5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik pada umumnya terdiri atas empat unsur [9].

Pertama yaitu adanya unsur untuk membangkitkan tenaga listrik.

Pembangkitan tenaga listrik ini dilakukan oleh pusat pembangkit listrik dengan

tegangan yang dihasilkan yaitu tegangan menengah (TM). Untuk yang kedua

yaitu adanya sistem transmisi dan gardu induk (GI). Perlu menggunakan

tegangan tinggi (TT) atau tegangan ekstra tinggi (TET) untuk mengirim tenaga

listrik karena letak pusat pembangkit listrik yang jauh dari pemakai. Ketiga

yaitu adanya saluran distribusi dan gardu distribusi. Sistem distribusi terdiri

dari sistem distribusi primer yang menggunakan tegangan menengah dan

sistem distribusi sekunder yang menggunakan tegangan rendah (TR). Untuk

yang keempat yaitu adanya unsur pemakai tenaga listrik yang meliputi instalasi

industri yang memakai tegangan tinggi ataupun tegangan menengah dan

instalasi rumah tangga yang memakai tegangan rendah. Gambar 2.1

menunjukkan skema sistem tenaga listrik.

Pusat pembangkit listrik menghasilkan tenaga listrik yang digunakan

untuk keperluan sehari-hari. Ada beberapa pusat pembangkit listrik yaitu

diantaranya PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTP, ataupun PLTN. Tenaga

listrik yang dihasilkan pusat pembangkit listrik biasannya bernilai 6 kV dan 20

kV yang merupakan tegangan menengah.

Pada umunya pusat pembangkit listrik berada jauh dari pemakai. Untuk

mengirim tenaga listrik ini ke pemakai diperlukan sistem transmisi. Pada

sistem transmisi, tegangan dinaikkan dari tegangan menengah ke tegangan

tinggi. Menaikkan tegangan menengah menjadi tegangan ekstra tinggi

diperlukan ketika jarak pembangkit dan pemakai sangat jauh. Sebelum

ditransmisikan, transformator set up digunakan pada gardu induk untuk

menaikkan tegangan. Tegangan pada sistem transmisi bernilai 70 kV sampai

500 kV. Tegangan ekstra tinggi di Indonesia adalah 500 kV sedangkan

tegangan tinggi 70 kV, 150 kV, dan 275 kV.. Penggunaan tegangan tinggi

6

maupun tegangan ekstra tinggi dibutuhkan untuk beberapa alasan yaitu

penampang penghantar yang digunakan menjadi efisien dan losses daya

semakin kecil, karena ketika tegangan tinggi diterapkan maka arus yang

mengalir akan menjadi lebih kecil.

Gambar 2. 1 Sistem Tenaga Listrik

Tenagaglistrik dari pusathpembangkit sebelum didistribusikan ke

pemakai akan melewati gardukinduk. Gardupinduk merupakannpusat beban

padaksuatu daerah, bebannyakberubah-ubah setiap waktuksehingga daya

yangkdibangkin oleh pusat pembangkit listrik harusnselalu berubah.

Perubahansdaya yangmdilakukan dimpusat pembangkit harus tetap

mempertahankanmfrekuensinya pada angkak50 Hz [10]. Proseskperubahan

inimdikoordinasikan dengankpusat pengaturanhbeban. Pada gardu induk,

teganganhtinggi diturunkan menjadi tegangan menengah dan menggunakan

trafo step down. Tegangan menengah di Indonesia adalah 20 kV. Saluran 20

Pusat Pembangkit Listrik

Trafo Step Up

Trafo Step Down

Trafo Step Down / Distribusi

Pembangkit

Sistem Transmisi

Sistem Distribusi Primer

Saluran Distribusi Sekunder

Pemakai

TM

GI

GI

TT TET

TM

Ke Pemakai TM

Pengukur kWh

Instalasi Pemakai TR

TR

GI

Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik

7

kV ini merupakan sistem distribusi primer yang menelusuri jalan-jalan di

seluruh kota. Sistem transimisi tenagaklistrik dilakukanjdengan menggunakan

salurankudara dengangmenara transmisi sementara sistemkdistribusi primer

dikkota menggunakan kabelntanah yangntertanam dihtepi jalanmsehingga

tidakbterlihat. Hal ini untuk menjaga keindahan kota.

