1
Abstrak— UPFC merupakan alat kendali aliran daya listrik pada sistem transmisi yang dapat dipasang pada sisi pengirim maupun penerima daya. UPFC konvensional terdiri dari sebuah konverter seri dan sebuah konverter shunt. UPFC konvensional menyuntikkan tegangan yang memiliki nilai Total Harmonic Distortion (THD) yang tinggi pada sistem. Pada tugas akhir ini dilakukan desain UPFC yang dimodifikasi dengan menggunakan dua buah konverter shunt dan sebuah kapasitor seri, tanpa menggunakan konverter seri, agar dapat mengatur aliran daya tanpa menimbulkan THD tegangan injeksi yang tinggi pada sistem. Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang disuntikkan oleh UPFC berbasis dua konverter shunt dan sebuah kapasitor seri memiliki nilai THD yang sangat rendah dibandingkan dengan standar THD yang diizinkan. Pengujian pada sistem menunjukkan bahwa UPFC mampu mengatur aliran daya sesuai dengan daya yang diinginkan walaupun terjadi perubahan beban.
Indeks—konverter, THD, UPFC
I. PENDAHULUAN
ENGENDALIAN daya listrik pada sistem transmisi arus bolak-balik merupakan hal yang kompleks. Hal ini disebabkan perubahan secara terus menerus antara medan listrik dan medan magnet yang dipengaruhi oleh impedansi di sepanjang saluran transmisi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibutuhkan suatu peralatan yang dapat mengendalikan aliran daya pada saluran transmisi yang dapat beradaptasi secara fleksibel pada semua kondisi sistem. Salah satu jenis peralatan yang dapat digunakan untuk mengendalikan aliran daya listrik pada saluran transmisi adalah Unified Power Flow Controller (UPFC).
UPFC konvensional terdiri atas sebuah konverter seri dan sebuah konverter shunt yang berbagi sebuah kapasitor penyimpan tegangan listrik arus searah (DC) dan terhubung ke
Makalah ini diseminarkan pada Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya tanggal 6 Juli 2011.
Adi Kurniawan adalah mahasiswa program sarjana Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya , Indonesia (e-mail: adi046@
elect-eng.its.ac.id).
Mochamad Ashari adalah guru besar di Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Indonesia (e-mail:
ashari@ee.its.ac.id)
Heri Suryoatmojo adalah pengajar di Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Indonesia (e-mail:
suryomgt@ee.its.ac.id)
sistem tenaga melalui transformator[1,2]. Konverter seri berfungsi untuk mengontrol aliran daya aktif dan daya reaktif pada saluran transmisi dengan menginjeksikan tegangan secara seri pada sistem. Sedangkan konverter shunt berfungsi untuk mengontrol tegangan pada kapasitor DC yang berfungsi sebagai sumber tegangan DC untuk konverter seri.
Permasalahan yang dimiliki oleh sistem UPFC konvensional adalah tegangan yang diinjeksikan secara seri kepada sistem memiliki THD tegangan yang tinggi[1].
THD merupakan rasio dari penjumlahan daya seluruh komponen harmonisa terhadap daya pada frekuensi fundamental. Harmonisa dapat mengganggu sistem distribusi listrik karena menyebabkan gelombang arus dan tegangan menjadi cacat dan tidak sinusoidal lagi. Akibatnya pada peralatan adalah meningkatnya rugi tembaga dan rugi arus eddy pada transformator dan pembebanan berlebih pada kawat netral.
Metode yang pernah ditawarkan untuk memperkecil THD tegangan yang disuntikkan oleh UPFC konvensional adalah dengan menggunakan transformator hubungan zigzag dan menggunakan multilevel konverter[1]. Namun transformator zigzag memilki permasalahan berupa biaya yang mahal dan metode pengontrolan yang rumit. Sedangkan multilevel konverter tidak cocok digunakan pada UPFC karena kemungkinan terjadinya gangguan hubung singkat yang besar[3]. Oleh sebab itu, dibutuhkan modifikasi pada UPFC sehingga aliran daya dapat dikendalikan tanpa menimbulkan THD yang tinggi pada sistem. Penggunaan dua konverter shunt dan sebuah kapasitor seri diharapkan dapat membuat UPFC menyuntikkan tegangan dengan THD yang lebih rendah dibandingkan THD tegangan yang diinjeksikan oleh UPFC konvensional. Selain itu, penggunaan dua konverter shunt yang identik membuat waktu perancangan lebih singkat.
