229184752 1 Konsep Dasar Analisis Aliran Daya

download 229184752 1 Konsep Dasar Analisis Aliran Daya

of 17

description

aliran daya

Transcript of 229184752 1 Konsep Dasar Analisis Aliran Daya

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 1

    1. KONSEP DASAR ANALISIS ALIRAN DAYA

    1.1. Sistem Tenaga Listrik

    Sistem tenaga listrik (Electric Power System) meliputi 3 komponen, yaitu :

    1. Sistem Pembangkitan Tenaga Listrik

    Pembangkitan, yaitu produksi tenaga listrik, dilakukan dalam pusat tenaga

    listrik atau sentral, dengan menggunakan penggerak mula dan generator.

    2. Sistem Transmisi Tenaga Listrik

    Transmisi, atau penyaluran adalah memindahkan tenaga listrik dari pusat

    tenaga listrik dengan nilai tegangan transmisi ke Gardu Induk, yang terletak

    berdekatan dengan pusat pemakaian berupa kota atau industri besar. Saluran

    transmisi merupakan mata rantai penghubung antara stasiun pembangkit dan

    sistem distribusi dan menghubungkan dengan sistem-sistem daya lain melalui

    interkoneksi.

    3. Sistem Distribusi Tenaga Listrik

    Suatu sistem distribusi menghubungkan semua beban pada daerah tertentu

    kepada saluran transmisi. Dari Gardu Induk tenaga listrik didistribusikan ke

    Gardu Distribusi dan ke pemakai atau konsumen.

    Gambar 1.1 dibawah ini memperlihatkan secara skematis urutan dan fungsi-fungsi

    pembangkitan, transmisi dan distribusi suatu sistem penyediaan tenaga listrik.

    Gambar 1.1

    Skema prinsip penyediaan tenaga listrik

    Arah Energi

    Distribusi Transmisi Pembangkit

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 2

    1.2. Studi Aliran Daya

    1.2.1. Manfaat Studi Aliran Daya

    Dalam menentukan operasi terbaik pada sistem-sistem tenaga listrik dan dalam

    merencanakan perluasan sistem-sistem tenaga listrik, analisa mengenai studi aliran

    beban memegang peranan penting.

    Beberapa tujuan dari studi aliran beban ini adalah :

    Untuk mengetahui komponen jaringan sistem tenaga listrik pada umumnya.

    Mengetahui besarnya tegangan pada setiap bus (rel) dari suatu sistem tenaga

    listrik.

    Menghitung aliran-aliran daya, baik daya nyata maupun daya reaktif yang

    mengalir dalam setiap saluran, dan memeriksa apakah semua peralatan yang ada

    dalam sistem cukup besar untuk menyalurkan daya yang diinginkan.

    Efek penataan kembali rangkaian-rangkaian dan penggabungan sirkit-sirkit baru

    pada pembebanan sistem.

    Kondisi-kondisi berjalan dan distribusi beban sistem yang optimum.

    Kerugian-kerugian sistem yang optimum.

    Rating tranformator dan tap range tranformator yang optimum.

    Perbaikan dan pergantian ukuran konduktor dan tegangan sistem.

    1.2.2. Input dan Output dari studi Aliran Daya

    Data input membutuhkan perhitungan aliran daya dan data output yang diperoleh

    dari perhitungan aliran daya adalah sebagai berikut :

    Input Kondisi Sistem

    Tenaga

    Konfigurasi sistem (data koneksi)

    Nilai impedansi yang tergantung pada tipe

    dan panjang saluran transmisi

    Impedansi Trafo

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 3

    Kondisi Operasi

    Kondisi Supply (level output generator,

    tegangan terminal)

    Kondisi permintaan (daya aktif dan reaktif

    beban)

    Fasilitas daya reaktif

    Nilai tap trafo

    Output

    Aliran Daya Saluran transmisi dan peralatan seri lainnya

    Tegangan Sudut dan phasa tegangan tiap-tiap bus

    Rugi-rugi transmisi Bagian efektif dan bagain tidak efektif

    Tabel 1.1. Analisa Data

    Sebagai tambahan dari data input dan data output seperti yang disebutkan

    diatas ada beberapa point lain yang harus diperhatikan dalam perhitungan aliran daya,

    seperti nilai kapasitas panas dari tiap-tiap peralatan seri dan setiap saluran transmisi

    dan interval fluktuasi teganagan tiap-tiap bus yang diizinkan (meskipun tidak selamanya

    diinput secara langsung). Beberapa hal dapat dipelajari dari perhitungan aliran daya.

