bab iii metode penelitian 3.1 parameter...

28 Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013 Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Parameter Saluran

Sistem Standar IEEE 30 Bus digunakan nilai MVA base sebesar 100

MVA dan nilai kV base sebesar 100 kV, sedangkan untuk sistem interkoneksi

500 kV Jawa-Bali digunakan nilai MVA base sebesar 1000 MVA dan nilai kV

base sebesar 500 kV sehingga memiliki parameter yang sama dengan metode

pembanding. Parameter bus lain yang ditentukan nilainya adalah Z base.

Berikut adalah persamaan untuk menentuka Z base pada sistem :

=

(3.1)

Nilai impedansi saluran atau Z pada sistem dinyatakan dalam satuan

Ohm (Ω). Untuk mempermudah perhitungan nilai Z diubah dalam bentuk per

unit (p.u) seperti persamaan berikut.

=

(3.2)

3.2 Sistem Standar IEEE 30 Bus

Untuk menguji aliran daya optimal dengan metode MINOPF, maka

dilakukan pengujian awal pada Sistem Standar IEEE 30 bus. Sumber data Sistem

Standar IEEE 30 Bus berasal dari jurnal Optimal Load Flow with Steady State

Security dan Transaction Analysis in Deregulated Power Systems Using Game

Theory. (Alsac dan Stott, 1974 : 750) (Ferrero et al, 1997 : 1342)

Hasil dari pengujian ini akan dibandingkan dengan hasil pengujian

menggunakan metode algoritma genetika.

29

Gugun Supriatna Dwi Jatnika, 2013 Optimasi Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dengan Aliran Daya Optimal Metode MINOPF Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada Sistem Standar IEEE

30 bus, yang terdiri dari impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi (B).

(Appendix : 124-125)

Tabel 3.1. Data Saluran Sistem Standar IEEE 30 Bus

No. Dari

Bus

Ke

Bus

Impedansi Saluran B

R X

1 1 2 0,0192 0,0575 0,0264

2 1 3 0,0452 0,1652 0,0204

3 2 4 0,057 0,1737 0,0184

4 3 4 0,0132 0,0379 0,0042

5 2 5 0,0472 0,1983 0,0209

6 2 6 0,0581 0,1763 0,0187

7 4 6 0,0119 0,0414 0,0045

8 5 7 0,046 0,116 0,0102

9 6 7 0,0267 0,082 0,0085

10 6 8 0,012 0,042 0,0045

11 6 9 0 0,208 0

12 6 10 0 0,556 0

13 9 11 0 0,208 0

14 9 10 0 0,11 0

15 4 12 0 0,256 0

16 12 13 0 0,14 0

17 12 14 0,1231 0,2559 0

18 12 15 0,0662 0,1304 0

19 12 16 0,0945 0,1987 0

20 14 15 0,221 0,1997 0

21 16 17 0,0524 0,1923 0

22 15 18 0,1073 0,2185 0

23 18 19 0,0639 0,1292 0

24 19 20 0,034 0,068 0

25 10 20 0,0936 0,209 0

26 10 17 0,0324 0,0845 0

27 10 21 0,0348 0,0749 0

28 10 22 0,0727 0,1499 0

29 21 22 0,0116 0,0236 0

30 15 23 0,1 0,202 0

31 22 24 0,115 0,179 0

30


32 23 24 0,132 0,27 0

33 24 25 0,1885 0,3292 0

34 25 26 0,2544 0,38 0

35 25 27 0,1093 0,2087 0

36 28 27 0 0,396 0

37 27 29 0,2198 0,4153 0

38 27 30 0,3202 0,6027 0

39 29 30 0,2399 0,4533 0

40 8 28 0,0636 0.2 0,0214

41 6 28 0,0169 0,0599 0,0065

Berikut adalah data pembangkitan dan pembebanan bus pada Sistem

Standar IEEE 30 bus yang terdiri dari data tegangan bus, pembangkitan yang

dilakukan, dan permintaan beban (demand). (Appendix : 126-127)

Tabel 3.2. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus

pada Sistem Standar IEEE 30 Bus

No.