II. SISTEM DENGAN UPFC BERBASIS DUA KONVERTER SHUNT DAN SEBUAH KAPASITOR SERI
Rangkaian pada Gambar 1 menunjukan konfigurasi dari sistem tenaga listrik yang digunakan pada tugas akhir ini. Dua unit pembangkit listrik diwakili oleh dua sumber tegangan tiga fasa dengan tegangan antar fasa 150 kV dan frekuensi 50 Hz.
Dua sumber tegangan ini dipisahkan oleh saluran transmisi jarak pendek yang mempunyai komponen resistif dan induktif.
Pada bus di sisi kirim dipasang UPFC yang terdiri dari dua konverter shunt yang dipisahkan oleh sebuah kapasitor DC, Adi Kurniawan, Mochamad Ashari, Heri Suryoatmojo
Jurusan Teknik Elektro FTI - ITS
Desain Unified Power Flow Controller (UPFC) Berbasis Dua Konverter Shunt dan Sebuah
Kapasitor Seri
P
2
Sumber Tegangan Sisi Kirim
Sumber Tegangan Sisi Terima PS
QS
PR QR
X R
Vse Xse
Tsh1 Tsh2
VS2
Konverter Shunt 1
Konverter Shunt 2
Ish1 Ish2
Is Ise Is2 IR
Saluran Transmisi
VS VR
Rangkaian Kontrol Konverter
Shunt 2
Beban Vcap
UPFC
Ish2 VS
VR
Sinyal Kontrol PRref
QRref
Gambar 1. Single line diagram Sistem dengan UPFC
serta rangkaian kontrol konverter shunt 1 dan rangkaian kontrol konverter shunt 2. Sistem utama dan UPFC dipisahkan oleh dua buah transformator yang dipasang paralel terhadap sistem utama. Di antara dua transformator shunt dipasang sebuah kapasitor seri yang berfungsi untuk merubah arus injeksi dari UPFC menjadi tegangan.
Keterangan Gambar 1:
VS dan VR : Tegangan sisi kirim dan ujung sisi terima VS2 : Tegangan pada ujung sisi kirim
Vse : Tegangan injeksi pada kapasitor seri Vcap : Tegangan pada kapasitor DC
IS dan IR : Arus pada sisi kirim dan ujung sisi terima IS2 : Arus pada awal saluran transmisi
Ise : Arus kapasitor seri Xse : Impedansi Kapasitor Seri
Ish1 dan Ish2 : Arus dari konverter shunt 1 dan konverter shunt 2
PS dan QS : Daya aktif dan daya reaktif pada ujung sisi kirim
PR dan QR : Daya aktif dan daya reaktif pada ujung sisi terima
Tsh1 dan Tsh2 : Transformator isolasi pada konverter shunt 1 dan konverter shunt 2
Berdasarkan Gambar 1 tegangan di sisi kirim sebelum dipasang UPFC adalah VS. Setelah dipasang UPFC, tegangan di sisi kirim menjadi VS2, dimana VS2 dirumuskan dalam persamaan (1) berikut:
𝑉 𝑆2= 𝑉 𝑆+ 𝑉 𝑠𝑒 (1) Gambar 2 menunjukkan diagram fasor tegangan dan arus sistem dengan UPFC.