    1.3. Perhitungan Aliran Daya

    Studi aliran daya dalam menunjang keberhasilan operasi yang optimal amat

    penting, karena disamping dapat digunakan dalam perumusan dan solusi masalah yang

    akan dibahas juga bertujuan untuk menentukan besarnya arus, daya dan faktor daya

    serta daya reaktif di berbagai titik pada sistem daya yang dalam keadaan berlangsung

    atau diharapkan untuk operasi normal.

    Oleh sebab itu studi aliran daya sangat diperlukan dalam perencanaan serta

    pengembangan sistem di masa-masa yang akan datang karena operasi yang

    memuaskan pada sistem tenaga adalah bergantung kepada pengenalan serta

    pengetahuan dari akibat adanya beban-beban, unit-unit pembangkit serta saluran

    transmisi baru, sebelum semuanya dapat direalisasikan.

    Untuk itu dalam menganalisa studi aliran daya fokus utama tertuju pada busnya

    dan bukan pada generatornya. Dalam studi aliran daya dikenal berbagai bus antara lain

    :

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 4

    1. Bus Referensi

    Adalah bus yang mempunyai besaran V tegangan dengan harga skalarnya

    dan sudut fasa tegangan (v) dengan titik nol sebagai referensinya.

    2. Generator Bus (Bus Pembangkitan)

    Adalah bus yang diketahui daya nyata (P) dan tegangan V pada harga

    skalarnya.

    3. Bus Pembebanan

    Adalah bus yang diketahui daya aktif beban (PL) dan daya reaktif beban (QL).

    1.3.1. Satuan Per Unit (p.u)

    Dalam analisa sistem tenaga dikenal istilah per-unit yang meruapakan standar

    dalam perhitungan yang digunakan. Satuannya dikenal dengan isitilah pu Biasanya

    dasar perhitungan untuk mendapatkan satuan per unit yang ditetapkan terlebih dahulu

    adalah MVA dasar dan kVdasar, dan selanjutnya dihitung impedansidasar dan arusdasar.

    Ketetapan dasar ini dipergunakan sebagai penyebut dimana parameter daya, tegangan

    arus dan impedansi pada sistem tenaga listrik sebagai pembilangnya untuk

    memperoleh satuan p.u

    Dasar perhitungan yang digunakan adalah sebagai berikut:

    MVA dasar = dipilih (MVA)

    KV dasar = dipilih (kV),

    dari dua dasar ini dapat dibentuk dasar selanjutnya, yaitu :

    Impedansi dasar = ( )kV

    MVAOhm

    dasar

    dasar

    2

    Impedansi perunit =

    Arus dasar =

    Z pu (baru) =

    Zpu(awal)

    kVdasar

    kVbaru

    p.u

    MVAbaru

    MVAdasar

    2

    * *

    3 . kVdasar

    MVAdasar

    Z x 1000 x MVAdasar

    (kV)2

    pu

    Amp

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 5

    Contoh :

    Suatu sistem tenaga listrik dipasok dari Trafo 150/20 kV di Gardu induk, dengan

    kapasitas 60 MVA mempunyai jaringan 20 kV dengan impedansi 10 Ohm , akan dicari

    nilai per unitnya

    Dipilih MVAdasar = 100 MVA

    KVdasar = 150 kV di bus 150 kV, base di Bus 20 kV = 19/154 X 150 kV =

    18,51 kV

    I dasar = 100. 1000 /3.150 Amp = 384 Amp

    Zdasar di Bus 20 kV = (18,51)2/100 = 3,4225 Ohm.

