ipi143713

7/25/2019 ipi143713

1/8

PROS IDI NG 201 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK

Arsitektur Elektro Geologi Mesin Perkapalan Sipil

Volume 5 : Desember 2011 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6

TE 1 1 - 1

PELEPASAN BEBAN OTOMATIS MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

PADA SISTEM TENAGA LISTRIK SULSELRABAR

Zaenab Muslimin & Indrabayu

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas HasanuddinJl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, 90245

Telp./Fax: (0411) 588111

e-mail:[email protected]

Abstrak

Dalam sistem tenaga listrik, daya yang dibangkitkan harus disesuaikan dengan daya yang

dibutuhkan konsumen, dan secara teknis disebut sebagai beban sistem. Masalah utama

dalam hal ini adalah jika sistem mengalami gangguan, seperti gangguan mendadak pada

unit pembangkit besar yang menyebabkan jatuhnya unit tersebut maupun gangguan

penyaluran berupa putusnya saluran transmisi yang mengakibatkan sistem mengalami

kehilangan keseimbangan daya. Hal tersebut berpengaruh pada operasi sistem

tenaga[3].Apabila daya yang dibangkitkan lebih kecil dari beban sistem karena beberapaunit pembangkit jatuh, maka frekuensi sistem akan turun. Jika penurunan frekuensi tidakterlalu jauh, perbaikan frekuensi masih dapat dilakukan oleh reaksi governor, yaitu dengan

mengatur frekuensi, baik pengaturan pada sisi primer maupun sisi sekunder. Tapi apabila

frekuensi sistem turun tajam karena beberapa unit pembangkit besar jatuh, sehingga

pemulihannya tidak dapat ditanggung oleh kerja governor dan cadangan berputar, maka

perlu dilakukan pelepasan sejumlah beban sistem (load shedding) sama besar atau lebih

kecil dari beban yang berlebih[2]. Penentuan perencanaan pelepasan beban, merupakansalah satu langkah awal dalam menjaga keandalan sistem, yang merupakan proses simulasi

program pelepasan beban yang bersifat coba-coba (trial and error) guna memperoleh suatu

pengaturan pelepasan beban dengan konfigurasi beban terhadap penurunan frekuensi yang

tepat. Pembahasan masalah dilakukan dengan menggunakan sebuah model sistem

pembangkit listrik tenaga uap (reheat system} dengan menggunakan logika fuzzy

Kata Kunci: sistem tenaga listrik, frekuensi,pelepasan beban, logika fuzzy

PENDAHULUAN

Dalam sistem tenaga listrik, frekuensi sistem harus tetap berada pada standar operasi dari setiap mesin

pembangkit yaitu 50 Hz. Penurunan frekuensi sistem sangat berbahaya bila tidak teramati dengan baik dan

diharapkan bila terjadi penurunan frekuensi dibawah standar harus segera dilakukan tindakan perbaikan,dimana dalam penelitian ini disimulasikan untuk sistem Sulselrabar dengan menerapkan Logika Fuzzy. Pada

tahun 1965 Loffi A. Zadeh, memperkenalkan suatu konsep matematika tentang himpunan Fuzzy. Teori

himpunan ini mengijinkan adanya ketidakpastian, implementasi teori ini pada sistem pengendali menghasilkan

pengendali fuzzy. Logika fuzzy merupakan cara untuk mendekati cara berfikir manusia danmengintegrasikannya ke dalam komputer. Kemampuan logika dan kuantitatif komputer jika digabung dengan

cara berfikir manusia yang mengijinkan adanya ketidakpastian menghasilkan suatu sistem yang sangat

fleksibel. Dengan fieksibilitasnya yang cukup tinggi, pengendali fuzzy dapat melakukan antisipasi terhadap

perubahan pada sistem. Dengan kebebasannya terhadap model matematis, pengendali fuzzy dapat menjadi salah

satu alternatif pengendali yang dapat diandalkan.

Fungsi Alih Pada Sistem Tunggal Pembangkit Uap

Gambar 1. Menunjukkan diagram blok yang mencakup fungsi alih governor, turbin, dan generator yang sesuai

untuk analisis frekuensi beban dalam suatu sistem.