Mendekati persimpangan jalan biasanya terdapatmgardu-gardu

distribusi. Gardu distribusi mengubahqtegangan menengahhmenjadi tegangan

rendahpmelalui trafo distribusiaatau step down. Tegangan rendah disalurkan

ke pemakai melalui tiang listrik di tepi jalan. Tegangan rendah di Indonesia

adalahf220/380 V dankmerupakan sistemddistribusi sekunder. Padaytiang

listrik tegangan rendah juga terpasang lampu-lampu penerangan jalan umum.

Energi listrik dari pusat pembangkit diterimaypemakai dariptiang

tegangan rendah melaluiqkawat yanggdinamakan sambunganbrumah dan

diujung sambungan rumah terpasang alatqpengukur listrikzyang merupakan

titikkakhir kepemilikan PLN. Setelahztitik ini awal darikunsur pemakai pada

instalasixpemakai tenagamlistrik.

2.2 Distribusi Primer

Distribusisprimer adalah sistem distribusimyang menggunakan

teganganimenengah. Padasdistribusi primerdterdapat tigasjenis sistem, yaitu:

2.2.1 Sistem Radial

Sistemdradial merupakan sistemsyang palingqsederhana danfpaling

banyakndipakai, terdiri dari penyulang atau rangkaianatersendiri yang

seolah-olahskeluar darigsuatu sumberssecara radial [10]. Penyulang ini

dapatsjuga dianggapgsebagai suatuwbagian utamafdari saluranjsamping dan

dihubungkan dengan transformator distribusi. Dengansdemikian gangguan

padafsaluran sampingmtidak akanmmengganggu seluruhmpenyulang.

Penggunaan sistem ini biasanya pada rumah sakit yang tidak boleh

mengalami gangguan yang berlangsung lama.

2.2.2 Sistem Lup

Suatugcara lain untuk mengurangidlama interupsimdaya yang

disebabkanwgangguan adalahsdengan menggunakan sistem lupmdengan

menyamung keduamujung saluran [10]. Halnini mengakibatkan suatu

8

pemakaiddapat memperolehspasokan energislistrik dariqdua arah. Bilamana

pasokanwdari salahwsatu terganggu, pemakaihitu akanedisambung pada

pasokanqlainnya. Kapasitasxcadangan yangzcukup besarnharus tersedia

padaktiap penyulang. Sistemilup dapatidioperasikan secara terbukaiataupun

tertutup.

2.2.3 Sistem Jaringan Primer

Walaupundbeberapa studigmemberi indikasizbahwa padaxkondisi-

kondisivtertentu sistemgjaringan primerhlebih murahndan lebihnhandal

daripadassistem radial, secaranrelatif tidaknbanyak sistemejaringan primer

yanggkinisdioperasikan [10]. Sistembini terbentukkdengan menyambung

saluran-salurandutama atauapenyulang yangcterdapat padagsistem radial

sehinggasmeembentuk suatugjaringan distribusi.

2.2.4 Sistem Spindel

Terutamagdi kota yanggbesar, terdapatqsuatu jenisygardu tertentu

yangdtidak terdapatztransformator daya. Gardugdemikian dinamakanhgardu

hubung, Gardu hubung padadumumnya menghubungkankdua atauglebih

bagiangjaringan primerckota [10]. Sistem spidel menghubungkan bus dari

gardu hubung dengan bus dari gardu hubung lain. Sistemkini banyak

dipakaigdi Jakartaqdan kota-kotabbesar lainnyagdi Indonesia. Sistemoini

memberiskeandalan operasigyang cukupktinggi.

2.3 Distribusi Sekunder

Distribusigsekunder menggunakanxtegangan rendah. Sebagaimana

halnyagdengan distribusigprimer, terdapatvpula pertimbangan-pertimbangan

mengenai keandalandpelayanan danmregulasi tegangan. Secara umum

distribusi sekundergterdiri atas empatgjenis:

2.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri

Pelayananmdengan transformatormtersendiri dilakukanmuntuk

konsumen yanggagak besarhatau konsumen yang terletakhagak berjauhan

terutamakdi daerahkluar kota, sehinggagsaluran teganganbrendahnya akan

menjadihterlampau panjang [10].