    Sehingga diperoleh : ZL = 10 Ohm / 3,4225 Ohm = 2,922 pu.

    1.3.2. Data Untuk Studi Aliran Daya

    Titik tolak dalam mendapatkan data yang harus disediakan adalah diagram segaris

    sistem tenaga listrik, sedangkan data-data yang diperlukan dalam analisa aliran beban

    ini adalah :

    1. Data Saluran Transmisi

    Data saluran transmisi yang dimaksud adalah besarnya harga-harga

    tahanan (R), reaktansi (X) dan suseptansi dari setiap cabang saluran

    transmisi (Y/2) dan data ini biasanya dalam p.u.

    2. Data Transformator dan Tapnya

    Untuk transformator adalah reaktansi dan tap-tapnya.

    3. Data Bus (Rel)

    60 MVA

    150 kV 20 kV

    ZL = 10 Ohm

    Tap trafo

    154/19 kV

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 6

    Yaitu data pembangkitan dan pembebanan. Data bus (rel) yang

    dimaksud adalah data pembangkitan dan data beban dalam per MW

    dan MVAR, serta data tegangan bus dalam satuan per unit.

    4. Data Tambahan

    Data tambahan yang dimaksud adalah penggunaan kapasitor.

    1.3.2.1. Generator Serempak

    Pada pusat-pusat pembangkit yang memanfaatkan energi thermal maupun pusat

    pembangkit yang memanfaatkan energi air menggunakan mesin serempak sebagai

    generator utamanya.

    Generator ini dihubungkan ke transformator penaik tegangan selanjutnya dihubungkan

    ke bus bar dan ini diasumsikan sebagai sumber daya dengan reaktansi serempak

    tersambung seri, keluaran hasil perhitungan pada studi ini adalah besarnya tegangan

    pada bus dimana generator ini terhubung, oleh karenanya bus-bus yang terhubung

    dengan generator ini berupa PV bus (bus generator) atau bus referensi (slack-bus).

    1.3.2.2. Pengubah Tap Trafo

    Dalam operasi sistem tenaga listrik khususnya dalam kaitannya dengan masalah

    pengaturan tegangan, seringkali diperlukan perubahan posisi tap transformator.

    Transformator daya pada umumnya dilengkapi dengan tap pada lilitannya untuk

    mengubah besarnya tegangan yang keluar dari transformator. Perubahan tegangan

    dilakukan dengan mengubah posisi tap transformator seperti yang ditunjukan pada

    gambar 2.1

    Gambar 1.2

    Pengubah Tap

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 7

    Lilitan transformator dengan pengubah kedudukan tap dalam keadaan

    berbeban di lilitan tegangan tinggi

    Namun tidak semua transformator dapat diubah posisinya dalam keadaan

    berbeban. Transformator yang dioperasikan di GI umumnya posisi tapnya dapat

    dirubah dalam keadaan berbeban, bahkan sering kali juga dilengkapi dengan pengatur

    tegangan otomatis yang mengindera tegangan yang keluar dari transformator untuk

    selanjutnya dipakai untuk memberi komando perubahan tap transformator dalam

    rangka menjaga agar tegangan yang keluar dari transformator mempunyai nilai yang

    konstan.

    Apabila ada dua atau lebih transformator yang beroperasi paralel dan masing-masing

    dilengkapi dengan pengatur tegangan otomatis, perlu ditentukan transformator mana

    yang memberi komando sedangkan yang lain menjadi pengikut (follower).

    Pengaturan tegangan secara operasional sering dilakukan dengan mengatur

    kedudukan tap transformator. Tap transformator yang dapat dirubah dalam keadaan

    berbeban (on load tap changer) umumnya terletak di sisi tegangan tinggi.