VS2 VS
VR Ish2
IS2 Ise
Ise φIse δS2
δS
Vse
Gambar 2. Diagram fasor sistem dengan UPFC
Aliran daya aktif dan reaktif dari sisi kirim menuju sisi terima di saluran transmisi sebelum dipasang UPFC dituliskan dalam persamaan (2) dan (3) berikut:
𝑃 =𝑉𝑆× 𝑉𝑅× sin 𝛿𝑆
𝑍 (2) 𝑄 =𝑉𝑆× (𝑉𝑆− (𝑉𝑅× cos 𝛿𝑆))
𝑍 (3) Setelah dipasang UPFC, tegangan pada ujung sisi kirim sebelum memasuki saluran transmisi berubah dari VS menjadi VS2 sehingga aliran daya aktif dan daya reaktif dari sisi kirim menuju sisi terima di saluran transmisi menjadi seperti pada persamaan (4) dan (5) berikut:
𝑃 =𝑉𝑆2× 𝑉𝑅× sin 𝛿𝑆2
𝑍 (4) 𝑄 =𝑉𝑆2× (𝑉𝑆2− (𝑉𝑅× cos 𝛿𝑆))
𝑍 (5)
Gambar 2 menunjukkan nilai tegangan VS2 lebih besar dibandingkan nilai tegangan VS dan sinus sudut δS lebih besar dibandingkan sinis sudut δS2 sehingga aliran daya aktif dan daya reaktif dari sisi kirim ke sisi terimadi saluran transmisi setelah dipasang UPFC lebih besar dibandingkan aliran daya aktif dan daya reaktif sebelum dipasang UPFC. Sudut δS
adalah beda fasa antara tegangan sisi kirim sistem sebelum dipasang UPFC dengan tegangan sisi terima. Sudut δS2 adalah beda fasa antara tegangan sisi kirim sistem setelah dipasang UPFC dengan tegangan sisi terima.
III. PEMODELAN KOMPONEN UPFC BERBASIS DUA KONVERTER SHUNT DAN SEBUAH KAPASITOR SERI
A. Konverter Shunt 1
Konverter shunt 1 mempunyai peran menyerap daya aktif dari jaringan untuk menghasilkan tegangan DC pada kapasitor DC sehingga kapasitor DC seolah-olah menjadi sumber tegangan DC.
Gambar 3 menunjukkan konfigurasi rangkaian konverter shunt 1 yang merupakan rectifier tiga fasa yang terdiri dari enam buah dioda sebagai penyearah. Karena arus yang masuk ke konveter shunt 1 sangat kecil dibandingkan dengan arus pada jaringan, tegangan pada kapasitor DC akan bernilai konstan.
3
Gambar 3. Konverter shunt 1
Vdc +
-
Ish2_a Ish2_b Ish2_c
Gambar 4. Konverter shunt 2
B. Konverter Shunt 2
Use either SI (MKS) or CGS as primary units. (SI units are strongly encouraged.) English units may be used as secondary units (in parentheses). This applies to papers in data storage. For example, write “15 Gb/cm2 (100 Gb/in2).” An exception is when English units are used as identifiers in trade, such as “3½-in disk drive.” Avoid combining SI and CGS units, such as current in amperes and magnetic field in oersteds. This often leads to confusion because equations do not balance dimensionally. If you must use mixed units, clearly state the units for each quantity in an equation.
C. Rangkaian Kontrol Konverter Shunt 2
Rangkaian kontrol konverter shunt 2 berfungsi untuk mengendalikan aliran daya listrik pada saluran transmisi.
Rangkaian kontrol konverter shunt 2 bekerja berdasarkan masukan berupa aliran daya aktif dan daya reaktif referensi yang diinginkan. Aliran arus tiap fasa pada akhir saluran transmisi dan arus tiap fasa pada ujung sisi kirim sesuai dengan aliran daya aktif dan daya reaktif referensi dapat dihitung dengan persamaan (6) berikut:
𝐼 𝑅𝑟𝑒𝑓 =(𝑃𝑅𝑟𝑒𝑓 + 𝑄𝑅𝑟𝑒𝑓)
𝑍 (6) Karena saluran transmisi yang digunakan adalah saluran transmisi jarak pendek, arus referensi pada ujung sisi kirm bernilai sama dengan arus pada akhir saluran transmisi yang ditunjukkan oleh persamaan (7) berikut:
𝐼 𝑆2𝑟𝑒𝑓 = 𝐼 𝑅𝑟𝑒𝑓 (7) Setelah mengetahui arus referensi pada saluran transmisi,
selanjutnya dapat dihitung tegangan referensi pada ujung sisi kirim, tegangan referensi pada kapasitor seri dan arus referensi pada kapasitor seri dengan persamaan (8), (9) dan (10) berikut:
𝑉 𝑆2𝑟𝑒𝑓 = 𝑉 𝑅+ 𝑍 × 𝐼 𝑅 (8) 𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑒𝑓 = 𝑉 𝑆2𝑟𝑒𝑓 − 𝑉 𝑆 (9) 𝐼 𝑠𝑒𝑟𝑒𝑓 = −𝑉 𝑠𝑒𝑟𝑒𝑓
𝑗𝑋𝑠𝑒 (10) Dengan mengetahui arus referensi pada ujung sisi kirim dan arus pada kapasitor seri, dapat dihitung arus injeksi referensi dari konverter shunt 2 dengan persamaan (11) berikut:
𝐼 𝑠ℎ2𝑟𝑒𝑓 = 𝐼 𝑆2𝑟𝑒𝑓 − 𝐼 𝑠𝑒𝑟𝑒𝑓 (11) Dengan demikian daya aktif dan daya reaktif yang diinginkan dapat dihasilkan dengan mengontrol arus yang diinjeksikan oleh konverter shunt 2. Gambar 5 menunjukkan diagram perhitungan arus injeksi referensi konverter shunt 2.
