Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto...

18
PROGRAM KOMPUT ASI UNTUK DISAIN PENST ABIL SISTEM DAY A TIPE ANALOG P ADA PEMBANGKIT LISTRIK Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto, Dwi Ananto Subagyo *) ABSTRAK PROGRAM KOMPUTASI UNTUK DISAIN PENSTABIL SISTEM DAYA TIPE ANALOG PADA PEMBANGKIT LISTRIK. Dalam makalah ini diusulkan suatu penggunaan perangkat lunak berupa program komputasi untuk mendisain penstabil sistem daya (Power System Stabilizer: PSS) tipe analog guna memperbaiki karakteristik redaman dan mempertinggi batas stabilitas sistem tenaga listrik. Parameter-parameter PSS ditentukan dengan mengevaluasi karakteristik torsi sinkron dan torsi redaman sistem yang timbul akibat penambahan alat tersebut. Program komputasi ini memerlukan masukan berupa data sistem tenaga listrik yang dianalisis, seperti data-data generator dan jaringan transmisi. Hasil disain diuji dengan menggunakan model sistem tenaga listrik tak-linear yang terdiri atas satu pembangkit termal yang dihubungkan dengan bus tenaga listrik yang sangat besar. Hasil simulasi menunjukkan bahwa karakteristik redaman sistem tenaga listrik jauh lebih baik dan margin stabilitasnya bertambah dengan menggunakan PSS tipe analog yang diusulkan. PENDAHULUAN Sistem tenaga Iistrik di Indonesia terdiri dari sejumlah pembangkit yang dihubungkan dengan beban (konsumen) melalui jaringan transmisi daya. Sistem yang besar dan meliputi daerah geografi yang luas ini sangat mudah terganggu, baik oleh hubungan singkat (korsleting) seketika, switching maupun perubahan-perubahan beban listrik. Gangguan-gangguan ini menyebabkan timbulnya osilasi daya listrik yang apabila tidak segera diredam akan menyebabkan peralatan-peralatan pengaman bekerja untuk memutuskan hubungan antara suplai dan beban Ii~trik di sekitar lokasi osilasi daya tersebut. Akibatnya terjadi ketidak seimbangan antara jumlah suplai dan beban total yang berakibat pad a pemadaman sebagian beban dan dapat berdampak lebih parah lagi yaitu terjadinya padam total (black out). Untuk meredam osilasi daya listrik yang timbul akibat berbagai gangguan, telah diusulkan penggunaan penstabil sistem daya (power system stabilizer: PSS) tipe analog [1,2]. PSS tipe ini biasanya berupa kombinasi rangkaian kompensasi fasa depan (phase lead compensation) maupun fasa belakang (phase lag compensation). Peralatan ini dipasang untuk menghasilkan sinyal kontrol tambahan yang dimasukkan dalam Automatic Voltage Regulator (A VR) pada rangkaian medan generator. Sinyal ') Direktorat Pengkajian IImu Teknik - BPP Teknologi 629

Transcript of Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto...

Page 1: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

PROGRAM KOMPUT ASI UNTUK DISAIN PENST ABIL SISTEM DAY ATIPE ANALOG PADA PEMBANGKIT LISTRIK

Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi,Agus Triputranto, Dwi Ananto Subagyo *)

ABSTRAK

PROGRAM KOMPUTASI UNTUK DISAIN PENSTABIL SISTEM DAYA TIPE

ANALOG PADA PEMBANGKIT LISTRIK. Dalam makalah ini diusulkan suatu penggunaan

perangkat lunak berupa program komputasi untuk mendisain penstabil sistem daya (Power SystemStabilizer: PSS) tipe analog guna memperbaiki karakteristik redaman dan mempertinggi batas stabilitassistem tenaga listrik. Parameter-parameter PSS ditentukan dengan mengevaluasi karakteristik torsisinkron dan torsi redaman sistem yang timbul akibat penambahan alat tersebut. Program komputasi inimemerlukan masukan berupa data sistem tenaga listrik yang dianalisis, seperti data-data generator dan

jaringan transmisi. Hasil disain diuji dengan menggunakan model sistem tenaga listrik tak-linear yangterdiri atas satu pembangkit termal yang dihubungkan dengan bus tenaga listrik yang sangat besar. Hasilsimulasi menunjukkan bahwa karakteristik redaman sistem tenaga listrik jauh lebih baik dan marginstabilitasnya bertambah dengan menggunakan PSS tipe analog yang diusulkan.