    Dalam keadaan operasi normal di GI, umumnya daya mengalir dari sisi tegangan tinggi

    ke sisi tegangan yang lebih rendah. Namun dalam keadaan darurat misalnya dalam

    proses mengatasi gangguan dapat terjadi situasi bahwa tegangan harus dikirim dari sisi

    tegangan yang lebih rendah ke sisi tegangan yang lebih tinggi. Dalam hal proses

    pengiriman tegangan yang arahnya terbalik dari biasanya, harus diperhatikan bahwa

    arah pengaturan tap transformator juga terbalik. Misalnya pada gambar 1.1 apabila

    tegangan datang dari sisi tegangan yang lebih tinggi ke sisi tegangan yang lebih

    rendah, apabila tegangan yang diterima hendak dinaikkan, tap harus digerakkan ke

    bawah. Tetapi apabila arah datangnya tegangan dibalik, yaitu dari sisi tegangan yang

    lebih rendah ke sisi tegangan yang lebih tinggi maka apabila tegangan yang diterima

    hendak dinaikkan, tap harus digerakkan ke atas.

    Apabila pengaturan tap transformator dilakukan secara otomatis dengan

    menggunakan pengatur tegangan otomatis, maka pengatur tegangan otomatis akan

    bekerja atas dasar tegangan yang diinderanya. Penginderaan tegangan umumnya

    dilakukan pada sisi tegangan yang lebih rendah, sehingga dalam keadaan mengatasi

    gangguan seperti tersebut di atas, yaitu tegangan datang dari sisi tegangan yang lebih

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 8

    rendah, apabila tegangan yang datang terlalu tinggi dan diindera oleh pengatur

    tegangan otomatis, pengatur tegangan otomatis akan menggerakkan tap transformator

    ke atas sehingga di sisi tegangan yang lebih tinggi tegangan akan naik, sedangkan

    sesungguhnya diinginkan agar tegangan turun sehingga hal ini dapat membahayakan

    peralatan instalasi. Hal ini disebabkan seperti uraian di atas, karena pengaturan

    tegangan otomatis dibuat dengan pemikiran bahwa tegangan (dalam keadaan operasi

    normal) datang dari sisi tegangan yang lebih tinggi ke sisi tegangan yang lebih rendah,

    sehingga alat pengindera dan alat-alat kontrolnya yang memerintahkan gerakan tap

    akan menuruti urutan atas dasar keadaan tersebut di atas. Bagian ini menjelaskan

    metode pengukuran tegangan dari sistem tenaga. Untuk pengukuran level tegangan

    sistem tenaga :

    1. Metode pengukuran berdasarkan pengukuran daya reaktif yang disuply ke

    sistem

    2. Metode pengukuran berdasarkan rasio tegangan yang digunakan.

    Kedua metode dapat disimpulkan kedalam tabel dibawah ini (dalam keadaan

    pengukuran terus-menerus atau tidak, interval pengukuran dan fitur pengukuran.

    Tabel 1.2. Metode Pengukuran tegangan

    Metode

    Pengukuran

    Prosedur

    pengukuran,

    interval

    pengukuran

    Fitur

    pengukuran

    (1) Fasilitas

    daya reaktif

    Kapasitor

    shunt

    Jumlah yg

    diparalelkan

    diukur dari

    Ketika level

    tegangan

    sistem suply

    daya reaktif

    turun

    Reaktor

    shunt

    Ketika level

    tegangan

    turun,

    penyerapan

    daya reaktif

    turun

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 9

    (2) Peralatan daya reaktif

    sinkron

    Generator

    Pengukuran

    tegangan

    yang baik

    diperoleh dari

    respon

    fluktuasi

    tegangan

    sistem

    (3) On-load tap trafo Nilai tap

    diswich

    Ketika tidak

    ada sumber

    daya disisi

    sekunder

    hanya

    tegangan sisi

    sekunder

    yang

    berubah.

    Ketika tidak

    ada sumber

    daya disis

    sekunder

    tegangan sisi

    primer,

    tegangan

    sekunder dan

    aliran daya

    reaktif

    berubah.

