universitas medan area - repository.uma.ac.idrepository.uma.ac.id/bitstream/123456789/7139/1... ·...

UNIVERSITAS MEDAN AREA

ANALISIS KESTABILAN SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN l\1ETODE KRITERIA SAMA LUAS

MENGGUNAKAN MATLAB

TUGAS AKIIlR

Diajukan Untuk Me~enuhi Pei:syaratan Ujian S~rjana

Oleh:

RIDHO PARDO SIREGAR NJ1d.108120021

PROGRAMSTUDITEKNIKELEKTRO FAKULTAS TEKNIK


MEDAN 2011


LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA KESTABILAN SISTEM TENAGA LISTRIK

DENGAN METODE KRITERIA SAMA LUAS

MENGGUNAKAN MATLAB

TUGASAKHIR

OLEH:

RIDHO PARDO SIREGAR

1081Z0021

Pembimbing I Pembimbing II

%~ Agus Junaidi,ST.MT

Mengetahui

Ka. Prodi

Ir. #!!f!!:.MT


ABSTl~Ah

Ketidakstab·ilan sistem yang seketika, biasanya terjadi akibat adanya gangguan hubung singkat pada sistem tenaga listrik, dan pelepasan atau penambahan beban yang besar secara tiba-tiba. Akibat adanya pcrubahan kor..disi kerja dari sistem ini, maka kcadaan sistcm akan bcrubah dari kcadaan lama ke kcadaan baru. Pcriode singkat di antara kedua keadaun tersebut disebut perio<lc parnlihan atau transient. Olch karcna itu <lipcrlukan studi kestabilan sistem tenaga listrik untuk rnenentuka.1 apakah sistem tersebut stabil atau tidak.

Salah satu mctod.e yang digunak.an untuk menentukan kestabilan suatu sistem tenaga Iistrik apabila mengalami gangguan adalah metode kriteria luas sama. Walaupun metode ini tidak dapat dipergunakan untuk sistem multimesin namu11 sangatlah membantu untuk mcmahami faktor-faktor <lasar yang mempengaruhi stabilitas t:-ansient sistem tenaga listrik. Mctode krit·eria luas sarna (Equal Arca Criterion, EAC) mcn:pakan contoh metode langsung w1tuk memperoleh waktu pemutusan kritis (Critical Clearing time), yang mana ha.nya terbatas w1tuk satu mesin saja dengan bus infinite (Singgle Machine Infinite Bus, SMIB). Knrva ayunan merupakan alat elevasi suat.i kestabilan sistem yang digunakan kcstabilan-kestabil<m transient sistem tenaga lisrik.

Hasil penelitian skripsi tentang studi kestabilan sistem tenaga listrik yang diverifikasi dengan perangkat lunak Matlab 6.1 menu11jtikkan bahwa sudut pengbapus

kritis yang diperoleh adalah: §c = cos-1(-0,15356) = 9SJ,834° dengan waktu pemutus kritis

sebesar 0.29 detik

Kata Kunci: Kestabila11 Sistem, Kriteda Sama Luas, iv/at/ab


Kata Pengantar

Puji syukur kepada Tuhan Yanga Maha Esa yang telah meemberikan

kesehatan kepada saya untuk menyususn Skripsi berjudul "Analisa Kestabilan

Sistem Tenaga Listrik Dengnan Metode Kriteria Sama Luas Menggunakan

Matlab " . Penelitian yang akan diajukan ini merupakan salah satu bagian dari

syarat menyelesaikan studi di fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro

Universitas Medan Area, Kepada seluruh pihak yang telah mendukung dan

membantu penyelesaian Skripsi ini, saya mengucapkan terima kasih kepada:

1. Orangtua saya yang telah member dukungan dan bantuan berupa moril

dan spiritual.

2. Bapak Ir. H. Usman Harahap, MT sebagai pembimbing I yang telah

memberikan arahan dalam penyelesaian Skripsi ini.

3. Bapak Agus Junaidi,ST.MT yang telah membantu penyelesaian Skripsi

sebagai pembimbing II dalam Skripsi ini.

4. lbu Ir. Hj. Haniza, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik, terima kasih lbu.

5. Bapak Ir. Yance Syarif, MT yang juga banyak membantu saya.

6. Staf pengajar dan Administrasi Program Studi Teknik elektro Universitas

Medan Area.