Dengan masukan berupa daya aktif dan daya reaktf referensi, akan didapat arus referensi pada sisi terima untuk fasa yang pertama. Arus referensi pada fasa kedua didapat dengan memberikan sudut penundaan sebesar 120ᴼ sedangkan arus referensi pada fasa ketiga didapat dengan memberikan sudut penundaan sebesar 240ᴼ. Selanjutnya masing-masing fasa dari arus referensi pada sisi terima diolah pada pemodelan persamaan (7) hingga persamaan (11) untuk mendapatkan arus injeksi referensi dari konverter shunt 2.
Untuk menghasilkan aliran daya aktif dan daya reaktif sesuai dengan nilai referensi yang diinginkan, arus injeksi referensi konverter shunt 2 yang telah didapatkan dari pemodelan persamaan (6) hingga (11), dimodulasi untuk menghasilkan sinyal yang mengatur penyalaan IGBT pada konverter shunt 2. Pada tugas akhir ini, metode pengontrolan yang digunakan adalah metode kontrol Pulse Width Modulation (PWM) arus histerisis.
: Arctan
Mag- angle to complex
1/VR
PR_ref
QR_ref Tan φ_ref φref
IR-a_ref
VR-a VS-a
VS2-a_ref Vse-a_ref Ise-a_ref IS2-a_ref
+ + -
+ - +
Delay 1200
VS2-b_ref Vse-b_ref Ise-b_ref IS2-b_ref
+ + -
+ - +
Delay 2400
VS2-c_ref Vse-c_ref Ise-c_ref IS2-c_ref
+ + -
+ - +
VR-b VS-b IR-b_ref
IR-c_ref
VR-c VS-c IR_ref
Gambar 5. Diagram perhitungan arus injeksi referensi konverter shunt 2
4
IS2-a_ref
IS2-b_ref
IS2-c_ref + IS2-a
-
IS2-b
IS2-c
Blok Histerisis
Blok Histerisis
Blok Histerisis
S1 S2
S3 S4
S5 S6
Gambar 6. Diagram kontrol PWM histerisis
Gambar 6 menunjukkan diagram kontrol PWM histerisis yang digunakan untuk menghasilkan sinyal kontrol untuk konverter shunt 2. Masing-masing fasa dari arus injeksi referensi konverter shunt 2 dibandingkan dengan arus injeksi yang terukur dari konverter shunt 2 pada fasa yang sama.
Selisih dari arus referensi dan arus yang terukur diolah dalam blok histerisis sehingga selisih arus tetap berada dalam batas atas dan batas bawah yang ditentukan. Keluaran dari blok histerisis berupa sinyal logika 1 dan 0. Keluaran dari blok histerisis masing-masing fasa dibagi menjadi dua dimana salah satunya diberi sinyal logika NOT sehingga berkebalikan dengan sinyal aslinya. Urutan sinyal keluaran PWM histerisis yang masuk ke saklar IGBT konverter shunt 2 dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 4.
IV. PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS DATA
A. Nilai Parameter Sistem
Tabel 1 menunjukkan nilai parameter yang digunakan pada simulasi. Nilai kapasitor seri dan kapasitor DC yang digunakan disesuaikan dengan nilai pada referensi [1].
