i
KOORDINASI RELAI PROTEKSI BERBASIS SYMBIOTIC ORGANISM SEARCH OPTIMIZATION PADA GARDU INDUK
1 PABRIK INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun
Oleh :JEFRI DWI GIARTA 201510130311076
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2022
v
ABSTRAKSI
Pada dunia perindustrian terutama skala besar kebutuhan akan listrik selalu mengalami peningkatan yang secara otomatis kontinuitas distribusi daya listrik harus diperhatikan. Dalam menjaga kontinuitas distribusi daya listrik memang sangat diperlukan baik dalam aspek kualitas daya dan jumlah daya yang diterima. Maka dari itu dibutuhkan suatu skema koordinasi perlindungan yang ideal pada gardu induk sehingga menjadikan kontinuitas daya listrik tetap terjaga atau stabil sehingga tidak menimbulkan gangguan lainnya. Dalam pengkoordinasian relai proteksi pentingnya Coordination Time Interval (CTI) atau bisa disebut waktu tunda agar relai primer dan relai backup tidak bekerja secara bersamaan. Algoritma optimasi metaheuristik menjadi metode yang dikenal cukup handal untuk menyelesaikan masalah optimasi kompleks jika dibandingkan dengan optimasi berbasis gradien. Symbiotic organism search merupakan salah satu contoh algoritma metaheuristic yang dikenal cukup handal dalam penyelesaian sistem koordinasi relai proteksi. Algoritma optimasi berfungsi sebagai penyelesaian parameter yang telah ditentukan diantaranya Time Dial Setting dan Pickup Current kemudian hasilnya akan dibandingkan dengan hasil setting setiap relai yang dibutuhkan.
Kata kunci: Time Dial Setting, Arus Pickup Coordination Time Interval, Symbiotic Organism Search.
vi
ABSTRACTION
In the industrial world, especially on a large scale, the need for electricity is always increasing, which automatically means that the continuity of the distribution of electrical power must be considered. In maintaining the continuity of the distribution of electrical power, it is very necessary both in terms of power quality and the amount of power received. Therefore, an ideal protection coordination scheme is needed at the substation so that the continuity of electrical power is maintained or stable so that it does not cause other disturbances. In coordinating the protection relay, the Coordination Time Interval (CTI) is important or it can be called the delay time so that the primary relay and backup relay do not work at the same time. Metaheuristic optimization algorithm is a method that is known to be quite reliable to solve complex optimization problems when compared to gradient-based optimization. Symbiotic organism search is an example of a metaheuristic algorithm that is known to be quite reliable in solving systems protection relay coordination. The optimization algorithm functions as the completion of predetermined parameters including Time Dial Setting and Pickup Current then the results will be compared with the results of setting each required relay.
Keywords: Time Dial Setting, Pickup Current, Coordination Time Interval, Symbiotic Organism Search.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Orang tua saya Bapak Mat Basyir dan (Almh) Ibu Tumi’ah yang telah banyak memberikan do’a dan dukungan.
2. Saudara kandung saya Nofan Ardinata dan kakak ipar saya yang telah memberi dukungan dan semangat kepada saya.
3. Seluruh keluarga saya terutama Figlia Celia Indica Rayadinata yang telah memberikan dorongan semangat untuk saya.
4. Ketua Jurusan Teknik Elektro Bapak Khusnul Hidayat, S.T., M.T. dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Ibu Merinda Lestandy, S.Kom, M.T.
beserta seluruh stafnya.
5. Bapak Diding Suhardi, Ir., M.T dan Bapak Khusnul Hidayat ST., M.T selaku dosen pembimbing saya selama menjadi mahasiswa jurusan teknik elektro UMM.
6. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis selama proses studi.
7. Seluruh teman-teman di Desa Segoromadu RT.09 RW.02 yang telah memberi dukungan semangat dan do’a selama proses perkuliahan.
8. Seluruh teman-teman Jurusan Elektro angkatan 2015, khususnya kelas Elektro B yang telah menemani saya selama proses perkuliahan di kampus.
9. Terakhir, semua teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis sampai selesai mengerjakan Tugas Akhir ini.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puja dan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Koordinasi Relai Proteksi Berbasis Symbiotic Organism Search Optimization Pada Gardu Induk 1 Pabrik Indarung VI PT. Semen Padang”.