PENDAHULUAN

Sistem tenaga Iistrik di Indonesia terdiri dari sejumlah pembangkit yangdihubungkan dengan beban (konsumen) melalui jaringan transmisi daya. Sistem yangbesar dan meliputi daerah geografi yang luas ini sangat mudah terganggu, baik olehhubungan singkat (korsleting) seketika, switching maupun perubahan-perubahanbeban listrik. Gangguan-gangguan ini menyebabkan timbulnya osilasi daya listrikyang apabila tidak segera diredam akan menyebabkan peralatan-peralatan pengamanbekerja untuk memutuskan hubungan antara suplai dan beban Ii~trik di sekitar lokasiosilasi daya tersebut. Akibatnya terjadi ketidak seimbangan antara jumlah suplai danbeban total yang berakibat pad a pemadaman sebagian beban dan dapat berdampaklebih parah lagi yaitu terjadinya padam total (black out).

Untuk meredam osilasi daya listrik yang timbul akibat berbagai gangguan,telah diusulkan penggunaan penstabil sistem daya (power system stabilizer: PSS) tipeanalog [1,2]. PSS tipe ini biasanya berupa kombinasi rangkaian kompensasi fasadepan (phase lead compensation) maupun fasa belakang (phase lag compensation).Peralatan ini dipasang untuk menghasilkan sinyal kontrol tambahan yang dimasukkandalam Automatic Voltage Regulator (AVR) pada rangkaian medan generator. Sinyal

') Direktorat Pengkajian IImu Teknik - BPP Teknologi

629

Page 2: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

inilah yang berfungsi untuk meredam osilasi yang timbul akibat adanya gangguan­gangguan terhadap sistem tenaga listrik.

Penggunaan PSS tipe ini merupakan salah satu alternatif yang banyak dipiliholeh para praktisi sistem tenaga listrik [3,4] untuk meningkatkan kemampuan suplaidaya yang didapatkan dari peningkatan margin stabilitas dinamiknya. Disamping itu,juga diperoleh perbaikan kualitas listrik karena perbaikan karakteristik redamansistem yang menggunakan PSS. Keuntungan lainnya adalah implementasi PSS inipada pembangkit listrik dapat dilakukan dengan mudah dan murah.

Masalah yang sering timbul dalam mendisain PSS tipe analog adalah caramenentukan parameter-parameter PSS, yaitu gain dan kompensator-kompensatornya,agar redaman yang dihasilkan optimal. Untuk sebuah PSS yang lazim digunakan saatini, paling tidak ada 5 (lima) parameter yang dapat diset -secara teoritis- denganbebas.

Dalam makalah ini diusulkan suatu algoritma untuk mendisain PSS tipe analogdengan mengevaluasi karakteristik torsi sinkron dan torsi redaman sistem yangtimbul akibat penambahan alat tersebut. Proses disain dilakukan denganmenggunakan suatu perangkat lunak. Data-data generator dan jaringan transmisidiperlukan sebagai masukan untuk mengevaluasi karakteristik sistem tenaga listrikyang dianalisis. Parameter-parameter PSS diset untuk mendapatkan unjuk kerja yangoptimal terhadap sistem tersebut. Disain yang didapat diuji dengan menggunakanmodel sistem tenaga listrik tak linear yang terdiri atas satu pembangkit thermal yangdihubungkan dengan bus tenaga listrik yang sangat besar. Hasil simulasimenunjukkan bahwa karakteristik redaman sistem tenaga listrik jauh lebih baik danmargin stabilitasnya bertambah dengan menggunakan PSS tipe analog yangdiusulkan.

REPRESENT ASI SISTEM TENAGA LISTRIK

Untuk mendisain PSS tipe analog, model sistem tenaga listrik yang rumit harusdisederhanakan seperti diilustrasikan pada Gambar 1. Pada Gambar 1, hanyapemhangkit yang akan dilengkapi dengan PSS saja yang diperhatikan. Pembangkit initerhubung dengan sistem luar yang sangat besar melalui saluran transmisi denganreaktansi eksternal tertentu. Model sistem semacam ini dikenal dengan sebutan modelsistem satu mesin terhllbung dengan bus tak terhingga. Dalam model ini, pengaruhlilitan peredam dan rangkaian jangkar generator diabaikan. Untuk mempermudahperhitungan, semua besaran dinyatakan dalam perunit atau besaran yang sesuai padadasar daya(MV A) dan tegangan (kV) tertentu.

