. (Appendix : 127)
Tabel 3.3. Karakteristik Generator pada Sistem Standar IEEE 30 Bus
Unit PG min (MW)
PG max (MW)
QG min (MW)
QG max
(MW) ϒ β α
1 50 200 -20 150 0,02 2 0
2 20 80 -20 60 0,0175 1,75 0
5 15 50 -15 62.5 0,0625 1 0
8 10 35 -15 48.7 0,00834 3,25 0
11 10 30 -10 40 0,025 3 0
13 12 40 -15 44.7 0,025 3 0
Data-data di atas merupakan data yang akan digunakan dalam aliran daya
optimal metode MINOPF dengan parameter saluran yang sudah ditentukan.
Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data tersebut
terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case30’.
3.3 Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali
Studi kasus dilakukan pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dua
waktu yang berbeda, yaitu data pembebanan tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30
3.3.1 Data Pembebanan Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB
Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul
13.30 WIB terdiri dari 23 bus dengan 28 saluran dan 8 unit pembangkit. Unit
pembangkit yang terpasang antara lain pembangkit Suralaya, pembangkit
Muara Tawar, pembangkit Cirata, pembangkit Saguling, pembangkit Tanjung
Jati, pembangkit Gresik, pembangkit Paiton, dan pembangkit Grati. Unit
Pembangkit Cirata dan Saguling merupakan pembangkit listrik tenaga air,
sisanya adalah pembangkit listrik tenaga uap. Data-data ini diambil dari tugas
akhir Buyung Baskoro tahun 2009 yang bersumber dari P.T. PLN (Persero).
Tujuannya untuk membandingkan hasil optimasi oleh P.T. PLN (Persero),
metode algoritma genetika, dan metode MINOPF.
Tabel 3.4. Jenis-jenis Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali
Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB
Jenis Bus Nama Bus Jumlah Bus
Slack Bus Suralaya 1
Bus Beban
Cilegon, Kembangan, Gandul, Cibinong, Cawang,
Bekasi, Cibatu, Bandung Selatan, Mandirancan,
Ungaran, Surabaya Barat, Depok, Tasikmalaya,
Pedan, dan Kediri.
15
Bus
Generator
Muara Tawar, Cirata, Saguling, Tanjung Jati, Gresik,
Paiton, dan Grati 7
Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada Sistem Standar
IEEE 30 bus, yang terdiri dari impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi
(B).
Tabel 3.5. Data Saluran Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB
No. Dari
Bus
Ke Bus
Impedansi Saluran
B
R X
1 1 2 0,000626496 0,007008768 0
2 1 4 0,006513273 0,062576324 0,01197964
3 2 5 0,013133324 0,146925792 0,007061141
4 3 4 0,001513179 0,016928309 0
5 4 5 0,001246422 0,01197501 0
6 4 18 0,000694176 0,006669298 0
7 5 7 0,00444188 0,0426754 0
8 5 8 0,0062116 0,059678 0
9 5 11 0,00411138 0,04599504 0,008841946
10 6 7 0,001973648 0,01896184 0
11 6 8 0,0056256 0,054048 0
12 8 9 0,002822059 0,027112954 0
13 9 10 0,00273996 0,026324191 0
14 10 11 0,001474728 0,014168458 0
15 11 12 0,0019578 0,0219024 0
16 12 13 0,00699098 0,0671659 0,01285827
17 13 14 0,013478 0,12949 0,024789624
18 14 15 0,01353392 0,15140736 0,007276522
19 14 16 0,01579856 0,1517848 0,007264438
20 14 20 0,00903612 0,0868146 0
21 15 16 0,037539629 0,360662304 0,017261339
22 16 17 0,00139468 0,0133994 0
23 16 23 0,003986382 0,044596656 0
24 18 19 0,014056 0,157248 0,030228874
25 19 20 0,015311 0,171288 0,032927881
26 20 21 0,010291 0,115128 0,022131855
27 21 22 0,010291 0,115128 0,022131855
Data saluran sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tersebut akan
dimasukkan pada aliran daya optimal metode MINOPF menjadi enam
bilangan di belakang koma (x10-6), contohnya R pada saluran ke-1 adalah
0,000626496 maka akan diubah menjadi 0,000627.
Berikut merupakan data pembangkitan dan pembebanan bus pada
sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30
WIB, yang terdiri dari nama bus, jenis bus, tegangan bus, pembangkitan, dan
permintaan beban (demand).
Tabel 3.6. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB
No.