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 10

    1.3.2.3. Saluran Transmisi

    Untuk kawat transmisi dapat digolongkan berdasarkan panjang salurannya, yaitu :

    (William. D. Stevenson. 1984. hal : 100)

    a. Saluran pendek (< 80 km)

    b. Saluran menengah (80 - 250 km)

    c. Saluran panjang (> 250 km)

    1.3.3. Persamaan Jaringan

    Untuk mendapatkan suatu perumusan yang melukiskan karakteristik jaringan

    pada sistem tenaga listrik yang menggunakan referensi pada bus, maka dapat terlihat

    suatu persamaan yang dapat diselesaikan dengan metode rangkaian tertutup atau

    persamaan titik simpul.

    Untuk jelasnya dapat dilihat penyelesaian di bawah ini untuk rangkaian pada

    gambar 1.3.

    Gambar 1.3

    Jaringan sederhana tenaga listrik

    Metode rangkaian tertutup

    Dari gambar 1.3 didapatkan persamaan : (

    034144

    cEdgZ)I(I

    adZ)I(IeaZIaE ....... (2.1)

    Dengan mengatur suku-suku yang sama didapat :

    +

    -

    +

    -

    +

    -

    a

    d

    c

    b

    I1

    e g f

    I4

    I2

    I3

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 11

    )dg

    Zad

    Zea(ZI)dgZ(I)

    adZ(IcEaE 431

    (2.2)

    Sehingga untuk rangkaian tertutup bentuk standarnya adalah sebagai

    berikut :

    4143132121111IZIZIZIZE

    4243232221212IZIZIZIZE ....... (2.3)

    4343332321313IZIZIZIZE

    4443432421414IZIZIZIZE

    Metode titik simpul

    Pada persamaan ini sumber tegangan diganti dengan sumber arus dan

    besaran impedansi Z diubah menjadi besaran admitansi Y. Sehingga bila

    dari gambar 1.3 dibentuk dengan besaran admitansi didapat :

    Gambar 1.4

    Jaringan dengan 5 titik simpul

    Selanjut pada simpul 1 didapatkan :

    0412111

    eY)E(EaY)E(E)f(YEI ....... (2.4)

    eYEaYE)eYaYf(YEI

    4211 ....... (2.5)

    1

    4

    3

    2

    Ya

    Ye

    Yc Yb

    Yd

    Yf Yh Yg

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 12

    Pada simpul 2

    0423212

    cY)E(EbY)E(EaY)EE( ....... (2.6)

    04321

    cYEbYE)cYb

    Ya(YEaYE ....... (2.7)

    Selanjutnya dapat dibuat standarnya adalah sebagai berikut :

    4143132121111EYEYEYEYI

    4243232221212EYEYEYEYI ....... (2.8)

    4343332321313EYEYEYEYI

    4443432421414EYEYEYEYI

    Dari persamaan (2.3) dan (2.8) didapat perumusan dalam bentuk matrik

    yaitu:

    - Untuk persamaan (2.3)

    4

    3

    2

    1

    44434241

    34333231

    24232221

    14131211

    4

    3

    2

    1

    I

    I

    I

    I

    ZZZZ

    ZZZZ

    ZZZZ

    ZZZZ

    E

    E

    E

    E

    ....... (2.9)

    - Untuk persamaan (2.8)

    4

    3

    2

    1

    44434241

    34333231

    24232221

    14131211

    4

    3

    2

    1

    E

    E

    E

    E

    YYYY

    YYYY

    YYYY

    YYYY

    I

    I

    I

    I

    ....... (2.10)

    Untuk memudahkan notasi pada solusi, maka dari persamaan-persamaan

    (2.9) dan (2.10) matrik tersebut dapat diwakili menjadi :

    4

    3

    2

    1

    4

    3

    2

    1

    E

    E

    E

    E

    E

    I

    I

    I

    I

    I dan ....... (2.11)