Dalam penelitian tugas akhir ini penulis menyajikan perhitungan yang lebih stabil menggunakan Algoritma Symbiotic Organism Search Optimization.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangannya hal itu tidak lepas karena keterbatasan penulis. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan demi menghasilkan penulisan yang lebih baik. Semoga hasil penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 6 Juli 2022
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAKSI ... v
ABSTRACTION ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik ... 6
2.2 Sistem Proteksi... 7
2.3 Dasar Teori Relai Arus Lebih ... 8
2.3.1 Relai Arus Lebih Waktu Instan ... 9
2.3.2 Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ... 9
2.3.3 Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ... 10
2.4 Penyetelan Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ... 11
2.5 Koordinasi Berdasarkan Arus dan Waktu ... 12
2.6 Symbiotic Organism Search Optimization ... 12
2.6.1 Fase Mutualisme ... 13
2.6.2 Fase Komensalisme ... 14
2.6.3 Fase Parasitisme ... 14
x
2.6.4 Fungsi Objektif ... 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 16
3.1 Blok Diagram Penelitian ... 16
3.2 Desain Sistem Kelistrikan ... 17
3.2.1 Single Line Diagram ... 17
3.2.2 Data Gardu Induk 1 Di Pabrik Indarung VI ... 19
3.3 Perhitungan Arus Beban Maksimum ... 20
3.4 Perhitungan Arus Pickup dan Time Dial Setting ... 20
3.5 Perhitungan Setting Relai Konvensional ... 21
3.6 Perhitungan Menggunakan Algoritma Symbiotic Organism Search Optimization ... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24
4.1 Hasil Perhitungan Setting Relai Metode Konvensional ... 24
4.1.1 Koordinasi Setting Relai SS 158 ... 24
4.1.2 Koordinasi Setting Relai SS 348.1 ... 27
4.1.3 Koordinasi Setting Relai SS 348.2 ... 30
4.2 Hasil Perhitungan Setting Relai Metode Differential Evolution ... 34
4.3 Hasil Perhitungan Setting Relai Metode Symbiotic Organism Search ... 35
4.4 Simulasi Short Circuit Menggunakan ETAP 12.6.0 ... 36
4.4.1 Simulasi Dengan Metode Konvensional ... 36
4.4.2 Simulasi Dengan Metode Differential Evolution ... 37
4.4.3 Simulasi Dengan Metode Symbiotic Organism Search ... 38
4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Setting Relai ... 40
BAB V PENUTUP ... 41
5.1 Kesimpulan... ... 41
5.2 Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN ... 43
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Instan ... 9
Gambar 2.2 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Tertentu ... 10
Gambar 2.3 Karakteristik Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ... 10
Gambar 2.4 Karakteristik Inverse Time Relay ... 10
Gambar 2.5 Ilustrasi Macam-Macam Simbiosis ... 13
Gambar 3.1 Blok Diagram Penelitian ... 16
Gambar 3.2 Single Line Diagram Pabrik Indarung VI ... 18
Gambar 3.3 Single Line Diagram Gardu Induk 1 ... 18
Gambar 3.4 Flowchart Algoritma Symbiotic Organism Search Optimization ... 22
Gambar 4.1 Hasil Simulasi Pada SS 158 Dengan Metode Konvensional ... 36
Gambar 4.2 Grafik TCC Dengan Metode Konvensional ... 36
Gambar 4.3 Hasil Simulasi Pada SS 158 Dengan Metode Differential Evolution 37 Gambar 4.4 Grafik TCC Dengan Metode Differential Evolution ... 37
Gambar 4.5 Hasil Simulasi Pada SS 158 Dengan Metode SOS ... 38
Gambar 4.6 Grafik TCC Dengan Metode Symbiotic Organism Search ... 39
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien Invers Time Dial ... 12
Tabel 3.1 Pembebanan Transformator Pada Gardu Induk 1 ... 19
Tabel 3.2 Rangkuman Pasangan Relai Gardu Induk 1 ... 20
Tabel 4.1 Setting Relai SS 158 Dengan Metode Konvensional ... 33
Tabel 4.2 Setting Relai SS 348.1 Dengan Metode Konvensional ... 33
Tabel 4.3 Setting Relai SS 348.2 Dengan Metode Konvensional ... 33
Tabel 4.4 Setting Relai SS 158 Dengan Metode Differential Evolution ... 34
Tabel 4.5 Setting Relai SS 348.1 Dengan Metode Differential Evolution ... 34
Tabel 4.6 Setting Relai SS 348.2 Dengan Metode Differential Evolution ... 34
Tabel 4.7 Setting Relai SS 158 Dengan Metode Symbiotic Organism Search .... 35
Tabel 4.8 Setting Relai SS 348.1 Dengan Metode Symbiotic Organism Search . 35 Tabel 4.9 Setting Relai SS 348.2 Dengan Metode Symbiotic Organism Search . 35 Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Metode Konvensional, DE dan SOS ... 40
42
DAFTAR PUSTAKA
[1] A. D. Putra, “Optimisasi Koordinasi Directional Over Current Relay (DOCR) pada Sistem Distribusi Mesh Menggunakan Modified Adaptive Particle Swarm Optimization (MAPSO) dengan Pembangkit Tersebar,” J.