Bus Nama Bus Jenis Bus
Tegangan Bus Pembangkitan Beban
V θ PG QG PD QD
1 Suralaya Slack 1,02 0 3098 0 146 43
2 Cilegon Beban 1 0 0 0 672 217
3 Kembangan Beban 1 0 0 0 727 249
4 Gandul Beban 1 0 0 0 521 174
5 Cibinong Beban 1 0 0 0 667 206
6 Cawang Beban 1 0 0 0 727 174
7 Bekasi Beban 1 0 0 0 618 163
8 Muara Tawar Generator 1 0 1178 0 0 0
9 Cibatu Beban 1 0 0 0 787 304
10 Cirata Generator 1 0 629 0 651 234
11 Saguling Generator 1 0 634 0 0 0
12 Bandung Selatan Beban 1 0 0 0 564 336
13 Mandiracun Beban 1 0 0 0 380 130
14 Ungaran Beban 1 0 0 0 314 347
15 Tanjung Jati Generator 1 0 668 0 0 0
16 Surabaya Barat Beban 1 0 0 0 824 304
17 Gresik Generator 1 0 821 0 201 87
18 Depok Beban 1 0 0 0 0 0
19 Tasikmalaya Beban 1 0 0 0 265 16
21 Kediri Beban 1 0 0 0 343 197
22 Paiton Generator 1 0 2806 0 803 260
23 Grati Generator 1 0 0 0 125 184
Berikut ini adalah karakteristik generator yang terpasang pada sistem
interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30 WIB, di
mana terdapat fungsi biaya pembangkitan yang akan dioptimasi.
Tabel 3.7. Karakteristik Generator pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009
Pukul 13.30 WIB
Unit PG min (MW)
PG max (MW)
QG min (MW)
QG max
(MW) ϒ β α
1 1500 3400 -600 2040 -65,94 395668,05 31630,21
8 1040 2200 -700 1640 690,98 2478064,47 107892572,2
10 400 1008 -480 -110 0 6000 0
11 400 700 -140 440 0 5502 0
15 600 1220 -240 720 -21,88 197191,76 -1636484,18
17 238 1050 -610 660 132,15 777148,77 13608770,96
22 1425 3254 -840 1920 52,19 37370,67 8220765,38
23 0 0 0 0 533,92 200490,63 86557397,4
Demikian adalah masukan data pada sistem interkoneksi 500 kV
Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30 WIB yang akan digunakan untuk
dioptimasi. Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data
tersebut terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case23asli’.
3.3.2 Data Pembebanan Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB
Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00
WIB terdiri dari 26 bus dengan 31 saluran dan 9 unit pembangkit. Unit
pembangkit yang terpasang antara lain pembangkit New Suralaya,
pembangkit Suralaya, pembangkit Muara Tawar, pembangkit Cirata,
pembangkit Grati, dan pembangkit Paiton. Unit Pembangkit Cirata dan
Saguling merupakan pembangkit listrik tenaga air, sisanya adalah
pembangkit listrik tenaga uap. Data-data ini diperoleh dari bidang Operasi
Sistem P.T. PLN (Persero) P3B (Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban)
Jawa-Bali.
Tabel 3.8. Jenis-jenis Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali
Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB
Jenis Bus Nama Bus Jumlah Bus
Slack Bus Suralaya 1
Bus Beban
New Suralaya, Cilegon, Kembangan, Gandul,
Balaraja, Cibinong, Cawang, Bekasi, Depok, Cibatu,
Tasikmalaya, Bandung Selatan, Mandirancan,
Ungaran, Pedan, Ngimbang, Surabaya Barat, dan
Kediri.
18
Bus
Generator
Muara Tawar, Cirata, Saguling, Tanjung Jati, Gresik,
Grati, dan Paiton. 7
Jumlah 26
Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada sistem interkoneksi
500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB, yang terdiri dari
impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi (B).
Tabel 3.9. Data Saluran Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB
No. dari bus
ke-
bus Nama Saluran R X B
1 2 1 SLAYA-SRLRU 0,0001465 0,0014075 0,011367673
2 2 3 SLAYA-CLBRU 0,000626492 0,00700876 0,002282857
3 2 6 SRLAYA-BRAJA 0,00367768 0,0353332 0,000452832
5 5 4 GNDUL-KMBGN 0,00151304 0,01692688 0,000945242
6 5 6 GNDUL-BRAJA 0,002980224 0,02862284 0,000558994
7 7 14 CIBNG-SGLNG 0,00411132 0,0459952 0,000347862
8 9 7 BKASI-CIBNG 0,00444188 0,0426754 0,000374923
9 9 8 BKASI-CWANG 0,001973648 0,01896184 0,0008438
10 10 5 DEPOK-GNDUL 0,00034708 0,00333468 0,004798062
11 10 7 DEPOK-CIBNG 0,0009124 0,00876592 0,001825251
12 11 7 MTWAR - CBNGN 0,0062116 0,059678 0,000268105
13 11 8 MTWAR - CWANG 0,0056256 0,054048 0,000296033