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 13

    1.3.4. Metode perhitungan

    1.3.4.1. Persamaan Aliran Daya

    Gambaran mengenai aliran daya yang terjadi dalam sistem beserta profil

    tegangan sangat diperlukan untuk keperluan analisa situasi sistem. Untuk

    mendapatkan gambaran mengenai aliran daya ini, diperlukan suatu perhitungan

    yang biasa disebut sebagai perhitungan aliran daya. Perhitungan aliran daya ini

    perlu dilakukan karena yang diketahui adalah beban daya aktif dan beban daya

    reaktif yang ada pada setiap GI atau simpul dalam sistem. .........

    i

    j

    ijCos

    ijY

    j V

    ni

    ij iV

    iP ....... (3.10)

    i

    j

    ijSin

    ijY

    j V

    ni

    ij iV

    iQ ....... (3.11)

    dengan n,3,2,1,i

    Dalam membentuk perumusan ini diperlukan suatu teknik pemecahan solusi

    aliran daya. Sedangkan untuk menghitung aliran daya dapat dipergunakan beberapa

    metode antara lain :

    1. Metode iterasi Gauss dengan menggunakan matrik admitansi bus atau

    matrik impedansi bus.

    2. Metode iterasi Gauss Sheidel yang merupakan pengembangan dari

    metode iterasi Gauss.

    3. Metode Newton Raphson dengan menggunakan matrik admitansi

    bus.

    4. Metode Fast Decoupled yang merupakan penyederhanaan dari metode

    Newton Raphson.

    Dalam pembahasan selanjutnya teknik penyelesaian pengaturan daya reaktif

    adalah dengan menggunakan metode Newton Raphson yang merupakan pokok dari

    permasalahan dari studi ini.

    1.3.4.2. Metode Newton - Raphson

    Dasar matematis yang digunakan dalam metode Newton Rhapson adalah

    dengan menggunakan deret Taylor. Apabila ada n buah persamaan non linier dengan n

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 14

    variabel seperti halnya persamaan (3.10) atau persamaan (3.11) untuk sistem dengan n

    buah simpul, yang dapat ditulis sebagai :

    K)n,,2,

    1(

    1f ....... (3.12)

    dimana K merupakan suatu konstanta. Untuk memecahkan persamaan (3.12)

    dicoba suatu nilai terlebih dahulu misalnya 0n02

    01 ,,, . Selisih antara nilai

    yang sebenarnya dengan nilai yang dicoba adalah n21 ,,, .

    Hubungan matematisnya adalah sebagai berikut :

    n0nn,,2

    02

    2

    ,10

    1

    1 ....... (3.13)

    Melihat persamaan (3.12), maka didapat pula :

    0n0n,,202,1011fK ....... (3.14) Persamaan (3.14) diekspansikan ke dalam teorema deret Taylor akan menjadi :

    0

    2

    12

    0

    1

    11

    0n

    02

    0111

    f

    f,,,fK 0

    f 1

    0

    n

    1n

    ................................. ....... (3.15)

    0

    2

    12

    0

    1

    1

    f

    f0

    n

    1n

    f

    adalah turunan dari 1f terhadap

    n,,2,

    1 dan diberi nilai 0n,,

    02

    ,01 , 1 adalah fungsi pangkat lebih

    tinggi, dan bila 1 diabaikan , maka persamaan (3.15) dalam bentuk matrik

    menjadi :

    0n

    02

    01

    0

    n

    nf0

    2

    nf0

    1

    nf

    0

    n

    2f

    0

    2

    2f

    0

    1

    2f

    0

    n

    1f

    0

    2

    1f

    0

    1

    1f

    0nfK

    02

    fK

    01

    fK

    ....... (3.16)

    atau :

    0J0fK ....... (3.17)

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 15

    dengan :

    0f = matrik nilai fungsi

    0J = matrik Jacobian

    = matrik perubahan nilai (vektor koreksi)

    Dalam alogaritma perhitungan aliran daya dengan menggunakan metode

    Newton - Raphson, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :

    a. Menghitung nilai-nilai P dan Q yang mengalir ke dalam sistem.

    b. Menghitung nilai P pada setiap rel.

    c. Menghitung nilai-nilai untuk Jacobian.

    d. Mencari invers matrik Jacobian dan mencari nilai nilai koreksi dan

    V .

    e. Menghitung nilai-nilai baru dengan menambahkan dan V

    dengan nilai sebelumnya.

    f. Kembali ke langkah a.