Bus

Tegangan Bus Pembangkitan Beban

V (V) Θ (°) PG

(MW)

QG

(MVAR)

PD

(MW)

QD

(MVAR)

1 1,06 0 1,3848 -0,0279 0 0

2 1,045 0 0.4 0,5 0,217 0,127

3 1 0 0 0 0,024 0,012

4 1,06 0 0 0 0,076 0,016

5 1,01 0 0 0,37 0,942 0,19

6 1 0 0 0 0 0

7 1 0 0 0 0,228 0,109

8 1,01 0 0 0,373 0,3 0,3

9 1 0 0 0 0 0

10 1 0 0 0 0,058 0,02

11 1,082 0 0 0,162 0 0

12 1 0 0 0 0,112 0,075

13 1,071 0 0 0,106 0 0

14 1 0 0 0 0,062 0,016

15 1 0 0 0 0,082 0,025

16 1 0 0 0 0,035 0,018

17 1 0 0 0 0,09 0,058

18 1 0 0 0 0,032 0,009

19 1 0 0 0 0,095 0,034

31


20 1 0 0 0 0,022 0,007

21 1 0 0 0 0,175 0,112

22 1 0 0 0 0 0

23 1 0 0 0 0,032 0,016

24 1 0 0 0 0,087 0,067

25 1 0 0 0 0 0

26 1 0 0 0 0,035 0,023

27 1 0 0 0 0 0

28 1 0 0 0 0 0

29 1 0 0 0 0,024 0,009

30 1 0 0 0 0,106 0,019

Berikut adalah karakteristik generator yang terpasang pada Sistem Standar

IEEE 30 bus. (Appendix : 127)

Tabel 3.3. Karakteristik Generator pada Sistem Standar IEEE 30 Bus

Unit PG min

(MW)

PG max

(MW)

QG min

(MW)

QG max

(MW) ϒ β α

1 50 200 -20 150 0,02 2 0

2 20 80 -20 60 0,0175 1,75 0

5 15 50 -15 62.5 0,0625 1 0

8 10 35 -15 48.7 0,00834 3,25 0

11 10 30 -10 40 0,025 3 0

13 12 40 -15 44.7 0,025 3 0

Data-data di atas merupakan data yang akan digunakan dalam aliran daya

optimal metode MINOPF dengan parameter saluran yang sudah ditentukan.

Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data tersebut

terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case30’.

3.3 Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali

Studi kasus dilakukan pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali dua

waktu yang berbeda, yaitu data pembebanan tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30

WIB dan tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB.

32


3.3.1 Data Pembebanan Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB

Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul

13.30 WIB terdiri dari 23 bus dengan 28 saluran dan 8 unit pembangkit. Unit

pembangkit yang terpasang antara lain pembangkit Suralaya, pembangkit

Muara Tawar, pembangkit Cirata, pembangkit Saguling, pembangkit Tanjung

Jati, pembangkit Gresik, pembangkit Paiton, dan pembangkit Grati. Unit

Pembangkit Cirata dan Saguling merupakan pembangkit listrik tenaga air,

sisanya adalah pembangkit listrik tenaga uap. Data-data ini diambil dari tugas

akhir Buyung Baskoro tahun 2009 yang bersumber dari P.T. PLN (Persero).

Tujuannya untuk membandingkan hasil optimasi oleh P.T. PLN (Persero),

metode algoritma genetika, dan metode MINOPF.

Tabel 3.4. Jenis-jenis Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali

Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB

Jenis Bus Nama Bus Jumlah Bus

Slack Bus Suralaya 1

Bus Beban

Cilegon, Kembangan, Gandul, Cibinong, Cawang,

Bekasi, Cibatu, Bandung Selatan, Mandirancan,

Ungaran, Surabaya Barat, Depok, Tasikmalaya,

Pedan, dan Kediri.

15

Bus

Generator

Muara Tawar, Cirata, Saguling, Tanjung Jati, Gresik,

Paiton, dan Grati 7

Jumlah 23

33


Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada Sistem Standar

IEEE 30 bus, yang terdiri dari impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi

(B).