Dalam berbagai studi frekuensi, banyak penelitian yang hanya melihat pada perubahan nilai gangguan Pd (Psp

= 0) yang muncul pada proses pembangkitan yang secara langsung sangat menentukan perubahan frekuensi

sistem, oleh karena itu kita dapat menyederhanakan fungsi alih sistem yang ditunjukkan pada Gambar 1.menjadi seperti yang digambarkan pada Gambar 2.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]

7/25/2019 ipi143713

2/8

Pelepasan Beban Otomatis Menggunakan Zaenab M. & Indrabayu


ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 5 : Desember 2011

TE 1 1 - 2

Metoda Pelepasan Beban

Apabila terjadi gangguan sistem yang mengakibatkan daya pembangkitan secara mendadak tidak dapat

melayani beban, maka untuk menghindarkan sistem menjadi koleps perlu dilakukan pelepasan beban secara

cepat. Praktek pelepasan beban (load shedding) dapat dilakukan antara lain dengan memasang UFR pada

berbagaifeederdistribusi yang dipilih menurut kondisi setempat. Feeder distribusi yang menyangkut objek vital

seperti rumah sakit sedapat mungkin tidak diberi UFR. Jumlah UFR minimal harus cukup melepas bebansebesar unit terbesar dalam sistem.

Pengertian Dasar Logika Fuzzy

Logika fuzzy adalah suatu cara untuk menilai atau memetakan suatu keadaan dengan tidak mutlak untuk setiap

keadaan tergantung basis pengetahuan penilainya. Basis pengetahuan ini bersumber pada teori, pengalaman

pakar dan pengetahuan pakar. Pada Gambar 3 dapat dibedakan antara logika klasik yang mempunyai nilai

mutlak 0 atau 1, maka tidak demikian dengan logika fuzzy dimana hasil penilaiannya dipaparkan dalam bentuk

suatu himpunan fuzzy (fuzzy set) dengan fungsi keanggotaan (membership function) yang mempunyainilai/derajad keanggotaan (u) berkisar antara 0 dan 1

.

sT

G1

1

Pc sTsTTsF

RHCH

RHHP

11

1

DMs

1

+

R

1

Pm -+

Pd -

r

GOVERNORTURBIN

Inersia rotor dan beban

Gambar 1. Fungsi Alih Pembangkit Turbin Uap

Ms

1

D

sTsTsTRTsF

RHCHo

RHHP

111

1

Pd + P +

- Pm -

Gambar 2. Fungsi Alih Pembangkit Reheat Turbin Uap

1

0

Logika klasik

1

0

Logika fuzzy

Gambar 3.Fungsi keanggotaan logika klasik dan logika fuzzy

7/25/2019 ipi143713

3/8




TE 1 1 - 3

Teknik Inferensi

Proses pembangkitan output aturan-aturan yang teraktifkan (rules fired) disebut inferensi. Pada contoh

sebelumnya kombinasi input P dan T akan mengaktifkan (fire) aturan nomor 2 dan 3 (lihat Gambar 4) :

1. Jika temperatur DINGIN (= 0,48) dan tekanan KECIL (= 0,57) maka aksi katup POSITIF KECIL =0,48).

2. Jika temperatur DINGIN (= 0,48) dan tekanan SEDANG (= 0,25) maka aksi katup NOL (= 0,25).

Kita lihat bahwa output yang dihasilkan mempunyai yang sama dengan terkecil input karena operasi logikayang digunakan adalah AND, atau :

Sedangkan penggabungan output-output tersebut dilakukan dengan operasi OR terhadap seluruh output yang

memenuhi syarat. Pada Gambar 5 daerah yang diarsir merupakan daerah hasil operasi OR output PK dan NL.