Transformator shunt 1 dan transformator shunt 2 memiliki spesifikasi yang sama yaitu rating daya 1000 MW dan rasio belitan 1:1. Sudut fasa tegangan pada sisi kirim mendahului sebesar 5ᴼ terhadap tegangan sisi terima sehingga walaupun UPFC belum terpasang, akan terdapat aliran daya aktif dan daya reaktif pada saluran sesuai dengan persamaan (2) dan (3).
TABEL I
NILAI PARAMETER SISTEM No. Parameter Sistem Nilai 1 Tegangan RMS fasa-
netral sisi kirim
86,6 ∠ 5ᴼ 2 Tegangan RMS fasa-
netral sisi terima
86,6 ∠ 0ᴼ
3 Frekuensi kerja 50 Hz
4 Resistansi saluran transmisi
3,34 Ω / Fasa
5 Induktansi saluran transmisi
0,104 H / Fasa 6 Kapasitansi kapasitor
seri
0,124 mF / fasa 7 Kapasitansi kapasitor
DC
1 mF 8 Rating daya
transformator shunt
1000 MW 9 Rasio belitan
transformator shunt
1 : 1
B. Simulasi Sistem Tanpa UPFC
Simulasi sistem tanpa UPFC dilakukan dengan parameter tegangan, frekuensi dan impedansi sesuai dengan nilai yang tertera pada Tabel 1. Beban yang diberikan pada sisi terima adalah beban resistif 600 MW per fasa dan beban induktif 40 MVAR per fasa yang bernilai konstan.
Gambar 7 menunjukkan aliran daya satu fasa dari sisi kirim ke sisi beban. Aliran daya aktif dan daya reaktif yang timbul dari sisi kirim sebesar 39,44 MW dan 2,89 MVAR sesuai dengan persamaan (2) dan (3).
Gambar 8 menunjukkan aliran daya dari sumber sisi terima ke beban. Karena aliran daya dari sisi kirim hanya sebesar 39,44 MW dan 2,89 MVAR, sumber sisi terima menyuplai kekurangan daya yang dibutuhkan beban. Daya aktif dan daya reaktif yang disuplai oleh sumber sisi terima ke beban adalah sebesar 560,56 MW dan 37,11 MVAR.
Dari hasil simulasi didapatkan tegangan fasa dan arus fasa dari sisi kirim pada saluran sistem tanpa UPFC. Pada sistem tanpa UPFC, tegangan pada sisi kirim saluran sama dengan tegangan pada sumber sisi kirim dengan nilai rms 86,6 kV sedangkan arus dari sisi kirim pada saluran memiliki nilai rms 230,1 A.
Gambar 7. Aliran daya aktif dan daya reaktif satu fasa dari sisi kirim sistem tanpa UPFC
Gambar 8. Aliran daya aktif dan reaktif satu fasa dari sisi terima sistem tanpa UPFC
5 C. Simulasi Sistem Dengan UPFC
Simulasi yang dijalankan pada sistem dengan UPFC dilakukan dengan parameter sistem seperti pada Tabel 1.
Simulasi sistem dengan UPFC dibagi menjadi dua yaitu sistem dengan beban konstan dan sistem dengan beban berubah.
Simulasi Sistem Dengan UPFC Pada Beban Konstan
Pada simulasi dengan beban konstan, beban yang diberikan bernilai sama dengan beban pada sistem tanpa UPFC yaitu beban resistif 600 MW per fasa dan beban induktif 40 MVAR per fasa. Untuk simulasi yang pertama daya aktif dan daya reaktif referensi per fasa diatur pada nilai 300 MW dan 10 MVAR.
Gambar 9 menunjukkan aliran daya aktif dan reaktif dari sisi kirim. Hasil simulasi menunjukkan bahwa aliran daya aktif dan daya reaktif dari sisi kirim ke beban adalah 303,6 MW dan 10,52 MVAR. Hasil ini menunjukkan bahwa terdapat selisih atau error antara daya referensi dengan daya sebenarnya. Hal ini dapat disebabkan karena pembulatan yang kurang sempurna pada beberapa parameter rangkaian kontrol maupun kinerja kontrol PWM arus histerisis yang kurang sempurna.