Tabel 3.5. Data Saluran Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali

Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB

No. Dari

Bus

Ke

Bus

Impedansi Saluran B

R X

1 1 2 0,000626496 0,007008768 0

2 1 4 0,006513273 0,062576324 0,01197964

3 2 5 0,013133324 0,146925792 0,007061141

4 3 4 0,001513179 0,016928309 0

5 4 5 0,001246422 0,01197501 0

6 4 18 0,000694176 0,006669298 0

7 5 7 0,00444188 0,0426754 0

8 5 8 0,0062116 0,059678 0

9 5 11 0,00411138 0,04599504 0,008841946

10 6 7 0,001973648 0,01896184 0

11 6 8 0,0056256 0,054048 0

12 8 9 0,002822059 0,027112954 0

13 9 10 0,00273996 0,026324191 0

14 10 11 0,001474728 0,014168458 0

15 11 12 0,0019578 0,0219024 0

16 12 13 0,00699098 0,0671659 0,01285827

17 13 14 0,013478 0,12949 0,024789624

18 14 15 0,01353392 0,15140736 0,007276522

19 14 16 0,01579856 0,1517848 0,007264438

20 14 20 0,00903612 0,0868146 0

21 15 16 0,037539629 0,360662304 0,017261339

22 16 17 0,00139468 0,0133994 0

23 16 23 0,003986382 0,044596656 0

24 18 19 0,014056 0,157248 0,030228874

25 19 20 0,015311 0,171288 0,032927881

26 20 21 0,010291 0,115128 0,022131855

27 21 22 0,010291 0,115128 0,022131855

28 22 23 0,004435823 0,049624661 0,009539693

34


Data saluran sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tersebut akan

dimasukkan pada aliran daya optimal metode MINOPF menjadi enam

bilangan di belakang koma (x10-6

), contohnya R pada saluran ke-1 adalah

0,000626496 maka akan diubah menjadi 0,000627.

Berikut merupakan data pembangkitan dan pembebanan bus pada

sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30

WIB, yang terdiri dari nama bus, jenis bus, tegangan bus, pembangkitan, dan

permintaan beban (demand).

Tabel 3.6. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus pada Sistem Interkoneksi

500 kV Jawa-Bali Tanggal 17 Maret 2009 Pukul 13.30 WIB

No.

Bus Nama Bus Jenis Bus

Tegangan Bus Pembangkitan Beban

V θ PG QG PD QD

1 Suralaya Slack 1,02 0 3098 0 146 43

2 Cilegon Beban 1 0 0 0 672 217

3 Kembangan Beban 1 0 0 0 727 249

4 Gandul Beban 1 0 0 0 521 174

5 Cibinong Beban 1 0 0 0 667 206

6 Cawang Beban 1 0 0 0 727 174

7 Bekasi Beban 1 0 0 0 618 163

8 Muara Tawar Generator 1 0 1178 0 0 0

9 Cibatu Beban 1 0 0 0 787 304

10 Cirata Generator 1 0 629 0 651 234

11 Saguling Generator 1 0 634 0 0 0

12 Bandung Selatan Beban 1 0 0 0 564 336

13 Mandiracun Beban 1 0 0 0 380 130

14 Ungaran Beban 1 0 0 0 314 347

15 Tanjung Jati Generator 1 0 668 0 0 0

16 Surabaya Barat Beban 1 0 0 0 824 304

17 Gresik Generator 1 0 821 0 201 87

18 Depok Beban 1 0 0 0 0 0

19 Tasikmalaya Beban 1 0 0 0 265 16

20 Pedan Beban 1 0 0 0 501 233

35


21 Kediri Beban 1 0 0 0 343 197

22 Paiton Generator 1 0 2806 0 803 260

23 Grati Generator 1 0 0 0 125 184

Berikut ini adalah karakteristik generator yang terpasang pada sistem

interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30 WIB, di

mana terdapat fungsi biaya pembangkitan yang akan dioptimasi.

Tabel 3.7. Karakteristik Generator pada Sistem Interkoneksi

500 kV Jawa-Bali tanggal 17 Maret 2009

Pukul 13.30 WIB

Unit PG min

(MW)

PG max

(MW)

QG min

(MW)

QG max

(MW) ϒ β α

1 1500 3400 -600 2040 -65,94 395668,05 31630,21

8 1040 2200 -700 1640 690,98 2478064,47 107892572,2

10 400 1008 -480 -110 0 6000 0

11 400 700 -140 440 0 5502 0

15 600 1220 -240 720 -21,88 197191,76 -1636484,18

17 238 1050 -610 660 132,15 777148,77 13608770,96

22 1425 3254 -840 1920 52,19 37370,67 8220765,38

23 0 0 0 0 533,92 200490,63 86557397,4

Demikian adalah masukan data pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-

Bali tanggal 17 Maret 2009 pukul 13.30 WIB yang akan digunakan untuk

dioptimasi. Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data

tersebut terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case23asli’.