METODE PENELITIAN

Perancangan Manajemen Pelepasan Beban

Rancangan manajemen pelepasan beban yang berbasis logika fuzzy dalam mempertahankan unjuk kerja

frekuensi pada sistem tenaga listrik, mulai fuzzlfikator, aturan dasar fuzzy, inferensiator, dan defuzzifikator

simulasikan dengan bantuan program Matlab 7.5, dengan memperoleh data-data sistem interkoneksi

Sulselrabar, seperti diagram satu garis, sistem pembangkitan, saluran transmisi dan beban sistem. Adapun

sebagai gambaran sistem pembangkit yang diamati sebagai proses terjadinya perubahan frekuensi sistemsehingga perlu adanya manajemen pelepasan beban dan implementasi logika fuzzy, tampak jelas pada Gambar

6.

Dingin

TemperaturT

0,

Kecil

TekananP

0,

0,

Sedang

NOL

Min (0.25, 0.48) = 0.25

POSITIF KECIL

Min (0.57, 0.48) = 0.48

Gambar 4.Proses Pembangkitan Output (Inferensi)

NL

Aksi katupIKM

0,25

0,48

PK

Gambar 5.Penggabungan Output yang Teraktivasi dengan Operasi)

7/25/2019 ipi143713

4/8




TE 1 1 - 4

Implemented logika yang dikembangkan disini memiliki dua masukan dan satu keluaran. Kedua masukan itu

merupakan mo (t) sebagai hasil laju perubahan frekuensi sistem per detik pada waktu (t), f(t) yang merupakanselisih frekuensi pada waktu t dengan frekuensi pada waktu (to). Dipilihnya perubahan frekuensi pada waktu,

f(t) yang berupa perubahan frekuensi pada waktu (t) karena dapat menunjukkan letak gangguan yang terjadi

pada sistem pembangkit tenaga dan dipilihnya laju perubahan frekuensi sistem per detik pada waktu mo(t)sebagai salah satu masukan karena dapat sebagai petunjuk mengenai besarnya gangguan yang sedang terjadi

dan sekaligus sebagai petunjuk oleh logika fuzzy untuk melakukan perhitungan yang berupa perintah lepas

sejumlah beban sistem (Pshed), beban sistem inilah yang akhirnya akan menjadi data keluaran danimplementasi logika fuzzy (Pshed),

Metode Defuzzyfikasi

Dalam perancangan sistem ini, metode defuzzifikasi yang dipergunakan adalah Centrold dan Mean of

Maximum. Untuk kasus pada sistem ini dimana bentuk grafik fungsi keanggotaan adalah simetris dan

menggunakan teknik inferensi IKM, maka rumus metode Centrol dapatdipermudah menjadi:

10

(x)101

mx

dimana i menyatakan indeks daerah kontrol, sedangkan m adalah nilai tengah/mean daerah kontrol. Jadi dalam

contoh sebelumnya output PK teraktivitas dengan derajat 0,48 dan output NL teraktivasi dengan derajat 0,25.

misal PK mempunyai mean 0, maka nilai

0,480,25

0,48x1500x0,25x

Disain Program Matlab 7.5

Dalam implementasi program Matlab 7.5 untuk simulasi pelepasan beban sistem, dibuat dalam beberapa

program Matlab yang terdiri satu main program danbeberapasubprogram, antara lain :

*m.zaenab-1

Merupakan main program yang menampilkan berbagai tombol-tombol instruksi perhitungan untuk

pemanggilan sub program, menampilkan nilai parameter sistem dan grafik hasil perhitungan. Mengenai

gambaran proses pada file m.zaenab-1 dapat dilihat pada program alir pada Gambar 7.a.

* m.zaenab-2Pada program zaenab-2, dilakukan suatu proses perhitungan pelepasan beban yang dilakukan dengan

menggunakan perhitungan fuzzy, matematis (rumus dasar), dan ditampilkan secara bersamaan pada program

m.agus untuk dapat dibandingkan langsung hasilnya baik secara grafik maupun tampilan angkanya. Secara

diagram alir proses dapat ditunjukkan pada Gambar 7.b

*m.zaenb- 3Pada program zaenab-3, dibuat program untuk menampilkan jadual pelepasan beban untuk tiap tahapan

frekuensi yang dilakukan berdasarkan perhitungan fuzzy.