7. Teman-teman di Teknik Elektra.

Medan, September 2011

Ridho Pardo Siregar


Koper Depan

Lembar Pcngcsahan

Ab~trak

KatJ Pengantnr

Daftar lsi

BAD.I. PENDAHULUAN

DAFTAR ISi

I. I. Latar Belakang Masalah ........................................................................... .

ii

111

IV

v

1

1.2. Run1usan Masalah ................................ ..... ........................................... ... 3

I .3. Batasan masalnh ................................. ................................... .. ............. .. ... 3

1.4. Tuj11an Pcnclitian ...................................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ................................................. .................................. 4

I.6. Sis:ematika Pembahasan ................. .......... ......................................... ...... 4

IlAIJ II. PKRANGKAT LUNAK MATLAR

II. I. Urnun1 ....................................................................... ................................ 5

ll .2. Fitur Mat lab ................... ...................... .......... ....................................... 6

11 .3. Me1nulai Matlab ....................................................................................... 7

ll.4. Fungsi-·fungsi pada Matlab ........................................................................ 9

II.4.1. Fungsi Matcmatika ......... ... ........................................................................ 9

II.4.2 Fungsi-Fungsi Trigonometri ............................................................. ........ 9

11.4.3 f ungsi Eksponensial ................................ .. ............................................... IO

IT.4.4. Fungsi fungsi Kompleks ............ .. ............................................................. I 0

v


11.4.5. Fungsi-fungsi Rounding dan Reminder ............................... .. ..... ............... 11

IT .4.6. Fungsi-fungsi Discrete ...................................... .... ........ .. ........................... I I

11.5 Pengolahan File ............................................. .... ...... ... ...... .. .. ..................... 12

ll.5.1 Menyimpan data kc File ................................................. ............................ 12

Il.5.2 Memanggi l data dari File .......................................................................... 12

11.5.3 M.File ................................................. .. ..... .. ............................................ .. : 3

11.6. Mengakhiri Matlab .......................................... ... .. .... ... .......... ... ................. 14

BAD III KESTABILAN SISTEM TENAGA 14

III.I. Pendahuluan ............................................. ........................................ .......... 14

Ill .2. Persamaan Ayunan (Swing Equation) .... ................................................... 16

111.3. Mode31 Mesin Sinkron Untuk Studi Stab;litus .......................................... 19

lll.4. Kriteria Sama Luas (Equal. Area Criterion) ................. ............................. 22

111.5. !\ptikasi Krilcri<1 sarna luas akibat ga11gguan Simetris .... ... ....................... 24

BAB IV. PENERAPAN LEBIH LANJUT PERS. lCRITERIA SAMA LUAS 27

IV.I. Single Line Diagram .................................................................................. 27

lV.2. Kurva Ayunan (Swing-Curve) ................................................................... 30

IV.3. Analisis Studi Kasus Kestabilan Sistem .. .................................................. 33

IV.LI.. Plot Respon Kestabilan ............................................................................. 38

IV.5. Hasil Plot Respon MATLAB ....... ......... .. ............. ........ .... ...... .. ................. 39

V I


BADV

V.I

Y.2.

PENUTUP 41

Kcsimpulan ............................................................................. ................... 41

Saran ....................... ........................ .. .. .. ....................................................... 41

Vil


1.1. . Latar Belakang Masalah

BAB I

PENDAHTJLUAN

Listrik adalah bentuk energ\ sekunder yang paling praktis penggunaanya oleh

manusia, dimana Iistrik dihasilkan dari proses konversi energi :>umber primer seperti

batubara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensia l air clan energi angin.

Kebutuhan listrik di masyarakat semakin meningkat seiring dengan meningkatnya

pemanfaatan tenaga listrik pada peralatan-peralatan rumah tangga, kantor dan sebagainya,

sehingga pasokan listrik hams ditambah yakni dcngan pembangullan pembangkit listrik

baru. Selain tersedianya pembangkitan yang cukup. ha! Iain yang juga harus ditentukan

adalah apakah kondisi transient jika tcrjad i gangguan akan mcngganggu opcrasi normal

sistem atau tidak. Hal ini akan berhubungan de t1gan kualitas listrik yang sampai ke

konsumen berupa kestabilan frekuensi dan tegangan .