9

2.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai

Sistem ini paling banyak dipakai untuk melayani sejumlah pemakai

dengan saluran tegangan rendah. Sistemkini memperhatikannbeban dan

keperluankpemakai yangxberbeda-bedawsifatnya [10].

2.3.3 Bangking Sekunder

Sistem yang menggunakan banking sekunder tidak begitu bayak

dipakai. Antaragtransformator danxsaluran sekunderbbiasanya terdapat

sekringsatau saklarzdaya otomatisbuntuk melepaskanqtransformator dari

saluranhtegangan rendahyjika terjadikgangguan [10]. Kelebihan sistem ini

dianggap dapatpmemberikan pelayanannyang tidakqterganggu dalamswaktu

yangslama. Disisi lain jika salah satu transformator terganggu, beban

tambahanhyang harusmdipikul transformator-transformatormlain dapat

mengakibatkandbanyak transformatorpikut terganggu.

2.3.4 Jaringan Sekunder

Sistem jaringan sekunder memberikanrtaraf keandalanjpada jaringan

teganganhrendah diqdaerah denganhkepadatan bebanzyangitinggi. Sehingga

biayanyahyang tinggizdapat dipertanggungjawabkanfdan tingkatgkeandalan

inildiperlukan [10]. Padakumumnya, jaringanzsekunder terjadimdengan

menghubungkangsemua sisi teganganmrendah dari gardu-gardu

transformatornyang diisidoleh dua atauhlebih penyulangptegangan

menengah. Padagsisi teganganmrendah gardu distribusinterdapat saklar

dayanyang dioperasikanmsecara otomatis dankdikenal denganmnama

proteksimotomatis.

2.4 Short Circuit

Short ciruit atau hubung singkat adalah suatu gangguan dalam sistem

tenaga listrik yang menyebabkan aliran arus menjadi tidak normal. Short

circuit akan mengakibatkan nilai arus menjadi besar dan nilai tegangan

menjadi kecil. Berdasarkan gangguannya, short circuit dibagi menjadi dua

yaitu simetris dan asimetris. Semua hubung singkat berdasarkan gangguannya,

dihitung menggunakan rumus dasar yaitu

𝐼 = 𝑉

𝑍 (2-1)

10

Perbedaan gangguan simetris dan asimetris baik itu satu fasa, dua fasa,

dan tiga fasa ke tanah ialah impedansi yang terbentuk sesuai dengan gangguan

itu sendiri dan tegangan yang mensuplai arus ke titik gangguan tersebut.

Impedansi yang terbentuk ditulis sebagai persamaan berikut:

Z untuk gangguan satu fasa Z = Z1 + Z2 + Z0 (2-2)

Z untuk gangguan dua fasa Z = Z1 + Z2

Z untuk gangguan tiga fasa Z = Z1

Keterangan persamaan:

I = Arus (A)

V = Tegangan (V)

Z = Impedansi total dari sumber sampai titik gangguan (Ω)

Z1 = Impedansi urutan positif (Ω)

Z2 = Impedansi urutan negatif (Ω)

Z0 = Impedansi urutan nol (Ω)

2.4.1 Gangguan Simetris

Gangguan simetris adalah gangguan yang terjadi pada semua fasanya

yang menyebabkan arus dan tegangan pada masing-masing fasa tetap bernilai

seimbang. Gangguan simetris dibagi menjadi dua yaitu gangguan tiga fasa

dan gangguan tiga fasa ke tanah. Gangguan tiga fasa ialah gangguan yang

terjadi saat ketiga fasanya saling terhubung. Gangguan tiga fasa ke tanah ialah

gangguan yang terjadi saat ketiga fasanya terhubung ke tanah.

Gambar 2. 2 Gangguan Tiga Fasa

2.4.2 Gangguan Asimetri

Gangguan asimetris adalah gangguan yang menyebabkan arus dan

tegangan pada masing-masing fasa menjadi tidak seimbang. Gangguan

I2

I3

I1

Gambar 2.2 Gangguan Tiga Fasa [11]

11

asimetris dibagi menjadi tiga yaitu gangguan satu fasa ke tanah, gangguan

dua fasa, dan gangguan dua fasa ke tanah. Gangguan satu fasa ke tanah ialah

gangguan yang terjadi saat salah satu fasa terhubung ke tanah. Gangguan dua

fasa ialah gangguan yang terjadi saat antar kedua fasanya saling terhubung

dan tidak terhubung ke tanah. Gangguan dua fasa ke tanah ialah gangguan

yang terjadi saat antar kedua fasanya terhubung ke tanah.