Gambar 10 menunjukkan aliran daya aktif dan daya reaktif dari sumber sisi terima ke beban. Jika semula sumber sisi terima harus menyuplai beban sebesar 560,56 MW dan 37,11 MVAR, dengan adanya UPFC mampu membuat aliran daya dari sisi kirim menjadi lebih besar sehingga daya yang harus disuplai oleh sisi terima menjadi lebih kecil. Pada kondisi ini daya yang disuplai dari sumber sisi terima menjadi 296,4 MW dan 29,48 MVAR.
Gambat 9. Aliran daya aktif dan daya reaktif satu fasa dari sisi kirim sistem dengan UPFC
Gambat 10. Aliran daya aktif dan daya reaktif satu fasa dari sisi terima sistem dengan UPFC
Kinerja pengontrolan UPFC dapat dilihat dari error antara daya referensi dan daya yang terukur. Pada referensi daya aktif 300 MW dan daya reaktif 10,52 MVAR, nilai error adalah:
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 P = 3,6
300× 100% = 1.2%
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 Q =0,52
10 × 100% = 5.2%
Gambar 10 menunjukkan aliran daya aktif dan daya reaktif dari sumber sisi terima ke beban. Jika semula sumber sisi terima harus menyuplai beban sebesar 560,56 MW dan 37,11 MVAR, dengan adanya UPFC mampu membuat aliran daya dari sisi kirim menjadi lebih besar sehingga daya yang harus disuplai oleh sisi terima menjadi lebih kecil. Pada kondisi ini daya yang disuplai dari sumber sisi terima menjadi 296,4 MW dan 29,48 MVAR.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan fasa dan arus saluran dari sisi kirim mengalami kenaikan dibandingkan dengan tegangan dan arus sistem tanpa UPFC. Pada kondisi ini nilai rms tegangan dan arus fasa dari sisi kirim menjadi 105∠21,82ᴼ kV dan 1777 A.
Gambar 11 menunjukkan spektrum frekuensi tegangan injeksi dari konverter shunt 2. Pada kondisi ini diperoleh THD tegangan yang sangat rendah yaitu 0,67%. Nilai ini jauh di bawah standar THD tegangan untuk sistem 150 kV sebesar 2,5%.
Dengan merubah referensi daya aktif dan daya reaktif yang diinginkan, didapat nilai-nilai yang dituliskan dalam Tabel II.
Dari Tabel 2 diketahui bahwa UPFC tidak lagi dapat mengatur aliran daya pada referensi daya 550 MW dan 35 MVAR.
Dari Tabel II diketahui bahwa THD tegangan injeksi pada kapasitor seri mengalami kenaikan seiring dengan peningkatan aliran daya. Namun nilai THD ini masih berada di bawah standar THD tegangan yang diizinkan kecuali pada kondisi daya referensi 550 MW dan 35 MVAR dimana UPFC sudah tidak mampu mengendalikan aliran daya.
Gambar 11. Spektrum frekuensi tegangan injeksi
6
TABEL II
HASIL SIMULASI SISTEM DENGAN UPFC PADA KONDISI BEBAN KONSTAN
Pref MW
P
MW ∆P %
Qref M VAR
Q M VAR
∆Q % Vse kV
THD Vse % 300 303,6 1,2 10 10,52 5,2 18,4 0,67 350 353,4 0,97 15 15,55 3,7 24,51 0,99 400 404,4 1,1 20 21,1 5,5 29,8 1,27 450 456,9 1,53 25 26,29 5,2 35 1,75 500 508,8 1,76 30 31,38 4,6 41,3 1,98 550 396,4 27,93 35 22,35 36,1 53 3,14
Simulasi Sistem Dengan UPFC Pada Kondisi Beban Berubah Pada sistem transmisi listrik, adanya perubahan beban adalah hal yang wajar. Pada simulasi ini beban yang terpasang berubah seiring dengan waktu. Daya yang diserap oleh beban ditunjukkan oleh Gambar 12. Pada kondisi awal, beban yang terpasang adalah 600 MW dan 40 MVAR per fasa sedangkan daya aktif dan daya reaktif referensi dari UPFC adalah 300 MW dan 10 MVAR per fasa. Pada detik 0,5 beban naik menjadi 700 MW dan 50 MVAR. Karena aliran daya dari sisi kirim diatur tetap oleh UPFC, kenaikan daya yang diserap beban ditanggung oleh sumber sisi terima. Agar sumber sisi terima tidak menanggung daya yang terlalu besar, pada detik 0,7 daya referensi dari UPFC dinaikkan menjadi 400 MW dan 20 MVAR. Pada detik 1,3 beban kembali meningkat menjadi 800 MW dan 60 MVAR. Untuk menanggulangi kenaikan daya tersebut, daya referensi UPFC kembali ditingkatkan menjadi 450 MW dan 25 MVAR pada detik 1,5. Respon aliran daya dari sisi kirim terhadap perubahan daya referensi ditunjukkan oleh Gambar 13.
