Embed Size (px)
Citation preview
Oleh: Sulung Fitrianto
Pembimbing 1 Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng
Pembimbing 2 Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST, M.Eng
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
LATAR BELAKANG
BATASAN MASALAH
RUMUSAN MASALAH
TUJUAN
KESTABILAN SISTEM TENAGA LISTRIK PEMODELAN
SISTEM
IMPLEMENTASI ALGORITMA DE
HASIL SIMULASI
1 2
4 3
8
6
5
7
TEKNIK SISTEM TENAGA
9 PENUTUP
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Latar Belakang
Sistem mengalami gangguan besar
Kehilangan sinkronisasi
Peningkatan kestabilan transien
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Road Map Tugas Akhir
Capacitive Energy Storage (CES)
CES merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk menyimpan dan
melepas daya dalam jumlah yang besar
secara simultan
Differential Evolution Algorithm (DEA)
DEA digunakan untuk mendapatkan parameter
yang optimal
Merupakan metode perhitungan langsung
untuk mendapatkan CCT, dimana hanya terbatas untuk satu generator
saja yang terhubung ke infinite bus
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Kriteria Luas Sama
4
Perumusan Masalah
Pada tugas akhir ini yang menjadi permasalahan utama adalah
mendapatkan CCT menggunakan metode kriteria luas sama pada
sistem SMIB saat sebelum pemasangan CES, setelah
pemasangan CES dan setelah konstanta CES dioptimasi
menggunakan DEA
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Batasan Masalah
Sistem yang digunakan yaitu sistem satu generator yang terhubung ke infinite bus
Gangguan yang dikaji yaitu gangguan transien berupa hubung singkat 3 fasa ke tanah yang terjadi pada salah satu saluran transmisi yang terhubung secara paralel
Perangkat CES yang dipasang pada bus generator sistem
Optimasi konstanta CES menggunakan DEA
Metode kriteria luas sama untuk menentukan CCT
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Tujuan
Mengusulkan metode kriteria luas sama untuk mendapatkan
CCT pada sistem SMIB saat sebelum pemasangan CES,
setelah pemasangan CES dan setelah konstanta CES dioptimasi
menggunakan DEA
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Kestabilan Sistem Tenaga Listrik Kestabilan Sistem
Tenaga
Kestabilan Sudut Rotor
Kestabilan Frekuensi
Kestabilan Transien
Waktu Lama Waktu Singkat
Kestabilan Tegangan
Kestabilan Sudut Akibat Gangguan
Kecil
Waktu Singkat
Kestabilan Tegangan Akibat Gangguan Besar
Kestabilan Tegangan Akibat Gangguan Kecil
Waktu Lama Waktu Singkat
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Sistem yang digunakan adalah sistem SMIB, yaitu sistem satu generator yang terhubung ke infinite bus melalui dua buah saluran transmisi yang terpasang secara paralel.
G
Infin
ite B
us
1 32
11
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
)//( 21'
LLTd XXXX ++1. Reaktansi sebelum terjadi gangguan:
2. Reaktansi saat terjadi gangguan:
3. Reaktansi setelah terjadi gangguan:
Td XX +'
1'
LTd XXX ++
X’d = Reaktansi generator
XT = Reaktansi trafo XL1 = Reaktansi saluran transmisi 1 XL2 = Reaktansi saluran transmisi 2
Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)
G
Infin
ite
Bus
Pre-fault configuration
G
Infin
ite
Bus
On-fault configuration
321 321
F
G
Infin
ite
Bus
321
Post-fault configurationX’d
E’ XTXL1
XL2
V E’
X’d
XTXL1
XL2
V
X’d
E’ XT
XL2
XL1 V
12
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
δsin..1
'
1 XVEPe =
Daya listrik sebelum terjadi gangguan:
Daya listrik saat terjadi gangguan:
Daya listrik setelah terjadi gangguan:
Pm = Daya mekanis X1 = Reaktansi sebelum gangguan S* = P – j Q X2 = Reaktansi saat gangguan V = Tegangan infinite bus X3 = Reaktansi setelah gangguan E’ = Tegangan internal generator Pe = Daya elektris I = Arus mengalir ke infinite bus
δsin..2
'
2 XVEPe =
δsin..3
'
3 XVEPe =
Dimana, IXjVE 1
' +=
Dan,
*
*
VSI=
Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)
Pe1
0δ
Pm
P (pu)
δkδ makδ
Pe3
13
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Sudut kerja awal:
Sudut ayunan maksimum:
Sudut pemutus kritis:
Waktu pemutus kritis:
−=
make
m
PP1
10 sinδ
−−=
make
mmak P
P3
10 sin180δ
make
makmakemakmk P
PP3
30 cos)(cos δδδδ +−=
m
kc Pf
Ht..