Gambar 2. 3 Gangguan Antar Fasa

2.5 Voltage sag

Voltage sag merupakan suatu penurunan nilai tegangan efektif atau

tegangan rms pada frekuensi dengan durasi yang singkat, antara ,0.5 sampai

30ocycle atau 10 ms sampai beberapa detik. IEEE Standard,1159a-a1995

mendifinisikan voltage sag sebagaiavariasi tegangan rms dengan nilai antara

10% sampai dengan 90% dari tegangan normal danaberlangsung selamaa0.5

siklus sampaiasatu menit yang dapat dilihat pada gambar 2.4. Penyebabadari

voltage sag ialah akibattdariigangguan short circuit 1 fasa atau 3 fasa ke tanah,

starting motorrberdayaabesar, perubahannbeban yang secara tiba-tiba. Voltage

sag pada sistemmyang mengalami gangguannbiasanya terjadi dalam

waktuuantara 5 sampai dengann6 cycle, yang merupakanntotal waktu untuk

mendeteksi gangguanndan circuit breaker akan bekerja untuk menghilangkan

gangguan. Sedangkannwaktu penghilanganngangguan berkisarrantaraa3

sampai 30 cycleetergantung magnitude arussgangguan dan jenissperalatan

proteksi arusslebih.

I2

Gambar 2.3 Gangguan Antar Fasa [11]

I3

I1

12

Gambar 2. 4 Klasifikasi Tegangan

2.6 Faktor Penyebab Munculnya Voltage sag

Secara umummada dua penyebabbterjadinya voltage sag, yaitu

dikarenakannadanya kegagalan pada sistemmdan pengasutan motorrinduksi

berdaya besar. Pada motorrinduksi umumnya membutuhkan 5 sampaii6 kali

arussratingnya padaasaat pengasutan. Arussini akan menurunnsecara bertahap

seiringgdengan bertambahnya kecepatannmotor sampai padaakecepatan

ratingnya. Terjadinya voltage sag ini bergantunggpada dinamikaamotor yang

ditentukan oleh inersia motor tersebut.

Kegagalannyang terjadi padaasaluran transmisi danndistribusi yang

biasanyaamenjadi sumberrterjadinya voltage sag adalah kegagalan single line

tooground (SLG)ddan lineeto line (L-L). kegagalan SLG seringgdisebabkan

oleh kondisiicuaca yanggburuk seperti karenaapetir, saljuudan angin. Kontak

binantang, ranting pohon yang menyentuh saluran, dan aktivitas manusia

sepertiikonstruksi jugaamenyebabkan kegagalan SLG. Pada kegagalan L-L

biasanya ternjadi akibat proses switching atau trip circuit breaker. Kegagalan

pada penyulang paralel menyebabkan voltage sag pada busssubstation yang

akannmempengaruhiisemua penyulang sampai kegagalan dihilangkan.

Gambar 2.4 Klasifikasi Tegangan [2]

13

Gambar 2. 5 Diagram Garis Voltage Sag

Magnitudoodan fasa dariitegangan usag selamatterjadi voltage sag pada

pointtof commonncoupling (PCC) ditentukannoleh besarnyaaimpedansi

gangguanndan impedansiisumber dengannpersamaan berikut:

𝑈(𝑠𝑎𝑔) = 𝐸 𝑍𝑓

𝑍𝑓+𝑍𝑠 (2-3)

Perbedaan usag denganntegangan sebelummgangguan upre-sag sebesar

uhilang, dapattditulis secara matematisssebagai usag = upre-sag – uhilang dan dapat

dilihattpada gambarr2.5

Gambar 2. 6 Diagram Vektor Voltage Sag

Gambar 2. 7 Gelombang Terjadinya Voltage Sag

Gambar 2.7 Gelombang Terjadinya Voltage sag

E

Usag

Zs

PCC

Beban Sensitif

Zf Gangguan

Gambar 2.5 Diagram Garis Voltage sag [16]

Gambar 2.6 Diagram Vektor Voltage sag [12]

14

Perbedaan magnitude dan pergeseran fasa φsag dapat terjadi saat

voltage sag berlangsung. Kedua besaran tersebut merupakan bagian dari

voltage sag. Bentuk gelombang saat terjadi voltage sag dapat dilihat pada

gambar 2.7.