Pd +P

+

Ms

1

D

)1(1)(1(

1

STSTSTR

TsF

RHCHG

RHHP

- Pm -

(1)

Relay Frek

Fuzzy

Gambar 6.Rancangan implementasi fuzzy pada sistem pembangkit frekuensi

7/25/2019 ipi143713

5/8




TE 1 1 - 5

HASIL DAN BAHASAN

Simulasi Pelepasan Beban pada Pembangkit SulSelrabar Berbasis Logika Fuzzy

Kondisi Sistem SulSelrabar pada saat pembangkit sektor Sengkang lepas dari sistem interkoneksi Sulawesi

Selatan, dimana terjadi pada saat Luar Waktu beban Puncak (LWBP). Maka diperoleh data sebagai berikut:

Hz = 39,09 Detik Hg = 6,26 Detik

F0 = 50 Hz PGOT = 579,2 MW

PSOT = 135 MW PGO = 488,2 MW

Pbo = 488,2 MW PSO = 135 MW

Interval waktu diambil sebesar 0,5 detik, jadi t0= 0,5 t1=1,0 t2=1,5 t3=2,0 dan seterusnya, hasil

simulasi Gambar 8.

Gambar 7.a. Program zaenab-1 b.Program zaenab-2

Gambar 8.Kondisi frekuensi sistem SulSelrabar apabila sektor Sengkang lepaspada Luar Waktu Beban Puncak

a

Mulai

Inisialissi

Hitung

Zaenab- 2

Fuzzy

Editor

Selesai

Fuzzy

b

Mulai

Inisialisasi

Hitun , Mo

Selesai

Hitung Shed Fuzzy;

Hitung Shed Rumus

Hitung Output denganRan ekuta

Tampilkan

Out ut

7/25/2019 ipi143713

6/8




TE 1 1 - 6

Kondisi PLN pada saat pembangkit sektor Sengkang lepas dari sistem interkoneksi Sulawesi Selatan,

dimana terjadi pada saat Waktu beban Puncak (WBP). Maka diperoleh data sebagai berikut :Hz = 39,09 Detik Hg = 6,26 Detik

F0 = 50 Hz PGOT = 579,2 MW

PSOT = 135 MW PGO = 511,1 MW

Pb0 = 511,1 MW PSO = 135 MWInterval waktu diambil sebesar 0,5 detik, jadi t0= 0 t1=0,5 t2=1,5 t3=2,0 dan seterusnya, hasil

simulasi Gambar 9.

Pelepasan Beban Saat Luar Waktu Beban Puncak (LWBP)

Data kontrol pembangkit sebagai berikut

Frekuensi Nominal (Fo) : 50 Hz

Frekuensi Pemulihan : 50 + 0,5 Hz

Beban Sistem (Pgot) : 579,2 MW Beban gangguan (Psot) : 135 MW

Inersia pembangkit (Hg) : 6,26

Setting relay lepas : 0,001 p.u/relay

Waktu tunda : 0,5 detik

Selanjutnya didapat respons frekuensi dan kerja manajemen logika fuzzy sebagai berikut:

1. Besar gangguan 135 MW (0.104 pu), dihasilkan simulasi frekuensi akhir yang terjadi dan hasil pelepasan

bebannya sebagai berikut, ternyata tidak diperlukan adanya pelepasan beban (sistem masih mampu

mengkompensasi sendiri) dengan frekuensi akhir 48,5 Hz dan frekuensi pulih 49,7 Hz seperti tampak pada

Gambar 10.

Gambar 9.Kondisi frekuensi sistem SulSelrabar apabila sektor Sengkang lepas pada

Waktu Beban Puncak

Gambar 10.Simulasi pelepasan beban saat luar waktu beban puncak (LWBP) dengangangguan 135 MW (0,104 pu)

7/25/2019 ipi143713

7/8




TE 1 1 - 7

2. Gangguan 135 MW (0.1pu), hasil simulasi tampak pada Gambar 9 yang menunjukkan bahwa Frekuensi

akhir yang tercapai adalah1,65 pu (48,35 Hz) dengan frekuensi pulih 49,6 Hz dan penjadualan pelepasan

beban dengan logika fuzzy dapat dilihat pada Gambar 11:

Pelepasan Beban Saat Waktu Beban Puncak (WBP)

Data kontrol pembangkit sebagai berikut:

Frekuensi Nominal (Fo) : 50 Hz

Frekuensi Pemulihan : 50 + 0,5 Hz

Beban system (Pgot) : 579,2 MW

Beban gangguan (Psot) : 135 MW atau 0,2 p.u

Inersia pembangkit (Hg) : 6,26

Setting relay lepas : 0,001 p.u/relay

Waktu tunda : 0,5 detik

Didapat respons frekuensi berdasarkan logika fuzzy sebagai berikut:

Untuk gangguan 135 MW (0,2 pu), hasil simulasi tampak pada Gambar 10 yang menunjukkan bahwa

Frekuensi akhir yang tercapai adalah 48.4 Hz dengan frekuensi pulih 49.5 Hz terlihat pada Gambar 12 .

SIMPULAN

Untuk kondisi Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan gangguan 135 MW (0,1pu) dengan pelepasan

beban, frekuensi yang dicapai adalah 48.35 Hz dengan pemulihan frekuensi 49,6 Hz dengan setting UFR

relay 0.001 pu.

Gambar 11.Simulasi pelepasan beban saat Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengangangguan 135 MW (0,1 pu)

Gambar 12.Simulasi penglepasan beban saat waktu beban puncak WBP dengan gangguan135 MW (0,2 pu)

7/25/2019 ipi143713

8/8




TE 1 1 - 8

Untuk kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan gangguan 135 MW (0,1pu) frekuensi meningkat

diatas batas toleransi yaitu sekitar 50,9 Hz sehingga diperlukadengan pelepasan beban. Setelah pelepasanbeban diperoleh frekuensi yang dicapai adalah 48.4 Hz dengan pemulihan frekuensi 49,5 Hz dengan

setting UFR relay 0.001 pu.

DAFTAR PUSTAKA

AIEE COMMITTEE REPORT, 1955. Automatic Load Shedding, IEEE Transactions on Power Systems

AIEE COMMITTEE REPORT,1973 Dynamic Model for Steam and Hydro Turbines In Power System

Studies IEEE Transactions on Power Systems.

Away, gunaidi Abdia. 2006. The shorcut of Matlab Programing. Informatika, Bandung.

Cekmas Cekdin, 2007. Sistem Tenaga Listrik. Andi, Yogyakarta.

Hutahuruk, T.s.,M.sc., Prof.,1996. Transmisi Daya Listrik Erlangga, Jakarta.

Anderson, P.M. dan M. Mirheydar, M.1990, A Low Order System Frequency response Model. IEEE

Transactions on Power Systems.

Anderson, P.M. dan M. Mirheydar, M.,1992. An Adaptive Method for Setting Under Frequency Loads

Shedding Relay IEEE Transactions on Power Systems.

Indrajaya, Y., 2000. Simulasi Pengendali Temperatur Ruang Dengan Pengendali Berbasis Logika Fuzzy,Universitas Indonesia : Skripsi.

Marsudi, Djiteng. 2006. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Graha Ilmu. Yogyakarta.

Saadat Hadi, 1999. Power System Analysis, McGraw-Hill.

Stevenson, William D., Jr. 1996. Analisis Sistem Tenaga Listrik Edisi 6 Erlangga, Jakarta

Kosasih, 2001.Pelepasan Beban dengan Rele Frekuensi Kurang Studi Kasus Sistem Tenaga Listrik Jawa-

Bali, Universitas Indonesia Tesis.

Kundur, P,1994. Power System Stability and Con/r0/Singapore : McGraw-Hil Inc.

Laporan Jurnal, FUZZY LOGIC PROGRAM 2.0.Marsudi, D.,1990. Operasi Sistem Tenaga Listrik Jakarta : Balai Penerbit dan Humas ISTN.

Nagrath, IJ. dan Kothari D.P., Modem Power System Analysis

Prasetijo. D. Frequency Respone Following Sudden Load-Generation Imbalance, PLN-P3B Journal, August,

1998.

Stevenson, W.D, Element of Power System Analysis

Wood, Allen J. dan Bruece F. Wollenberg, Power Generation and Operation Control.

ipi143713

Documents

Transcript of ipi143713