3.3.2 Data Pembebanan Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB

Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00

WIB terdiri dari 26 bus dengan 31 saluran dan 9 unit pembangkit. Unit

pembangkit yang terpasang antara lain pembangkit New Suralaya,

pembangkit Suralaya, pembangkit Muara Tawar, pembangkit Cirata,

pembangkit Saguling, pembangkit Tanjung Jati, pembangkit Gresik,

36


pembangkit Grati, dan pembangkit Paiton. Unit Pembangkit Cirata dan

Saguling merupakan pembangkit listrik tenaga air, sisanya adalah

pembangkit listrik tenaga uap. Data-data ini diperoleh dari bidang Operasi

Sistem P.T. PLN (Persero) P3B (Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban)

Jawa-Bali.

Tabel 3.8. Jenis-jenis Bus pada Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali

Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB

Jenis Bus Nama Bus Jumlah Bus

Slack Bus Suralaya 1

Bus Beban

New Suralaya, Cilegon, Kembangan, Gandul,

Balaraja, Cibinong, Cawang, Bekasi, Depok, Cibatu,

Tasikmalaya, Bandung Selatan, Mandirancan,

Ungaran, Pedan, Ngimbang, Surabaya Barat, dan

Kediri.

18

Bus

Generator

Muara Tawar, Cirata, Saguling, Tanjung Jati, Gresik,

Grati, dan Paiton. 7

Jumlah 26

Berikut merupakan data saluran yang terdapat pada sistem interkoneksi

500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB, yang terdiri dari

impedansi saluran (R dan X) dan suseptansi (B).

Tabel 3.9. Data Saluran Sistem Interkoneksi 500 kV Jawa-Bali

Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB

No. dari

bus

ke-

bus Nama Saluran R X B

1 2 1 SLAYA-SRLRU 0,0001465 0,0014075 0,011367673

2 2 3 SLAYA-CLBRU 0,000626492 0,00700876 0,002282857

3 2 6 SRLAYA-BRAJA 0,00367768 0,0353332 0,000452832

4 3 7 CLBRU-CIBNG 0,013133324 0,1469258 0,000108899

37


5 5 4 GNDUL-KMBGN 0,00151304 0,01692688 0,000945242

6 5 6 GNDUL-BRAJA 0,002980224 0,02862284 0,000558994

7 7 14 CIBNG-SGLNG 0,00411132 0,0459952 0,000347862

8 9 7 BKASI-CIBNG 0,00444188 0,0426754 0,000374923

9 9 8 BKASI-CWANG 0,001973648 0,01896184 0,0008438

10 10 5 DEPOK-GNDUL 0,00034708 0,00333468 0,004798062

11 10 7 DEPOK-CIBNG 0,0009124 0,00876592 0,001825251

12 11 7 MTWAR - CBNGN 0,0062116 0,059678 0,000268105

13 11 8 MTWAR - CWANG 0,0056256 0,054048 0,000296033

14 12 11 CBATU-MTWAR 0,002822052 0,02711288 0,000590125

15 12 13 CBATU-CRATA 0,002739888 0,02618276 0,000611089

16 14 13 SGLNG-CRATA 0,001474728 0,01416846 0,001129269

17 14 16 SGLNG-BDSLN 0,0019578 0,021902396 0,000730514

18 15 10 TSKBR-DEPOK 0,01405616 0,15724804 0,00010175

19 17 16 MDRCN-BDSLN 0,00699098 0,06716588 0,000238216

20 17 19 MDRCN-UNGRN 0,013478 0,12949 0,000123562

21 19 18 UNGRN-TJATI 0,00676708 0,07570368 0,00021135

22 19 20 UNGAR-PEDAN 0,00903612 0,0868146 0,000184301

23 19 21 UNGRN-NBANG 0,023479616 0,2255806 7,09281E-05

24 20 15 PEDAN-TSKBR 0,015311 0,17128624 9,34109E-05

25 21 22 NBANG-SBBRT 0,005974972 0,0574046 0,000278723

26 22 19 SBBRT - UNGRN 0,02979224 0,2862292 5,58993E-05

27 22 24 SBBRT-GRATI 0,00398636 0,0445966 0,000358772

28 23 22 GRBRU-SBBRT 0,00140056 0,01345572 0,001189085

29 25 20 KDIRI-PEDAN 0,0102911 0,115127976 0,000138976

30 26 24 PITON-GRATI 0,004217728 0,04718476 0,000339093

31 26 25 PITON-KDIRI 0,0102911 0,115127976 0,000138976

Data saluran sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tersebut akan

dimasukkan pada aliran daya optimal metode MINOPF menjadi enam

bilangan di belakang koma (x10-6

), contohnya R pada saluran ke-1 adalah

0,0001465 maka diubah menjadi 0,000147.