2.7 Tentang Dynamic voltage restorer (DVR)

Dynamiccvoltageerestorer (DVR) merupakan sebuah peralatan

elektronika daya yanggdigunakan untukkmelindungiibeban sensitifterhadap

voltage sag. DVRddipasang melaluittrafo secaraaseri antara penyulanggdan

bebannsensitif untukkmengkompensasiitegangannpadaasaat terjadiigangguan.

DVR mempunyai dua kondisi operasi yaitu:

a. Standby atau juga disebut dengan short circuit operation (SCO) yaitu

kondisi tidakkterjadinya voltage sag danntegangan yanggdiinjeksikan

memiliki magnitude nol (zeroomagnitude).

b. Boost yaitu kondisi DVR menginjeksikan tegangannyang diperlukannpada

magnitude dannfasa yanggsesuai untukkmemperbaiki tegangannpada bus

bebann(load bus) disaattterjadinya voltage sag.

Secaraaumum konfigurasiidari rangkaiannDVR padaagambar 2.8

terdiriidari empattkomponen utamaayang memilikiifungsinya masing-masing

yaituuinjection/coupling transformer, control, Voltage Source Inverter (VSI),

filter, energy storage.

Gambar 2. 8 Konfigurasi DVR Pada Sistem Distribusi

Gambar 2.8 Konfigurasi DVR Pada Sistem Distribusi [7]

15

2.7.1 Injection/Coupling Transformer

Transformatorrsatu fasaadihubungkan secaraaseri dengan penyulang

distribusiiyang digandengddengan VSI untuk level tegangan tinggi distribusi.

Transformatorrsatu fasaadapat dihubungkan secaraastar/open atau delta/open.

Fungsiidasarrdari injection/coupling transformer adalah sebagai

isolasiielektrik sertaauntuk menaikkan suplaiitegangan AC yanggrendah yang

dihasilkannoleh VSI untukkmenghasilkanntegangan yang diinginkan

Hubunganndelta/open tidakkmenghasilkan injeksiitegangan urutannnol (zero

sequence voltage). Pemilihannkumparan transformatorrinjeksi ditentukan oleh

hubunganntransformator step-downnyang diumpanbalikkan kebbeban. Jika

transformator dihubungkan secara delta/open, maka tidak perlu

mengkompensasi tegangan urutan nol tapi jikaayang digunakannadalah

hubungannstar/open dengannpentanahan pada titikknetral, tegangan urutan nol

harus dikompensasi.

2.7.2 Voltage Source Inverter (VSI)

VSI adalahhperalatan elektronikaadaya yang dapattmenghasilkan

tegangannsinusoidal dengan magnitude, frekuensi, dan sudut fasa yang

diinginkan. Pulse widthhmodulation – voltage source inverter (PWM-VSI)

digunakannpada penelitiannini yang terdiriddari switching yaituuinsulated

gate bipolarrtransistors (IGBT).

Fungsiddasar dari VSI adalahhuntuk mengkonversittegangan DC yang

dihasilkannoleh energy storageedevice menjadi tegangannAC yang

dibutuhkaniinjection/coupling transformerruntuk mengkompensasittegangan

padabbeban sensitive (criticalgload)

2.7.3 Energy Storage

Fungsi energy storage yaituumenghasilkan dayaaaktif untuk

mensuplaibbeban padaasaat terjadi voltage sag. Baterai, lead-acid, flywheel

ataussuperconducting magneticcenergyystorage (SMES) dapat digunakan

untukkmenyimpannenergi.

2.7.4 Beban Nonlinear

Beban nonlinear adalahhbeban yang impedansinyaatidak konstan

dalammsetiap periodeetegangan masukan. Dengannimpedansinya yanggtidak

16

konstan, makaaarus yang dihasilkanntidaklah berbandingglurus dengan

teganganyyang diberikan. Sehinggabbeban nonlinear tidaklahmmematuhi

hukummohm yang menyatakannarus berbandingglurus denganntegangan.