14 12 11 CBATU-MTWAR 0,002822052 0,02711288 0,000590125
15 12 13 CBATU-CRATA 0,002739888 0,02618276 0,000611089
16 14 13 SGLNG-CRATA 0,001474728 0,01416846 0,001129269
17 14 16 SGLNG-BDSLN 0,0019578 0,021902396 0,000730514
18 15 10 TSKBR-DEPOK 0,01405616 0,15724804 0,00010175
19 17 16 MDRCN-BDSLN 0,00699098 0,06716588 0,000238216
20 17 19 MDRCN-UNGRN 0,013478 0,12949 0,000123562
21 19 18 UNGRN-TJATI 0,00676708 0,07570368 0,00021135
22 19 20 UNGAR-PEDAN 0,00903612 0,0868146 0,000184301
23 19 21 UNGRN-NBANG 0,023479616 0,2255806 7,09281E-05
24 20 15 PEDAN-TSKBR 0,015311 0,17128624 9,34109E-05
25 21 22 NBANG-SBBRT 0,005974972 0,0574046 0,000278723
26 22 19 SBBRT - UNGRN 0,02979224 0,2862292 5,58993E-05
27 22 24 SBBRT-GRATI 0,00398636 0,0445966 0,000358772
28 23 22 GRBRU-SBBRT 0,00140056 0,01345572 0,001189085
29 25 20 KDIRI-PEDAN 0,0102911 0,115127976 0,000138976
30 26 24 PITON-GRATI 0,004217728 0,04718476 0,000339093
31 26 25 PITON-KDIRI 0,0102911 0,115127976 0,000138976
Data saluran sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tersebut akan
dimasukkan pada aliran daya optimal metode MINOPF menjadi enam
bilangan di belakang koma (x10-6), contohnya R pada saluran ke-1 adalah
Berikut merupakan data pembangkitan dan pembebanan bus pada
sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB,
yang terdiri dari nama bus, jenis bus, tegangan bus, pembangkitan, dan
permintaan beban (demand). Data yang dioptimasi dengan metode MINOPF
merupakan data sebelum realisasi pembangkitan oleh P.T. PLN (Persero).
Tabel 3.10. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB
No
Bus Nama Bus Jenis Bus
Tegangan Pembangkitan Beban
V θ PG QG PD QD
1 New Suralaya generator 1 0 0 0 86 34
2 Suralaya slack 1.02 0 2962 1554 142 -56
3 Cilegon beban 1 0 0 0 320 -139
4 Kembangan beban 1 0 0 0 676 213
5 Gandul beban 1 0 0 0 727 47
6 Balaraja beban 1 0 0 0 636 253
7 Cibinong beban 1 0 0 0 473 350
8 Cawang beban 1 0 0 0 343 97
9 Bekasi beban 1 0 0 0 1097 79
10 Depok beban 1 0 0 0 536 166
11 Muara Tawar generator 1 0 1351 703 0 0
12 Cibatu beban 1 0 0 0 666 463
13 Cirata generator 1 0 365 120 650 270
14 Saguling generator 1 0 647 135 0 0
15 Tasikmalaya beban 1 0 0 0 137 48
16 Bandung Selatan beban 1 0 0 0 505 325
17 Mandirancan beban 1 0 0 0 -339 3
18 Tanjung Jati generator 1 0 2385 336 380 96
19 Ungaran beban 1 0 0 0 838 382
20 Pedan beban 1 0 0 0 631 430
21 Ngimbang beban 1 0 0 0 262 43
22 Surabaya Barat beban 1 0 0 0 983 642
Berikut ini adalah karakteristik generator yang terpasang pada sistem
interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB, di
mana terdapat fungsi biaya pembangkitan yang akan dioptimasi.
Tabel 3.11. Karakteristik Generator pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali Tanggal 7 Mei 2013
Pukul 10.00 WIB
No. No. Bus
Nama Pembangkit
PG min
(MW)
PG max
(MW)
QG min
(MVAR)
QG max
(MVAR)
1 1 New Suralaya 0 0 0 0 3124 -1,876 0,001 2 2 Suralaya 2666 3258 -600 1700 3124 -1,876 0,001 3 11 Muara Tawar 1216 1486 -700 800 6990 -35,84 0,075 4 13 Cirata 329 402 -480 300 6 0 0 5 14 Saguling 582 712 -140 150 5.5 0 0 6 18 Tanjung Jati 2147 2624 -240 500 2567 -0,423 0 7 23 Gresik 531 649 -610 200 3149 -3,479 0,01 8 24 Grati 293 358 -50 250 4962 -29,2 0,111 9 26 Paiton 2723 3328 -100 600 3186 -1.776 0.001
Demikian adalah masukan data pada sistem interkoneksi 500 kV
Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB yang akan digunakan untuk
dioptimasi. Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data
tersebut terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case7Mei2013’.
24 Grati generator 1 0 325 44 430 205
25 Kediri beban 1 0 0 0 605 197
3.4 Diagram Alir Aliran Daya Optimal Metode MINOPF
Berikut adalah diagram alir aliran daya optimal metode MINOPF :
Start
Penentuan Algoritma Newton Aliran Daya Optimal
Metode MINOPF
Analisis Hasil Optimasi Hasil Optimasi
Stop
Menjalankan Program : run_opf Data Pembebanan, Data Saluran, Data Generator, dan
Fungsi Biaya Pembangkit