)(20
0
πδδ −=
Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB)
Persamaan ayunan sistem:
)(δω em PPM −=
Pe1
0δ
Pm
P (pu)
δkδ makδ
Pe3
14
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perubahan arus: Deviasi tegangan kapasitor: Daya output CES:
DC
dVDCESd sT
EKPKI+−∆=∆
1.. 0
dd I
RsC
E ∆+
=∆
.11 dddCES IEEP ∆∆+=∆ ).( 0
Capacitive Energy Storage (CES)
∆P KCESDCsT+1
1 ∆Id
RsC 1
1
+
VDK
-+ ∆Ed
+ +
∆Id ∆PCES
Ed0
dd EE ∆+0
15
Koordinasi CES Dalam Sistem Parameter CES Nilai
C 1 F R 100 Ω
KCES 3 KVD 0,1 Ed0 2 kV TDC 0,05
Persamaan ayunan sistem dengan penambahan CES:
CESem PPPM −−= )(δω
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
G
F
Infin
ite B
us
1 32
CES
E’
X’d
XT
XL1
XL2
V
16
Algoritma DE
DEA merupakan salah satu tipe teknik optimasi modern dengan pencarian berbasis populasi seperti genetic algorithm yang menggunakan siklus perulangan dari mutasi, rekombinasi (crossover) dan seleksi.
Inisialisasi dan Evaluasi
Mutasi
Rekombinasi
Evaluasi
Seleksi
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Algoritma DE
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Pemodelan Sistem SMIB Dengan CES
Kriteria Luas Sama
Objective Function
Seleksi(Dilakukan Setelah Iterasi Pertama)
Kriteria Terpenuhi?
Selesai
Rekombinasi (Crossover)
Nilai CCT
Tidak
Ya
Evaluasi
Mutasi
AMulai
Inisialisasi Parameter DEA
Inisialisasi Parameter Konstanta CES (KCES)
Menentukan CCT
A
19
Parameter Algoritma DE
Parameter DEA Nilai
Strategi 3
Dimensi 1
Crossover 0,8
Jumlah Populasi 30
Pembobot (F) 0,7
Iterasi maksimum 200
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Grafik Konvergensi DEA
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perbandingan Parameter Konstanta CES
Nilai Konstanta CES (KCES)
Sebelum Optimasi Sesudah Optimasi
3 3,3646
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perbandingan Daya CES
Nilai Daya CES (PCES)
Sebelum Konstanta Dioptimasi Sesudah Konstanta Dioptimasi
0,3647 pu 0,4532 pu
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perbandingan Daya Mekanis
Nilai Daya Mekanis (Pm) Sistem
Tanpa CES Dengan CES Tanpa
Optimasi Dengan CES Dioptimasi
0,8 pu 0,4353 pu 0,3468 pu
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perhitungan CCT pada Sistem SMIB Menggunakan Metode Kriteria Luas Sama
Tanpa CES Dengan CES
Tanpa Optimasi
Dengan CES Dioptimasi
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Perhitungan CCT pada Sistem SMIB Menggunakan Metode Kriteria Luas Sama
Tanpa CES
Dengan CES Tanpa
Optimasi
Dengan CES Dioptimasi
Nilai δ0, δmak, δk dan tc δ0 (rad) δmak (rad) δk (rad) tc (s)
0,37 2,63 1,306 0,272
Nilai δ0, δmak, δk dan tc δ0 (rad) δmak (rad) δk (rad) tc (s) 0,157 2,94 1,96 0,574
Nilai δ0, δmak, δk dan tc δ0 (rad) δmak (rad) δk (rad) tc (s) 0,198 2,87 1,81 0,485
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Kesimpulan
1. Metode kriteria luas sama merupakan metode langsung untuk menentukan CCT, sehingga dapat memberikan penilaian terhadap sebuah sistem SMIB.
3. Pemasangan CES pada sistem SMIB serta optimasi konstantanya dapat meningkatkan nilai CCT, sehingga dapat meningkatkan kestabilan transien sistem tenaga listrik. Hal ini dibuktikan dengan nilai CCT pada sistem tanpa CES sebesar 0,272 s, CCT pada sistem dengan CES sebesar 0,485 s dan CCT pada sistem dengan konstanta CES dioptimasi sebesar 0,574 s.
2. Dengan menggunakan Algoritma DE, didapat hasil optimasi parameter konstanta CES sebesar 3,3646.
Program Sarjana Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
