Koordinasi Kontroler PID dan Thyristor Controlled Phase Shifter … · 2013-04-10 · pada sistem...
Transcript of Koordinasi Kontroler PID dan Thyristor Controlled Phase Shifter … · 2013-04-10 · pada sistem...
Koordinasi Kontroler PID dan Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS) pada Load
Frequency Control (LFC) Menggunakan Differential Evolution (DE)
Wendy Kurniawan Kautsar(2207100086)
Dosen Pembimbing
Prof.Dr. Ir. Imam Robandi, MT
Dr. Rony Seto Wibowo, ST, MTSeminar Tugas Akhir 26 Juni 2012
Konten
Pendahuluan
Latar belakang, Tujuan penelitian,Permasalahan, Batasan masalah
Pemodelan sistem dan algoritma
Load Frequency Control (LFC), FACTS Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS), Differential Evolution (DE)
Koordinasi PID dan TCPS pada LFC Menggunakan DE
Hasil Simulasi dan Analisis
Kesimpulan
Latar belakang
Beban yang
berubah-ubah
Kestabilan
terganggu
Load
Frequency
Control (LFC)Kontroler
PID
Thyristor Controlled
Phase Shifter
(TCPS)
Differentiall
Evolution
(DE)
Tujuan Tugas Akhir
Membuat simulasi kontroler PID dan TCPS untuk LFC pada sistem tenaga listrik dua area.
Menentukan koordinasi kontroler PID dan TCPS yang optimal dengan menggunakan algortima DE.
Mengamati dan memahami performansi sistem denganmembandingkan respon frekuensi dan daya antar area sistem dengan PID, sistem dengan PID TCPS, dansistem dengan PID TCPS yang dioptimisasi dengan DE.
Batasan Masalah
• Model sistem tenaga listrik yang digunakan adalah sistem interkoneksi dua area
• Simulasi dilakukan dengan menggunakan Matlab
• Kontroler yang digunakan adalah PID dan TCPS
• Gangguan sistem bersifat dinamik
• Beban dianggap statik
• Faktor ekonomis tidak diperhitungkan
• Faktor harmonisa diabaikan
Load Frequency Control
LFC
Load Frequency Control (LFC)
• Pemulihan frekuensi sistem ke nilai nominal
perlu aksi kontrol tambahan untuk mengubah
set point beban.
• Untuk mengatur daya peggerak utama sesuai
variabel beban dapat dilakukan dengan
mengubah set point beban dari unit pembangkit.
• Perubahan daya pembangkitan mempengaruhi
perubahan frekuensi sistem, oleh karena itu
dibutuhkan dibutuhkan kontrol tambahan untuk
mengatur frekuensi dan pertukaran daya antar
area.
Pengaturan Frekuensi
frekuensi turun
frekuensi naik
dt
dHTT BG
)(
f..2
0 BG TT
0 BG TT
Skema LFC
Turbine
Steam
Valvecontrol
mechanism
(LFC)
Load Frequency
Control
Frequency
sensor
vP
cP
tieP
GP
Voltage
sensor
GQ
AVRExcitation
system
Gen field.
G LOOP KONTROL
FREKUENSI
Diagram Blok LFC Dua Area
222
1
DsH 112
1
DsH T
sTT 11
1
sTT 21
1
11
1
gsT 21
1
gsT
2
1
R1
1
R
+
+
+
+
+ +
--
- --
-
1reefP2reefP
1Y 2Y
2Pm1Pm
1LP2LP
tieP
1 2
1f 2f
Thyristor Controlled Phase Shifter
TCPS
FACTS Thyristor Controlled Phase
Shifter
• Peralatan Flexible AC Transamision System (FACTS) telah banyak
digunakan dalam sistem tenaga modern. FACTS dirancang untuk
mengatasi keterbatasan kontrol mekanis. Seiring dengan
perkembangan elektronika daya, keterbatasan mekanis dapat
teratasi. Sehingga performansi steady state dan dinamis dapat
diperbaiki
• FACTS memiliki berbagai macam peralatan. Unified Power Flow
Controller (UPFC), Static synchronous Series Compensator
(SSSC), Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS), Static Var
Compensator (SVC) merupakan peralatan FACTS yang banyak
digunakan untuk memperbaiki sistem damping.TCPS sendiri adalah
salah satu peralatan FACTS yang terdiri dari shunt transformer dan
konverter. Klasifikasi TCPS yang ada berdasarkan jenis konverter
yang digunakan. Konverter yang digunakan dapat berupa AC-AC
bridge, pulse-width modulation (PWM), ac controller dll
Diagram skematik TCPS
Trafo eksitasi
Trafo Seri
Kontrol Thyristor
Strategi Kontrol TCPS
• Control pada TCPS adalah mengubah sudut
tegangan pada saluran
• Dimana Ptie adalah persamaan aliran daya
saluran tanpa TCPS.