38


Berikut merupakan data pembangkitan dan pembebanan bus pada

sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB,

yang terdiri dari nama bus, jenis bus, tegangan bus, pembangkitan, dan

permintaan beban (demand). Data yang dioptimasi dengan metode MINOPF

merupakan data sebelum realisasi pembangkitan oleh P.T. PLN (Persero).

Tabel 3.10. Data Pembangkitan dan Pembebanan Bus pada Sistem Interkoneksi

500 kV Jawa-Bali Tanggal 7 Mei 2013 Pukul 10.00 WIB

No

Bus Nama Bus Jenis Bus

Tegangan Pembangkitan Beban

V θ PG QG PD QD

1 New Suralaya generator 1 0 0 0 86 34

2 Suralaya slack 1.02 0 2962 1554 142 -56

3 Cilegon beban 1 0 0 0 320 -139

4 Kembangan beban 1 0 0 0 676 213

5 Gandul beban 1 0 0 0 727 47

6 Balaraja beban 1 0 0 0 636 253

7 Cibinong beban 1 0 0 0 473 350

8 Cawang beban 1 0 0 0 343 97

9 Bekasi beban 1 0 0 0 1097 79

10 Depok beban 1 0 0 0 536 166

11 Muara Tawar generator 1 0 1351 703 0 0

12 Cibatu beban 1 0 0 0 666 463

13 Cirata generator 1 0 365 120 650 270

14 Saguling generator 1 0 647 135 0 0

15 Tasikmalaya beban 1 0 0 0 137 48

16 Bandung Selatan beban 1 0 0 0 505 325

17 Mandirancan beban 1 0 0 0 -339 3

18 Tanjung Jati generator 1 0 2385 336 380 96

19 Ungaran beban 1 0 0 0 838 382

20 Pedan beban 1 0 0 0 631 430

21 Ngimbang beban 1 0 0 0 262 43

22 Surabaya Barat beban 1 0 0 0 983 642

23 Gresik generator 1 0 590 111 146 21

39


Berikut ini adalah karakteristik generator yang terpasang pada sistem

interkoneksi 500 kV Jawa-Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB, di

mana terdapat fungsi biaya pembangkitan yang akan dioptimasi.

Tabel 3.11. Karakteristik Generator pada Sistem Interkoneksi

500 kV Jawa-Bali Tanggal 7 Mei 2013

Pukul 10.00 WIB

No. No.

Bus

Nama

Pembangkit

PG min

(MW)

PG max

(MW)

QG min

(MVAR)

QG max

(MVAR)

1 1 New Suralaya 0 0 0 0 3124 -1,876 0,001

2 2 Suralaya 2666 3258 -600 1700 3124 -1,876 0,001

3 11 Muara Tawar 1216 1486 -700 800 6990 -35,84 0,075

4 13 Cirata 329 402 -480 300 6 0 0

5 14 Saguling 582 712 -140 150 5.5 0 0

6 18 Tanjung Jati 2147 2624 -240 500 2567 -0,423 0

7 23 Gresik 531 649 -610 200 3149 -3,479 0,01

8 24 Grati 293 358 -50 250 4962 -29,2 0,111

9 26 Paiton 2723 3328 -100 600 3186 -1.776 0.001

Demikian adalah masukan data pada sistem interkoneksi 500 kV Jawa-

Bali tanggal 7 Mei 2013 pukul 10.00 WIB yang akan digunakan untuk

dioptimasi. Dalam tampilan MatPower Toolbox (MPT) seluruh masukan data

tersebut terintegrasi dalam m-file dengan nama ‘case7Mei2013’.

24 Grati generator 1 0 325 44 430 205

25 Kediri beban 1 0 0 0 605 197

26 Paiton generator 1 0 3025 551 593 144

40


3.4 Diagram Alir Aliran Daya Optimal Metode MINOPF

Berikut adalah diagram alir aliran daya optimal metode MINOPF :

Start

Penentuan

Algoritma NewtonAliran Daya Optimal

Metode MINOPF

Analisis Hasil Optimasi

Hasil Optimasi

Stop

Menjalankan Program : run_opf

Data Pembebanan, Data

Saluran, Data Generator, dan

Fungsi Biaya Pembangkit

Gambar 3.1. Diagram Alir Aliran Daya Optimal Metode MINOPF

bab iii metode penelitian 3.1 parameter...

Documents