Bentuk gelombanggarus yang dihasilkannoleh beban nonlinearrtidak

sama dengannbentuk gelombang tegangannsehingga terjadiccacat (distorsi).

Dengannmeluasnya pemakaiannbeban nonlinear, gelombanggsinusoidal ini

dapattmengalami distorsi.

Kecenderungannpenggunaan beban-beban elektronika dalammjumlah

besar akan menimbulkanmmasalah yanggtidak terelakkan sebelumnya.

Berbedaadengan beban-beban listrikkyang menarikkarus sinusoidal, beban-

beban elektronikkmenarik arusddengan bentuk nonsinusoidalmwalaupun

disuplai oleh teganganmsinusoidal. Bebanyyang memilikissifat ini disebut

sebagaibbeban nonlinear.

Bebanmnonlinear adalahmperalatan yang menghasilkanmgelombang-

gelombang arussyang berbentuk sinusoidalbberfrekuensi tinggi yang disebut

denganmarus harmonisa. Arushharmonisa ini menimbulkanbbanyak implikasi

padazperalatan sistemitenaga listrik. Misallrugi-rugi jaringanlakan meningkat,

pemanasannyang tinggi padaakapasitor, transformator, danipada mesin-mesin

listrikkyang berputarqserta kesalahanopada pembacaanwalat ukur.

2.8 Sistem Kendali

Pengendali PI merupakan pengendalikyang banyakkdigunakan dalam

industri. PengendaliaPI telahmbertahan sejakmlama, dariaera sistemsanalog

hinggamera sistemmdigital computer. Padamkenyataannya perkembangan

teknologikdigital danfsoftware telahsmembuat perkembanganjyang signifikan

terhadapopenelitian PI.

2.8.1 Pengendali Proportional (P)

Pengendalimproporsional memilikikrespon keluaran yanggsebanding

denganmsinyal error yangidihasilkan dan dapat memperbaiki respon transien,

ini sesuai dengan persamaan P

CO(t) = Kp e(t) (2-4)

Respon proporsional dapatgdisesuaikan denganmmengalikan sinyal

erroruterhadap Kp atau yanggdisebut dengannproporsional gain.

17

Gambar 2. 9 Diagram Blok Pengendali Proporsional

2.8.2 Pengendali Integral

Pengendali integral digunakanuuntuk menghilangkan error steady

state (offset) padahkeadaan tunak. Offset biasanya terjadippada plant yang

tidaknmempunyai factor integrase (1/s), iniisesuai denagan persamaan berikut

CO(t) = Ki ʃ e(t) dt (2-5)

Disampinggmenghilangkan sinyal error dan offset, adaakemungkinan

pengendalimintegral dapat menimbulkanmrespon yangbberosilasi dengan

amplitude yanggmengecil secarar perlahankatau membesar.

Gambar 2. 10 Diagram Blok Pengendali Integral

2.9 Particle Swarm Optimization (PSO)

Particle Swarm Optimization (PSO) merupakannsalah satuualgoritma

yang digunakan untuk tunning pada sistem kontol. Teknik tunning didasarkan

padakpenelusuran algoritma dan diawaligdengan suatufpopulasi yangrrandom

yangmdisebut particle [13]. Algoritma PSO diperkenalkannoleh Kennedy dan

Eberhartkpada tahunn1995, proses algortimanya terinspirasi dari perilaku

sosialksekumpulan serangga atau burungadalamssuatu swarm.

Berbedaadengan teknik tunning lainnya, setiapkparticle pada PSO

jugaaberhubungan dengangsuatu velocity. Particle-particle tersebutbbergerak

melaluikpenelusuran ruangmdengan velocity dinamis yangmdisesuaikan

menurutkperilaku historisnya. Olehkkarena itu, particle-particle mempunyai

kecenderunganguntuk bergerakhke area penelusuranyyang lebihkbaik setelah

melewatiwproses penulusuran.

