TUGAS OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK

Kelompok 8

Kontingensi (N-1) pada IEEE 24 Bus (8 Saluran)

Nilai- nilai untuk parameter kontingensi adalah sebagai berikut :

- File Matpower 5.1 pada fungsi “case24_ieee_rts.m” terdapat beberapa parameter:

Bus Type Pd

(MW)

Qd

(MVar)

Gs

(MW)

Bs

(Mvar) Area

Vm

(pu)

Va

(pu)

base

KV

Vmax

(pu)

Vmin

(pu)

1 PV Bus 108 22 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

2 PV Bus 97 20 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

3 Load Bus 180 37 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

4 Load Bus 74 15 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

5 Load Bus 71 14 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

6 Load Bus 136 28 0 -100 2 1 0 138 1.05 0.95

7 PV Bus 125 25 0 0 2 1 0 138 1.05 0.95

8 Load Bus 171 35 0 0 2 1 0 138 1.05 0.95

9 Load Bus 175 36 0 0 1 1 0 138 1.05 0.95

10 Load Bus 195 40 0 0 2 1 0 138 1.05 0.95

11 Load Bus 0 0 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

12 Load Bus 0 0 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

13 Swing Bus 265 54 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

14 PV Bus 194 39 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

15 PV Bus 317 64 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

16 PV Bus 100 20 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

17 Load Bus 0 0 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

18 PV Bus 333 68 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

19 Load Bus 181 37 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

20 Load Bus 128 26 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

21 PV Bus 0 0 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

22 PV Bus 0 0 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

23 PV Bus 0 0 0 0 3 1 0 230 1.05 0.95

24 Load Bus 0 0 0 0 4 1 0 230 1.05 0.95

- Adapun 8 saluran yang kontingensi adalah sebagai berikut :