Besaran-besaran dalam perunit yang menunjukkan kondisi operasi mesin,seperti : tegangan terminal generator, daya keluaran aktif, daya keluaran reaktif, dansebagainya ditentukan dari perhitllngan kondisi awal tanpa gangguan. Model sistem

630

Page 3: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

pada Gambar 1, biasanya dinyatakan dengan sejumlah persamaan diferensial, baikuntuk merepresentasikan karakteristik generator listrik, maupun karakteristik sistemgovernor (GOY) dan automatic voltage regulator (AYR) [5]. Model ini selanjutnyadidekati dengan model linear yang mengabaikan pengaruh GOY seperti digambarkanpad a Gambar 2. Konstanta-konstanta Kj ~ K6 pada Gambar 2 besarnya tergantungpada karakteristik generator, kondisi operasi mesin dan kondisi sistemnya [1].

PEMBANGKIT

r--Gov-iI II_-T-

I

__ m __ (~)

'V\NV'•I

- ------~---1! A V R i'. __ . _. u __ =-- ,.

x,

-'VV\/V'TRAFO

UpSS

SA LURANTRANSMISI--'VV\/V'-

x.'VV\/V'

x· .•.:-• J ~; BUS~--'VV\/V'- -;:::::TA K HIN GGA, S IS' ,-:PEN E R 1M A .'"

Gambar 1. Model satu mesin terhubung dengan bus tak terhingga

--; 0

K2 !

r--!

~ii

!

iI

III m •

~J~\.. +

-----1I

K6 I-.J

Gambar 2. Blok diagram model sistem untuk disain PSS tipe analog

631

Page 4: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

Oeviasi daya mekanik

Konstanta Inersia generatorKoefisien redaman generatorFungsi transfer AVR

Konstanta waktu rangkaianterbuka dari medan generatorOeviasi tegangan terminalreferensi generator

DISAIN PSS

PSS tipe ~roOeviasi tegangan

. terminal generatorOeviasi daya listrikOeviasi sudut torsi

Oeviasi putarangeneratorPutaran sinkron

PSS dengan masukan deviasi putaran mesin ~ro atau PSS tipe ~ro merupakanPSS standar dalam studi-studi oleh IEEE Amerika [4]. Pada Gambar 2, PSS tipe ~ro

ditunjukkan dengan W(s). Konfigurasi yang banyak digunakan dalam PSS tipe ~rodiberikan pad a Gambar 3.

Pada Gambar 3, blok 1 adalah rangkaian reset yang diperiukan agar tidakterjadi tegangan off set permanen pada sistem tenaga listrik akibat penggunaan

-Urn

Gambar 3. PSS tipe ~ro

PSS. Blok 2 dan 3 adalah rangkaian kompensasi fasa depan (phase leadcompensator), sedangkan K adalah gain (penguat) dan Um adalah pembatas besar

sinyal keluaran PSS. Konstanta waktu reset TQ biasanya tertentu yaitu antara 4 detiksampai 20 detik, sedangkan K, TJ ... T4 adalah parameter-parameter PSS yang harusditentukan agar hasil kompensasi PSS optimal. Oalam makalah ini, harga K, TJ ... T4dipilih dengan mengevaluasi karakteristik torsi sinkron dan torsi redaman dari modelsistem yang dilengkapi dengan PSS.

632

Page 5: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

TORSI SINKRON DAN TORSI REDAMAN

Bila dari blok diagram pada Gambar 2 hanya persamaan gerak sudutfasa f18 saja yang diperhatikan , maka diagramnya dapat disederhanakan sepertiditunjukkan pada Gambar 4.