Gambar 2.10 Diagram Blok Pengendali Integral

Gambar 2.9 Diagram Blok Pengendali Proposional

Set Point CO +

Feedback

CO Ki

Set Point +

-

Kp

Feedback

-

18

Algortimanya yang sederhana dan performanya yang bagus membuat

PSO banyak digunakan oleh para penelti dan banyak diaplikasikan pada

berbagai persoalan optimasi sistem tenaga seperti desain kontrol PID, kontrol

tegangan dan daya reaktif. PSO telah popular menjadi optimasi globalfdengan

sebagianrbesar permasalahangdapat diselesaikanrdengan baik dan variabelnya

berupa bilanganwriil.

Beberapakistilah umumwyang biasaqdigunakan pada PSO dapat

didefinisikanqsebagai berikut:

a. Swarm : populasiqsuatutalgoritma

b. Particle : anggotaqpadassuatu swarm. Posisi suatu particle ditentukan oleh

representasi solusi saat itu. Setiapaparticle merepresentasikanksuatu solusi

yangxpotensial padazpermasalahan yangxdiselesaikan.

c. Pbest (Personal best) : posisinPbest suatuyparticle menunjukan posisi

particleyyang disiapkan untukpmendapatkan suatussolusi terbaik.

d. Gbest (Global best) : posisipterbaik particlespada swarm.

e. Velocity (vektor) : vektornyang menggerakkankproses optimasi yang

menetukan arahmagar suatumparticle diperlukanmberpindah untuk

memperbaikipposisi semula.

f. Inertia weigth : inertia weight disimbolkan w, parameterhini digunakan

untukhmengontrol dampaksdari adanya velocityuyang diberikan olehfsuatu

particle.

Prosedurqstandar untuknmenerapkan algoritmaaPSO ialah sebagaidberikut:

a. Inisialisasispopulasi darimparticle-particle dengansposisi danmvelocity

secaranrandom pada ruangjdimensimpenelusuran.

b. Evaluasibfungsi fitness optimasijyanggdiinginkan dijdalam variable d pada

setiapnparticle.

c. Membandingkanrevaluasi fitnessaparticle dengannPbest

d. Identifukasi particle dalam lingkungan dengan hasil yang terbaik.

e. Perbarui velocityudan posisioparticle

f. Kembalijke step 2hsampai kriteriagterpenuhi.

Sepertihhalnya denganaalgoritma lainnya, algoritmamPSO adalah

sebuahapopulasi yangddidasarkan penelusuranbinisialisasi particlemsecara

19

randomvdan adanyaiinteraksi diantaraiparticle dalam populasi. Di dalam PSO

setiapuparticle bergerakemelalui ruangesolusi danymempunyai kemampuan

untukpmengingat posisiqterbaik sebelumnyajdan dapatjbertahan darijgenerasi

kelgenerasi.

2.9.1 Ukuran Swarm

Ukurannswarm atauypopulasi yangqdipilih adalahdtergantung pada

persoalannyang dihadapi. Ukuransswarm yangqumum digunakanmyaitu

berkisarqantara 20ssampai 50. Halitersebut telah dipelajari sejak dulu bahwa

PSOlhanya perlulukuran swarm ataulpopulasi yang lebih kecil dibandingkan

algortima-algoritmaalainnya.

2.9.2 Keoefisien Akselerasi

Padadumumnya nilaixuntuk koefisiensakselerasi c1 dan c2 yaitu 2.

Namungnilai tersebut dapat ditentukan sendiri dalambpenelitiannyang

berbeda. Biasanyasiilai c1 dan c2 samajdan beradajpada rentang 0 sampaii4.

2.9.3 Inertia Weigth

Perubahanvvelocityapada algortima PSOiterdiri dari tigambagian

yaitu social part, cognitove part, danbmomentum part. Ketiganbagian

tersebutjmenentukan keseimbanganiantara kemampuanipenelusuran global

danllocal. Olehlkarena itu akanamemberikan performa yangibaik padaiPSO.