fbus tbus r x B rateA rateB rateC ratio angle status ang

min

Ang

max

1 2 0.0026 0.0139 0.4611 175 250 200 0 0 1 -360 360

1 3 0.0546 0.2112 0.0572 175 208 220 0 0 1 -360 360

1 5 0.0218 0.0845 0.0229 175 208 220 0 0 0 -360 360

2 4 0.0328 0.1267 0.0343 175 208 220 0 0 1 -360 360

2 6 0.0497 0.192 0.052 175 208 220 0 0 0 -360 360

3 9 0.0308 0.119 0.0322 175 208 220 0 0 0 -360 360

3 24 0.0023 0.0839 0 400 510 600 1.03 0 1 -360 360

4 9 0.0268 0.1037 0.0281 175 208 220 0 0 1 -360 360

5 10 0.0228 0.0883 0.0239 175 208 220 0 0 1 -360 360

6 10 0.0139 0.0605 2.459 175 193 200 0 0 1 -360 360

7 8 0.0159 0.0614 0.0166 175 208 220 0 0 1 -360 360

8 9 0.0427 0.1651 0.0447 175 208 220 0 0 1 -360 360

8 10 0.0427 0.1651 0.0447 175 208 220 0 0 1 -360 360

9 11 0.0023 0.0839 0 400 510 600 1.03 0 1 -360 360

9 12 0.0023 0.0839 0 400 510 600 1.03 0 1 -360 360

10 11 0.0023 0.0839 0 400 510 600 1.02 0 1 -360 360

fbus tbus r x B rateA rateB rateC ratio angle status ang

min

Ang

max

10 12 0.0023 0.0839 0 400 510 600 1.02 0 1 -360 360

11 13 0.0061 0.0476 0.0999 500 600 625 0 0 0 -360 360

11 14 0.0054 0.0418 0.0879 500 625 625 0 0 1 -360 360

12 13 0.0061 0.0476 0.0999 500 625 625 0 0 1 -360 360

12 23 0.0124 0.0966 0.203 500 625 625 0 0 1 -360 360

13 23 0.0111 0.0865 0.1818 500 625 625 0 0 1 -360 360

14 16 0.005 0.0389 0.0818 500 625 625 0 0 1 -360 360

15 16 0.0022 0.0173 0.0364 500 600 625 0 0 1 -360 360

15 21 0.0063 0.049 0.103 500 600 625 0 0 1 -360 360

15 21 0.0063 0.049 0.103 500 600 625 0 0 0 -360 360

15 24 0.0067 0.0519 0.1091 500 600 625 0 0 1 -360 360

16 17 0.0033 0.0259 0.0545 500 600 625 0 0 1 -360 360

16 19 0.003 0.0231 0.0485 500 600 625 0 0 1 -360 360

17 18 0.0018 0.0144 0.0303 500 600 625 0 0 1 -360 360

17 22 0.0135 0.1053 0.2212 500 600 625 0 0 1 -360 360

18 21 0.0033 0.0259 0.0545 500 600 625 0 0 1 -360 360

18 21 0.0033 0.0259 0.0545 500 600 625 0 0 0 -360 360

19 20 0.0051 0.0396 0.0833 500 600 625 0 0 1 -360 360

19 20 0.0051 0.0396 0.0833 500 600 625 0 0 0 -360 360

20 23 0.0028 0.0216 0.0455 500 600 625 0 0 1 -360 360

20 23 0.0028 0.0216 0.0455 500 600 625 0 0 0 -360 360

21 22 0.0087 0.0678 0.1424 500 600 625 0 0 1 -360 360

- Dalam diagram SLD “case_ieee_rts.m” dapat digambarkan sebagai berikut ini :

Sumber : - file powerworld http://publish.illinois.edu/smartergrid/ieee-24-bus-system/

Gambar 1 Single Line IEEE 24 Bus

Pada saat sebelum dan sesudah kontingensi kontingensi didapatkan hasil sebagai berikut :

Tengangan tiap Bus

Pembangkitan tiap Bus

Beban tiap Bus

Dengan adanya kontingensi , kita dapat melihat perubahan nilai tegangan , pembangkitan dan

beban di tiap bus pada sistem. Pada grafik diatas , kontingensi menyebabkan perubahan pada

sisi tegangan dan pembangkitan tiap bus sesuai dengan rugi-rugi tegangan dan rugi-rugi daya

yang terjadi , sedangkan beban tetap karena tidak ada bus beban (Load Bus) yang lepas

sehingga sistem harus mengalirkan total beban sesuai dengan beban awal dalam keadaan

kontingensi.

Total Pembangkitan, Daya Aktif , Daya Reaktif dan Losses

Keterangan Sebelum Kontingensi Setelah Kontingensi

P(MW) Q(MVar) P(MW) Q(MVar)

Total Pembangkitan 2901,2 587,4 2915 753,5

Shunt (inj) -102,5 -92

Branch Charging (Inj) 549,9 472,9

Total Beban 2850 580 2850 580

Total Losses 51,25 454,77 65,02 554,4

Setelah terjadi kontingensi , total pembangkitan semakin besar dikarenakan total losses

daya yang mengalir di saluran semakin besar. Hal ini terjadi karena ketika saluran lepas dalam

sistem yang bersifat membuat nilai total Zbus saluran semakin besar sehingga arus yang

mengalir di tiap saluran semakin besar. Akibat arus yang mengalir semakin besar maka Losess

daya saluran semakin besar yang mengakibatkan total pembangkitan harus menanggung

tambahan losses tersebut. Berkurangnya saluran karena kontingensi juga menyebabkan total

injeksi Shunt dan Branch Charging dari komponen kapasitan induktans saluran semakin

berkurang , semakin banyak saluran yang lepas total injeksi Shunt dan Branch Charging

semakin turun.

Total Tegangan Minimal dan Tegangan Maksimal Sistem

Keterangan Sebelum Kontingensi Sesudah Kontingensi

Tegangan Minimal 0,978 pu @bus24 0,956 pu @bus5

Sudut Tegangan Minimal -12,42 deg @bus6 -21,11 deg @bus6

Tegangan Maksimal 1.050 pu @bus18 1,050 pu @bus18

Sudut Tegangan Maksimal 27,77 deg @bus22 21,41deg @bus22

Nilai tegangan minimal setelah kontingensi mengalami perbedaaan , hal tersebut

dikarenakan saluran yang lepas menyebabkan aliran daya mengalir ke saluran lain sehingga

menyebabkan jatuh tegangan karena besarnya nilai Z saluran . Bus yang mememiliki nilai

tegangan terkecil diakibatkan bus merupakan bus beban terakhir , sehingga drop tegangan

sangat besar. Pada tegangan maksimal yaitu pada bus 18 yang tetap , hal tersebut terjadi

karena bus 18 merupakan bus PV yang terhubung dengan generator terbesar dan swing bus

pada bus 13, sehingga bus 18 menjadi bus referensi tegangan dengan dibandingkan bus

lainnya.