    Dengan melihat persamaan (3.17) maka uraian pada butir a sampai dengan

    butir b dapat dinyatakan sebagai berikut : i

    f untuk daya nyata ditulis sebagai iPf

    dan if untuk daya reaktif ditulis sebagai iQf , selanjutnya diperoleh :

    iiiiP P(dihitung)P)(diketahuiPf ....... (3.18)

    iQ(dihitung)Q)(diketahuiQf iiiQ ....... (3.19)

    disebut nilai residu.

    dimana :

    Pi didapat melalui persamaan (3.10)

    Qi didapat melalui persamaan (3.11)

    Sedangkan vektor koreksi pada persamaan (3.17) yaitu x dengan bentuk

    :Vi, I

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 16

    Nilai residu = Matrik Jacobian nilai koreksi

    i

    i

    43

    21

    i

    i

    V

    JJ

    JJ

    Q

    P ....... (3.20)

    Sedangkan unsur - unsur matrik Jacobian tersebut adalah didapatkan

    dengan membuat turunan parsial sebagai berikut :

    n

    n

    1

    n

    n

    1

    1

    1

    1

    P

    P

    P

    P

    J

    n

    n

    1

    n

    n

    1

    1

    1

    2

    V

    P

    V

    P

    V

    P

    V

    P

    J

    n

    n

    1

    n

    n

    1

    1

    1

    3

    Q

    Q

    Q

    Q

    J

    n

    n

    1

    n

    n

    1

    1

    1

    4

    V

    Q

    V

    Q

    V

    Q

    V

    Q

    J

    Proses iterasi dilakukan dengan jalan menentukan invers dari matrik

    Jacobian untuk menentukan nilai koreksi. Selanjutnya setelah nilai koreksi di

    dapat, maka proses iterasi dilakukan dengan mencoba nilai baru dari V dan

    yang besarnya = nilai percobaan pertama ditambah nilai koreksi yang didapat

    Untuk simpul referensi besar sudut dan tegangan sudah ditentukan, nilai daya

    aktif dan daya reaktif dihitung setelah semua proses untuk metode optimasi pada

    setiap simpul selesai.

    1.3.5. Hasil Analisa Aliran Daya

    Pada prinsipnya, studi aliran daya menghasilkan suatu kondisi sistem yang biasa

    diperlukan yaitu :

    1. Tingkat Pembebanan

    2. Mutu tegangan

    3. Rugi rugi

    1.3.5.1. Tingkat Pembebanan

  • PT PLN (Persero)

    Pusat Pendidikan dan Pelatihan LUR/HAR/HAR TRANS GI/

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan Hal - 17

    Merepresentasikan aliran daya pada seluruh cabang, beban pada seluruh

    busbar serta pembangkitan pada masing masing mesin pembangkit. Dapat juga

    diketahui keseluruhan daya yang dibangkitkan.

    1.3.5.2. Tingkat Tegangan

    Tegangan hasil perhitungan pada seluruh gardu induk dapat dibaca. Dengan

    mengamati besarnya tegangan maka dapat diidentifikasi tegangan yang kurang atau

    tidak memenuhi syarat. Dalam hal seperti ini, siswa bisa memainkan perannya dengan

    cara mencari alternatif dengan mengatur pembangkitan pada titik terdekat,

    memasukkan kapasitor dll.

    1.3.5.3. Rugi rugi

    Seluruh rugi transmisi pada setiap cabang bisa dilihat, dan demikian pula secara total

    sistem. Siswa bisa membuat percobaan dengan mengubah komposisi pembangkit atau

    konfigurasi jaringan untuk menurunkan rugi rugi transmisi.