• maka ketika ditambahkan phase shifter akan
menjadi
21
12
21sin
X
VVPtie
21
12
21sin
X
VVPtie
Strategi Kontrol TCPS
21
12
21sin
X
VVPtie
Dengan merubah
Ptie dapat dikontrol
Diagram Blok TCPS
)()()(2
122112
12 sTsFsFs
TPtie
)(1
)( 1 sErrorsT
Ks
PS
)(1
)()(2
1122112
12 sErrorsT
KTsFsF
s
TP
PS
tie
∆φPS
K
1 T
∆F(s)
Differential Evolution
(DE)
Differential Evolution
• Differential evolution adalah algoritma yang
diperkenalkan oleh Storn dan Price pada tahun
1995
• DE adalah sebuah metode pencarian berbasis
populasi yang menggunakan siklus perulangan
dari rekombinasi dan seleksi untuk
mengarahkan populasi mencari nilai optimum.
Parameter DE
Strategi 5
Dimensi 4
Crossover 0.8
Jumlah Populasi 30
Pembobot (F) 0.7
Iterasi
Maksimum
50
Dimensi = KP, KI, KD, K (parameter kontrolpada LFC PID TCPS)Crossover = faktorrekombinasi pada DEPembobot F = faktor mutasi pada DE
Flow chart DE
Start Inisialisasi Evaluasi Mutasi
CrossoverSeleksiEvaluasi
IterasiMaksimum
End
Proses DE
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Populasi vektor3
4
5
21
Y
XDimensi X
Dimensi YInisialisasi
Dimensi adalahparameter penalaanpada DE (KP, KI, KD,
K)
Proses DE
3
4
5
21
Y
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Populasi vektor
XDimensi X
Dimensi Y
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Mutan Vektor
1
2
35
4
Mutasi
Faktor Pembobot F
Proses DE
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Y
Populasi vektor
XDimensi X
Dimensi Y
Mutan Vektor
3
4
5
21
1
2
35
4
Crossover
Faktorcrossover
Y
XDimensi X
Dimensi Y
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x4(x4,y4)
x5(x5,y5)
Vektor trial
Y
XDimensi X
Dimensi Y
3
21
5
4
Crossover
Y
XDimensi X
Dimensi Y
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x4(x4,y4)
x5(x5,y5)
3
21
5
4
Vektor Trial
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Populasivektor
3
4
5
21
Seleksi
Proses DE
Y
XDimensi X
Dimensi Y
x4(x4,y4)
x3(x1,y3)
x2(x2,y2)
x1(x1,y1)
x5(x5,y5)
Vektor baru
5
4
3
21
Iterasi selanjutnya
Seleksi
Koordinasi Kontroler PID dan
TCPS
Menggunakan DE
LFC 2 Area Kontroler PID dan TCPS
222
1
DsH 112
1
DsH
T
sTT 11
1
sTT 21
1
11
1
gsT 21
1
gsT
2
1
R1
1
R
+
++
+
+ +
--
-
--
-
1Y 2Y
2Pm1Pm
1LP2LP
tieP
1f 2f
PID
- -
PID
- +tieP
TCPS
1ACE 2ACE
T
+
+
Koordinasi parameter menggunakan DE
Parameter penalaanKP, KI, KD, K
(parameter kontrolpada LFC PID TCPS)
Dengan fungsievaluasi adalah
t
dttACEtITAE0
)(
Parameter Sistem
222
1
DsH 112
1
DsH
T
sTT 11
1
sTT 21
1
11
1
gsT 21
1
gsT
2
1
R1
1
R
+
++
+
+ +
--
-
--
-
1Y 2Y
2Pm1Pm
1LP2LP
tieP
1f 2f
PID
- -
PID
- +tieP
TCPS
1ACE 2ACE
T
+
+
Koordinasi parameter menggunakan DE
Area 1 2
Speed Drop (R) 0.05 0.0625
Damping Constant
(D)
0.6 0.9
Inertia Constant
(H)
5 4
Base Power
(MVA)
1000 1000
Governor Time
Constant (Tg)
0.2 0.3
Turbine Time
Constant (Tt)
0.5 0.6
Grafik konvergensi dan hasil
simulasi
K KP KI KD
0.29 1.42 3.98 2.66
Respon Frekuensi Area 1
Metode kontrol PID PID TCPS PID TCPS DE
Overshoot (pu) -0.0002551 -0.0002512 -0.0001609
Settling time (det) 14.97 17.6 15.8
Respon Frekuensi Area 2
Metode kontrol PID PID TCPS PID TCPS DE
Overshoot (pu) -0.00002729 -0.00002374 -0.00001292
Settling time (det) 15.25 17.42 13.88
Respon Daya Antar Area
Metode kontrol PID PID TCPS PID TCPS DE
Overshoot (pu) -0.0004229 -0.000354 -0.0002351
Settling time (det) 18.91 22.27 19.08
Kesimpulan
• Metode DE dapat digunakan untuk menentukan
koordinasi parameter PID dan TCPS yang
optimal.