Faktor Pembebanan tiap saluran

Sebelum terjadi kontingensi , grafik faktor pembebanan tiap saluran yang diwakili tiap

branch disebelah kiri , dalam hal ini saluran memiliki pembebanan di bawah 100% kapasitas

saluran. Ketika terjadi kontingensi , saluran yang mengalami kontingensi berarti tidak

mengalirkan daya sehingga pembebanan saluran nul persen (0%), sedangkan saluran yang

lain ketika kontengingensi akan mengalami kenaikan faktor pembebanan. Besar kenaikan

faktor pembebanan pada saluran yang tidak kontingensi dipengaruhi oleh pentingnya saluran

mengalirkan daya sebagai back-up saluran yang lepas,semakin kecil kapasitas, semakin dekat

dengan beban dan saluran yang lepas maka kenaikan faktor pembebanan

Indeks Performa Kontingensi Daya

Dengan Perhitungan sebagai berikut :

Indeks Performa Kontingensi Daya =

∑𝑤𝑘 (|𝑆𝑖𝑗−𝑘|

𝑆𝑖𝑗𝑘−𝑘𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡

)

𝑛𝑛𝑙

𝑖𝑗=1

Pada hasil run file case24_ieee_rts.m sebelum kontingensi :

Indeks Performa Kontingensi Tegangan = 0.043089025

Dengan Urutan Prioritas Saluran dari yang paling vitasl sebagai berikut

From Bus To Bus From Bus Injection To Bus Injection Loss Kapasitas Saluran Indeks Kontingensi Daya

P(MW) Q(MVAR) P(MW) Q(MVAR) P(MW) Q(MVAR)

6 10 -88.59 -130.31 89.66 -121.12 1.067 4.64 175 0.042975069

14 16 -367.55 -23.77 374.6 70.49 7.054 54.88 500 0.000104131

7 8 115 26.84 -112.88 -20.35 2.118 8.18 175 7.50441E-06

16 17 -322.68 -33.86 326.03 54.42 3.353 26.31 500 2.31953E-06

12 23 -227.7 -6.07 234.1 34.52 6.399 49.85 500 5.70714E-11

13 23 -225.3 5.1 230.74 17.8 5.438 42.38 500 4.14069E-11

15 24 215.54 48.59 -212.32 -34.48 3.219 24.93 500 2.28909E-11

15 21 -214.92 -41.97 217.83 53.65 2.913 22.65 500 1.7499E-11

From Bus To Bus From Bus Injection To Bus Injection Loss Kapasitas Saluran Indeks Kontingensi Daya

P(MW) Q(MVAR) P(MW) Q(MVAR) P(MW) Q(MVAR)