Parameterninertia weigth digabungkanadengan social part pada

algortima PSO. Persamaanadari PSOsyaitu

𝑉𝑖𝑑 = 𝑤 𝑉𝑖𝑑 + 𝑐1 𝑟𝑎𝑛𝑑1 (𝑃𝑖𝑑 − 𝑋𝑖𝑑)

+𝑐2 𝑟𝑎𝑛𝑑2 (𝑃𝑔𝑑 − 𝑋𝑖𝑑) (2-6)

𝑑𝑎𝑛

𝑋𝑖𝑑1 = 𝑋𝑖𝑑 + 𝑉𝑖𝑑 (2-7)

Inertia weigth diperkenalkanmuntuk keseimbanganmantara

kemampuankpenelusuran globalsdan local. Secaraaumum parameterjinertia

weigth (w) diperolehsdengan menggunakanqpersamaan berikut

𝑤 = 𝑤𝑚𝑎𝑥 − 𝑤 max − 𝑤𝑚𝑖𝑛

𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑚𝑎𝑥 𝐼𝑡𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 (2-8)

Inertia weigth yangdbesar dapatsmemudahkan dalamapenelusuran

global daniinertia weigth yangdkecil memudahkanauntuk penelusuran local.

Penggunaanninertia weigth dapatumeningkatkan performa dalamsbeberapa

20

aplikasi dengan nilai velocity maksimum, nilai w padaarentang dinamisddari

setiapsvariable biasanyadantara 0,4ssampai 0,9.

2.10 DVR Dengan PI - PSO Controller

Penambahan algoritma PSO digunakan sebagai tunning pada PI

controller. PI controller yang di tunning dengan PSO akan menghasilkan nilai

Kp dan Ki secara otomatis. Nilai Kp dan Ki dari hasil tunning, merupakan

nilai terbaik. Nilai Kp dan Ki terbaik akan menghasilkan tegangan injeksi

yang mendekati nilai tegangan yang hilang akibat voltage sag. Gambar 2.11

merupakan diagram blok DVR dengan menggunakan PI-PSO controller.

Gambar 2. 11 Diagram Blok DVR dengan PI-PSO Controller

Algoritma

PSO

Kontrol

PI SPWM

Gambar 2.11 Diagram Blok DVR dengan PI-PSO Controller

IGBT

Gate Measurement

+ Set Point

-

e

BAB II TINJAUAN PUSTAKABAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Sistem Tenaga Listrik2.1 Sistem Tenaga Listrik2.2 Distribusi Primer2.2 Distribusi Primer2.2.1 Sistem Radial2.2.1 Sistem Radial2.2.2 Sistem Lup2.2.2 Sistem Lup2.2.3 Sistem Jaringan Primer2.2.3 Sistem Jaringan Primer2.2.4 Sistem Spindel2.2.4 Sistem Spindel

2.3 Distribusi Sekunder2.3 Distribusi Sekunder2.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri2.3.1 Pelayanan Dengan Transformator Tersendiri2.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai2.3.2 Penggunaan Satu Transformator Untuk Sejumlah Pemakai2.3.3 Bangking Sekunder2.3.3 Bangking Sekunder2.3.4 Jaringan Sekunder2.3.4 Jaringan Sekunder

2.4 Short Circuit2.4 Short Circuit2.4.1 Gangguan Simetris2.4.1 Gangguan Simetris2.4.2 Gangguan Asimetri2.4.2 Gangguan Asimetri

2.5 Voltage sag2.5 Voltage sag2.6 Faktor Penyebab Munculnya Voltage sag2.6 Faktor Penyebab Munculnya Voltage sag2.7 Tentang Dynamic voltage restorer (DVR)2.7 Tentang Dynamic voltage restorer (DVR)2.7.1 Injection/Coupling Transformer2.7.1 Injection/Coupling Transformer2.7.1 Injection/Coupling Transformer2.7.2 Voltage Source Inverter (VSI)2.7.2 Voltage Source Inverter (VSI)2.7.3 Energy Storage2.7.3 Energy Storage2.7.4 Beban Nonlinear2.7.4 Beban Nonlinear

2.8 Sistem Kendali2.8 Sistem Kendali2.8.1 Pengendali Proportional (P)2.8.1 Pengendali Proportional (P)2.8.2 Pengendali Integral2.8.2 Pengendali Integral

2.9 Particle Swarm Optimization (PSO)2.9 Particle Swarm Optimization (PSO)2.9.1 Ukuran Swarm2.9.1 Ukuran Swarm2.9.2 Keoefisien Akselerasi2.9.2 Keoefisien Akselerasi2.9.3 Inertia Weigth2.9.3 Inertia Weigth

2.10 DVR Dengan PI - PSO Controller2.10 DVR Dengan PI - PSO Controller