• Kontroler PID dan TCPS yang optimal dapat
diterapkan pada sistem tenaga listrik dua area
untuk meredam osilasi frekuensi area 1 (Δf1),
frekuensi area 2 (Δf2) dan daya antar area (Ptie).
• Penerapan DE terhadap PID dan TCPS pada
sistem tenaga listrik dua area dapat
memperkecil overshoot dan mempercepat
settling time respon sistem.
Saran
• Untuk mendapatkan koordinasi parameter PID
dan TCPS yang optimal pada LFC sistem
tenaga listrik dua area dapat dilakukan dengan
menggunakan komputasi cerdas yang lain untuk
mendapatkan hasil yang lebih optimum.
• Kontroler PID dan TCPS diterapkan pada sistem
yang lebih besar
• Kontroler PID dan TCPS digunakan untuk
analisis gangguan transien
Refrensi
• [1] Imam Robandi,”Modern Power System Control”, Penerbit
ANDI, Yogyakarta, 2009
• [2] Djiteng Marsudi,”Operasi sistem tenaga listrik”,2006, Graha
lmu, Yogyakarta. ISBN 978-756
• [3] R.J. Abraham, D. Das, A. Patra, “Effect of TCPS on oscillation
in tie-power and frequencies in an interconected hydrothermal
power system”, EIT Gener. Transm., Vol. 1, No. 4, Jully 2007.
• [4] Imam Robandi,"Desain Sistem Tenaga Modern", Penerbit
ANDI, Yogyakarta, 2006.
• [5] Hadi Saadat,"Power System Analysis",Mc Graw Hill,
Singapore, 2004.
• [6] Gyugyi, L., “Dynamic compensation of ac transmission line by
solid-state synchronous voltage sources”, IEEE Trans. PD., Vol. 9,
No.2 pp. 1994, 904-911
Refrensi
• [7] M. A. Abido, " Thyristor Controlle Phase Shiter Based Stabilizer
Design Using Simulated Annealing Algorithm", IEEE, 2009.
• [8] Mochamad Avid Fassamsi ,”Optimal Tuning PID Superconducting
Magnetic Energy Storage (SMES) Menggunakan Imperialist Competitive
Algorithm (ICA) Untuk Meredam Osilasi Daya Pada Sistem Kelistrikan Jawa
Bali 500 kV”, Tugas Akhir, Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya, Indonesia 2010
• [9] Joel H. Van Sickel, Kwang Y. Lee, and Jin S. Heo, “Differential
Evolution and its Applications to Power Plant Control”, IEEE
• [10] Millie Pant, Musrrat Ali, and Ajith Abraham, “Mixed Mutation Strategy
Embedded Differential Evolution”, IEEE, 2009
• [11] G. Jeyakumar and C. Shunmuga Velayutham, “A Comparative
Performance Analysis of Differential Evolution and Dynamic Differential
Evolution Variants”, IEEE ,2009
• [12] Kenneth V.Price, Rainer M.Storn,"Differential Evolution A Practical
Approach to Global Optimization", Springer, Jerman, 2005.
TERIMA KASIH