15 21 -214.92 -41.97 217.83 53.65 2.913 22.65 500 1.7499E-11

3 24 -211.21 6.12 212.32 34.48 1.113 40.6 510 3.30976E-12

17 18 -186.94 -58.69 187.58 60.49 0.638 5.1 500 6.22809E-13

11 14 -171.77 48.19 173.55 -42.96 1.778 13.76 500 3.74006E-14

1 5 60.03 4.83 -59.29 -4.37 1 2.87 175 1.26458E-14

10 12 -166.74 23.18 167.38 0.21 0.641 23.39 510 3.62065E-15

21 22 -156.46 20.12 158.46 -20.29 1.994 15.54 500 9.32923E-16

10 11 -151.18 36.03 151.72 -16.1 0.546 19.93 510 3.29314E-16

17 22 -139.09 4.28 141.54 -9.26 2.454 19.14 500 2.16742E-17

2 6 48.5 -1.04 -47.41 -0.19 1.093 4.22 175 1.92356E-17

16 19 115.08 -43.35 -114.65 41.64 0.433 3.33 500 5.31263E-19

2 4 38.44 19.15 -37.85 -20.43 1 2.27 175 4.97199E-19

9 12 -120.47 -25.69 120.84 39.16 0.369 13.47 510 3.08294E-19

15 16 112.3 -32.6 -112.01 31.13 0.29 2.28 500 1.17316E-19

20 23 -97.29 -44.34 97.58 41.63 0.291 2.25 500 7.98693E-21

20 23 -97.29 -44.34 97.58 41.63 0.291 2.25 500 7.98693E-21

8 9 -36.92 3.36 37.53 -5.46 0.604 2.34 175 6.03173E-21

9 11 -105.92 -12.77 106.2 22.87 0.277 10.1 510 4.13277E-21

4 9 -36.15 5.43 36.52 -6.83 0.364 1.41 175 3.9578E-21

11 13 -86.15 -54.97 86.76 49.7 0.618 4.82 500 2.05876E-21

1 2 11.94 -26.92 -11.94 -22.45 0 0.02 175 6.03981E-24

3 9 22.9 -17.01 -22.66 14.75 0.24 0.93 175 2.32394E-24

8 10 -21.19 -18.01 21.5 14.61 0.303 1.17 175 1.08323E-24

12 13 -60.51 -33.3 60.79 25.2 0.271 2.11 500 1.61865E-26

1 3 -7.97 21.57 8.31 -26.11 0 1.32 175 3.61456E-27

18 21 -60.29 5.12 60.4 -10.26 0.111 0.87 500 3.05542E-28

18 21 -60.29 5.12 60.4 -10.26 0.111 0.87 500 3.05542E-28

19 20 -33.17 -39.32 33.29 31.34 0.113 0.88 500 2.347E-30

19 20 -33.17 -39.32 33.29 31.34 0.113 0.88 500 2.347E-30

5 10 -11.71 -9.63 11.76 7.3 0.046 0.18 175 1.35157E-32

Prioritas Saluran yang paling vital didasarkan pada nilai performa kontingensi

daya tiap saluran dimana saluran yang memiliki nilai performa daya yang besar adalah

saluran paling vital sehingga perlu dihindari terjadinya kontingensi (off/terputusnya)

saluran tersebut , sedangkan yang paling tidak vital berarti saluran tersebut

dimungkinkan terjadi kontingensi. Ciri saluran yang paling vital yaitu memiliki aliran

daya yang mendekati nilai kapasitas saluran terbesar , dalam tugas saluran yang paling

vital adalah saluran bus 6 ke bus 10. Sedangkan ciri saluran yang paling tidak vital yaitu

memiliki aliran daya yang dibanding nilai kapasitas saluran kecil , dalam tugas saluran

yang paling vital adalah saluran bus 5 ke bus 10.

Indeks Performa Kontingensi Tegangan

Dengan Perhitungan sebagai berikut :

Indeks Performa Kontingensi Tegangan =

∑𝑤𝑘 (|𝑉𝑙 − 𝑉�̇�|

𝛥𝑉𝑙)

𝑛𝑛𝑏

𝑖=1

Pada hasil run file case24_ieee_rts.m sebelum kontingensi :

Indeks Performa Kontingensi Tegangan = 77519.83037

Urutan bus Indeks Performa Kontingensi Tegangan terbesar – terkecil

Bus Voltage Indeks Kontingensi

Tegangan mag (pu) Ang(deg)

18 1.05 16.292 19055.70878

21 1.05 17.117 19055.70878

22 1.05 22.766 19055.70878

23 1.05 10.572 19055.70878

17 1.039 14.931 577.7305142

20 1.038 9.53 411.6283437

1 1.035 -7.278 145.4095326

2 1.035 -7.370 145.4095326

10 1.028 -9.503 11.03730866

7 1.025 -7.357 3.403008304

19 1.023 8.917 1.512554077

13 1.020 0.000 0.429503105

5 1.019 -9.964 0.278931671

16 1.017 10.449 0.115416842

15 1.014 11.566 0.029202789

6 1.012 -12.421 0.011266157

12 1.003 -1.517 0.00010193

9 1.001 -7.435 3.21463E-05

4 0.998 -9.690 5.2151E-06

8 0.993 -11.088 1.92344E-07

11 0.990 -2.154 2.19697E-08

3 0.989 -5.584 1.02793E-08

14 0.980 2.258 3.9234E-12

24 0.978 5.299 4.95183E-13

Urutan bus diatas didasarkan atas besarnya nilai indeks kontigensi tiap bus ,

dimana indeks yang besar berarti memiliki nilai tegangan yang lebih besar di busnya,

sedangkan yang indeks kontingensinya kecil berarti memiliki nilai tegangan yang kecil.

Hal tersebut juga terjadi di saat kontingensi , bus yang memiliki tegangan yang besar

maka memiliki pula indeks performa kontingensi yang besar. Semakin dekat bus

dengan generator dan jauh dari beban , nilai indeks performa kontingensi tegangannya

akan semakin besar, sedangkan semakin dekat dengan beban dan jauh dengan

pembangkit , maka jatuh tegangan akan besar dan indeks performa kontingensi

tegangan akan semakin kecil.