10+ o'fU) + o"fU) ~JI

roo--

s

I

I~/)(rad)

i

Gambar 4. Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut torsi

Diagram pada Gambar 4. dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

M 2 KD- S ~8 +- s ~8 + K ~8 = ~ pro ro s mo

(1)

Dengan Ks dan KD masing-masing adalah koefisien torsi sinkron dan koefisen torsiredaman. Selanjutnya bila dianggap tV>m = 0, maka didapat persamaan osilasi ordedua berikut ini :

(2)

dengan

l; = KD / ( 2 M ro ;, ) , ;, = J ro "K.· / M

Dimana S adalah rasio redaman, ron' adalah frekuensi natural dari persamaan 2. Ks

dan KD masing-masing besarnya dipengaruhi oleh konstanta sistem yaitu K] dan D,pengaruh AVR yaitu KJ' dan D' dan pengaruh PSS yaitu KJ" dan D".

Ks = K] + Kj'(ro) + Kj"(ro)KD = D + D'(ro) + D"(ro) (3)

633

Page 6: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

KJ dan D adalah konstanta yang tidak tergantung pad a frekuensi, sedangkan Kl'(ro),D'(ro), Kl"(ro) dan D"(ro) adalah besaran yang merupakan fungsi ro,

Untuk menganalisis KJ'(ro) clan D'(ro) lihat kembali Gambar 2, dimana fungsitransfer,18 sampai daya listrik Me2 dimisalkan dengan G8(s), dan s = jro, <'1ro= s<'18/roo = jro<'18/roo . Maka berlaku hubungan berikut ini :

Me2

dengan,

[Re (G80ro)) +j 1m (G80ro)}] <'18Re (G80ro)}<'18+ (rodro) 1m (G80ro)} <'1ro (4)

Go (s) = -K2 (K4 +K5GAVR (s)) GF(s)/{1+K6GF(s) GAVR(s))

GF (s) = K3 / (1 + K3 Tdo' s) (5)

Dengan demikian,

K/(ro)

D'(ro)

= Re {GoOro))

I GoOro) I cas I Go Oro)= (roc/ro) 1m (Go Oro))= (roc/ro) I GoOro) I sin I GoOro) (6)

Selanjutnya untuk menganalisis pengaruh penggunaan PSS, Gambar 2 dapatdisederhanakan menjadi Gambar 5.

Gambar 5. Blok diagram model yang disederhanakan

Pengaruh PSS dapat dianalisis dengan menentukan Me2 berdasarkan fungsi transferpada Gambar 5 di atas.

634

Page 7: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

!:!.Pe2 = GwOw) ~w = [Re (Gw Ow)} +j 1m (Gw Ow)}] Aw

= Re (Gw Ow)} ~w - (w/wj 1m (Gw Ow)} Aro

dengan fungsi transfer loop terbuka Gow (s) adalah

GOO} (s) = Gro (s). GM (s)dimana

GCJ) (s) = Gref(s). W(s)Gref(s) = !:!.Pe2/ Ae Iref

= K2GF(s)GAVR(S)/{J+K6GF(s) xGAVR(s)}GM= l/(D+Ms)

Maka didapat K/' (w) dan D"(w) sebagai berikut:

KJ"(ro) = - (ro/roj I GwOw) I sin I Gro Oro)D"(w) = I Gro Ow) I cos I Gro Oro)

(7)

(8)

(9)

Parameter PSS, K, T] ... T4 yang diberikan pada Gambar 3, ditentukan dengan

mengevaluasi pengaruh karakteristik K]" (w) dan D"(ro) masing-masing terhadap Ks

dan K]> yaitu yang menghasilkan nilai K]" (w) sekecil mungkin dan D"(w) yangcukup besar.

MODEL SISTEM UNTUK STUDI KASUS

Sistem satu mesin terhubung dengan bus tak hingga yang diilustrasikan dalamGambar 1 digunakan untuk simulasi numerik dalam makalah ini. Karakteristik

generator pembangkit direpresentasikan dengan sejumlah persamaan diferensial taklinear [5]. Generator adalah suatu pembangkit termal yang dilengkapi dengan AVRdan GOV yang blok diagramnya diperlihatkan pada Gambar 6 dan Gambar 7.

E fmax

Vf

- E fmax

Gambar 6. Automatic Voltage Regulator (AVR).

635

Page 8: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

1

19----'---1

-0.1

0.1

1-s

-Pmo

Gambar 7. Sistem governor (GOV)

Selanjutnya konstanta-konstanta sistem tenaga listrik diberikan dalam Tabel 1.Data-data ini telah diubah satuannya dalam perunit (pu) atau besaran yang sesuaipada dasar daya 1000 (MV A) dan tegangan 220 (kV).