Gambar 12 Daya yang diserap beban
Gambar 13 Aliran daya dari sisi kirim dengan daya referensi berubah-ubah
V. KESIMPULAN
1. UPFC berbasis dua konverter shunt dan kapasitor seri mampu mengatur aliran daya pada saluran transmisi sesuai dengan daya referensi yang diberikan dengan tingkat error di bawah 2% pada pengaturan daya aktif dan tingkat error di bawah 5,5% untuk pengaturan daya reaktif.
2. Nilai THD tegangan injeksi yang dihasilkan oleh UPFC meningkat seiring peningkatan daya aktif. Namun nilai THD tegangan injeksi yang dihasilkan berada di bawah standar THD tegangan yang diizinkan dengan nilai THD tegangan injeksi di bawah 2%.
3. Daya aktif maksimum yang dapat diatur oleh UPFC pada kelipatan 50 MW adalah 500 MW. Pada daya aktif maksimum nilai THD tegangan injeksi adalah 1,98%.
4. UPFC mampu mengatur aliran daya dari sisi kirim tetap stabil walaupun terjadi perubahan beban. Aliran daya hanya berubah ketika daya referensi yang diberikan pada UPFC berubah.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sadigh, A.K., Hagh, M.T., Sabahi, M., “Unified Power Flow Controller Based on Two Shunt Converters and A Series Capacitor”, Electric Power Systems Research, vol. 80, pp.1511-1519, 2010.
[2] Kalyani, S.T., Das, G.T., “Simulation of Real and Reactive Power Flow Control With UPFC Connected to A Transmission Line”, Journal of Theoretical and Applied Information Technology, pp.16-22, 2008.
[3] Han, B.M., Baek, S.T., Kim, H.J., Choo, J.B., Jang, G.S., “Novel Unified Power Flow Controller Based on H-Bridge Modules”, Electric Power Systems Research, vol. 70, pp.64-75, 2003.
[4] Rashid, M.H., “Power Electronics Handbook Second Edition”, Elsevier, San Diego, 2007.
[5] Geetalakshmi, B. dan Dananjayan, P., “Investigation of UPFC Without DC Link Capacitor”, Electric Power Systems Research, vol. 78, pp.736- 746, 2007.
[6] Donsion, M.P., “UPFC (Unified Power Flow Controller)”, Vigo, Spain, 2007.
[7] Mutukrishnan, S. dan Kumar, A.N., “Comparison of Simulation and Experimental Results of UPFC Used for Power Quality Improvement”, International Journal of Computer and Electrical Engineering, vol. 2, pp.555-559, 2010.
[8] Padyar, K.R. and Kulkarni, A.M., “Control Design and Simulation of Unified Power Flow Controller”, IEEE Transacrions on Power Delivery, vol. 13, pp.1348-1354, 1998.
[9] Arrilaga, J., Bradley D.A., Bodger P.S., “Power System Harmonics”, John Wiley & Sons, New York, 2003.
[10] Sankaran, C., “Power Quality”, CRC Press LLC, Washington., 2002.
Adi Kurniawan dilahirkan di Surabaya, 29 April 1989. Penulis adalah putra pertama dari dua bersaudara pasangan Yuwono dan Retno Indriyani. Penulis memulai jenjang pendidikannya di SDN Kendangsari III Surabaya, SMP Negeri 35 Surabaya, serta SMA Negeri 16 Surabaya hingga lulus tahun 2007.
Pada tahun yang sama, penulis masuk ke Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS lewat jalur SPMB dan mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif sebagai staf Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro dan asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik. Penulis dapat dihubungi di alamat email adi_kurniawan.07046@yahoo.com.