Sistem tenaga listrik yang baik adalah sistem tenaga yang dapat melayani beban

secara kontinyu tegangan dan frekuensi yang konf.tan. Fluktuasi tegangan dan frekuensi

yang terjadi harus berada pada batas t0leransi yang diizinkan agar peralatan listrik

konsumen dapat bekerja dengan baik dan aman. Kondisi sistem y~ng benar-benar mantap

sebenamya tidak pernah ada. Perubahan beban sclalu terjadi dalam sistem. Penyesuaian

oleh pembangkit akan dilakukan melalu.i gevemor dari penggerak mula dan eksitasi

generator.

Pc.mil~~han lrnndi~i shrtcm ynna ~~katika. hiMtmya tcrjodi n.kH1nt odtiJ1ya annf3Q\mn

hubung singkat pada sistem tenaga listrik, dan pelepasan atau penambaban beban yang


hcnar sc1.:arn lih:Hiha. t\kihal mlanya 1'cruhnlia11 k111ulisi kc1jn dmi sislc111

kedua keadaan lcrschut discbut pcriodc paralihan al:lll transient. Olch karcna itu diperlukan

suatu analisis sistcm tcnaga listrik untuk mcnc11!ukan upakah sish:m tcrscbut stabil alau

tidak, jika tcrjadi gangguan. Stabilitas transient. didasarkan pada kondisi kcstabilan ayunan

pertama (first swing) dcngan periode waktu pc1 yclidikan pada dctik pcrtama tc1jadi

gangguan.

Salah satu metode yang dapat digunakan unruk menentukan kestabi lan suatu sistem

tenaga listrik apabila mengalami gangguan adalah mctode kri tcrin luas sama. Walaupun

metode ini tidak dapat dipergunakan tmtuk sistcm mullimcsin namun sangatlah memhantu

untuk memahami faktor-faktor dasar yang mempengaruhi !:tabilitas transient sistem tenaga

listrik.

Melodc kriteria luas sama (Equal Area CrifP.rion, EAC) merupakan contoh metode

langsung unluk mcmperoleh waktu pemutu!:>an kritis (Cri tical Clearing time), yang mana

hanya tt:rhatas unluk salu mesin saja dengan bus inlinitc (Singgle Machine Infini te Bus,

SMIB). Kurva ayunan merupakan alat elevasi su::i.tu kestabilan ~istem yang digunakan

kestabilan-kcstabi lan transient sistcm tenaga lisrik.

Alat bantu dalam studi analisa sistem tc.,aga listrik adalah komputer, karen·1

peranan kompuler dalam Analisis Sistem Tenaga mempunyai kcuntungan diantaranya

fleksibel (dapal digunakan untuk rnenganalisis hampir semua persoalan), teliti, cepat dan

ekonomis. Software kornputer yang digunaY..an adalah Matlab, karcna Matlab merupakan

bahasa cant:tsih untuk komputasi teknik. Dan Matlab mcrupakan inLe~rasi dari kornputasi .

2


DAFTAI~ PlJSTAC<A

[I] P.M. Anderson, A.A rouad © 1977 ' l'ower S; .;tem Kontrol and stability" The Iowa

State university Press

(2) Stevenson, W .D., dan ldris,K., 1990, Analisis Sistem T'.!na~a l.istrik, pp. 349-351, Edangga.

Jakarta.

[3] Kundur P, 1994. "Power System Stability and C<'ntrol", McGraw-Hill,

(4) Padiyu, K.R., 1996, Power System f)ynamis S:abi';ty and Control, piJ. 191 - 268, John

Wiley & Sons , Singapore.

[5] Katsuhiko Ogata, 1994, Designing Li'liar Control Systems With matluo" Prentice hall, ltd.

(6). Pot1onen, Liisa. 2005. A Method Jo." The l'robabilistic Se.-;urity Analysis of

Transmission Grid. Doctoral Dissertation, He L;inki University 0 fTechnology.

(7] Hartoyo,Perbaikan Keand;tlan (N- 1) Sist<.:m Tenaga Listrik, 2008, PLN Jawa

Tengah Dan DIY, Artikel

[8). Ojiteng Marsudi, 2005 " Pembangkil Energi /istrik" Penerbit Erlangga, Jakarta

universitas medan area - repository.uma.ac.idrepository.uma.ac.id/bitstream/123456789/7139/1... ·...

Documents