Tek. ITS, vol. 5, no. 2, pp. 47–53, 2019.
[2] A. Akmal and K. Abimanyu, “Studi Pengaturan Relay Arus Lebih Dan Relay Hubung Tanah Penyulang Timor 4 Pada Gardu Induk Studi Kasus : Gardu Induk Dawuan,” vol. 2, no. 1, pp. 34–43, 2017.
[3] A. Datta, D. Saha, and P. Das, “Optimal Coordination Of Directional Overcurrent Relays In Power Systems Using Symbiotic Organism Search Optimisation Technique,” IET Gener. Transm. Distrib., vol. 10, no. 11, pp.
2681–2688, 2016.
[4] M. Cheng and D. Prayogo, “Symbiotic Organisms Search : A New Metaheuristic Optimization Algorithm,” Comput. Struct., 2014.
[5] D. Suhardi, I. Pakaya, and M. Kahfi, “KOORDINASI RELAY PROTEKSI OPTIMAL BERBASIS DIFFERENTIAL EVOLUTION ALGORITHM PADA GARDU INDUK I PABRIK INDARUNG VI PT . SEMEN PADANG SUMATERA BARAT,” pp. 77–85, 2018.
[6] N. Elok Setiawati, M. Pujiantara, and S. Anam, “Koordinasi Proteksi Directional Overcurrent Relay dengan Mempertimbangkan Gangguan Arah Arus di Pabrik PT. Petrokimia Gresik,” vol. 5, no. 2, pp. 437–442, 2016.
[7] V. A. Ukhti, “STUDI KOORDINASI PROTEKSI DENGAN
MEMPERTIMBANGKAN ARC FLASH PADA PLTU PAITON UNIT 3,” 2017.
[8] E. Pafela and E. Hamdani, “Studi Penyetelan Relay Arus Lebih (OCR) pada Gardu Induk Teluk Lembu Pekanbaru,” vol. 4, no. 1, pp. 1–17, 2017.
[9] S. S. Gokhale and V. S. Kale, “An application Of A Tent Map Initiated Chaotic Firefly Algorithm For Optimal Overcurrent Relay Coordination,”
Int. J. Electr. POWER ENERGY Syst., vol. 78, pp. 336–342, 2016.
[10] P. T. I. Ayuningtias, “Analisis Skema Proteksi Arus Lebih
Communication-Assisted pada Sistem Distribusi Radial-Tie Switch Jaring Menengah 20 kV dengan Distributed Generation (DG) di PT. PLN Nusa Penida Bali,” J. Tek. ITS, vol. 5, no. 2, 2019.
[11] V. R. Mahindhara, M. Pujiantara, and A. Priyadi, “Optimasi Time dial Setting ( TDS ) Relay Arus Lebih Menggunakan Adaptive Modified Firefly Algorithm Pada Sistem Kelistrikan PT . Pupuk,” J. Tek. ITS, vol. 5, no. 2, 2015.
[12] M. Sulaiman, A. Ahmad, A. Khan, and S. Muhammad, “Hybridized Symbiotic Organism Search Algorithm for the Optimal Operation of Directional Overcurrent Relays,” vol. 2018, p. 11, 2018.