Tabel I. Konstanta Sistem

Generator

AVR

GOV

PmaY; = 1,05 (pu)D = 0,00531 (pu.s)

xq = 1,6 (pu)COo = 377 (rad/s)

KA = 200,0

Kf = 0,07

cr = 0,05

Tdo' = 5,6 (s)xd = 1,62 (pu)Vto = 1,0 (pu)Po = 0,9 (pu)

TA = 0,05 (s)

Efmax = 7,3 (pu)

Tg = 0,2 (s)

M = 7,2 (s)xd ' = 0,25 (pu)Vb = 1,0 (pu)Qo = 0,26 (pu)

Tf = 1,25 (s)Um = 0,1 (pu)

Tt = 2,0 (s)

Saluran transmisi :

Xt = 0,14 (pu)

xe = Xt + xI2 + Xj

Alat ukur, rangkaian reset :

Trom = 0,056 (s)

636

Xl = 0,52 (pu)

TQ = 4,0 (s)

Xj = 0,05 (pu)

Page 9: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

HASIL SIMULASI

Model yang diberikan pada pasal 5 digunakan untuk studi kasus. Hasilperhitungan parameter-parameter model sistem linear yang ditunjukkan pada Gambar2 adalah sebagai berikut (lihat lampiran 2):

1,24882,10208,0858

K2 = 1,5343K5 =- 0,0895

(rad/s)

KJ = 0,3382K6 = 0,3505

Selanjutnya, PSS yang konfigurasinya diperlihatkan pada Gambar 3, disetdengan menentukan harga K, TJ> ... , T4 sedemikian rupa sehingga didapat nilai torsiredaman KD dan Ks yang terbaik di sekitar nilai [rekuensi natural ron- Pertimbangandalam menentukan parameter ini adalah sebagai berikut : KD dipilih sedemikian rupasehingga nilai rasio redaman ~ sekitar 0,25. Untuk ron = 8,0858 (rad/s), maka KDadalah sekitar 30 (pu). Pada nilai KD sekitar 30 (pu) tersebut, harus diusahakan nilaiKs ~ KJ atau pengaruh torsi sinkron PSS dan AVR harus disekitar no\. Konfigurasiparameter K, TJ> ... , T4 yang dipilih adalah yang memenuhi kondisi ini.

40

D

1»,,1 10

KD = I>+ D' of D~'

-40

Gambar 8. Torsi redaman

Berdasarkan pertimbangan tersebut, didapat karakteristik torsi redaman yangdiberikan pada Gambar 8 dan karakteristik torsi sinkron pada Gambar 9. Pad aGambar 8, KD dapat diangkat menjadi sekitar 30 dalam range [rekuensi dari 1 sampai40 rad/s. Dalam gambar terse but, terlihat jelas dampak penambahan PSS dalammemperbaiki karakteristik redaman sistem. Sedangkan pada Gambar 9 terlihat bahwa

637

Page 10: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

baik pengaruh AVR maupun PSS hampir tidak ada di daerah frekuensi lebih kecil 10rad/s. Dengan demikian, penambahan PSS tidak mengubah karakteristik torsi

5

-='

~O~ 11

-5

Gambar 9. Torsi sinkron

K/'

w (rad/s) 100

sinkron di sekitar frekuensi natural O)n. Harga KD dan Ks pada 0) = O)n masing­masing didapat sekitar 29,85 dan 1,25, dimana nilai rasio redaman spada kondisiterse but adalah 0,256. Parameter PSS didapat sebagai berikut :

K = 11 ; Tj = 0,3; T2 = 0,02; T3 = 0,2; T4 = 0,02Gambar 10 menunjukkan respons sistem dalam fungsi waktu terhadap

gangguan kecil, yaitu penurunan tiba-tiba daya keluaran pembangkit sebanyak 0,05(pu). Pada gambar tersebut terlihat deviasi putaran mesin (~O)), deviasi daya listrik(Me)' deviasi tegangan terminal generator (~Vt) dan deviasi torsi daya (~8)terhadap nilai mula-mulanya untuk kasus tanpa PSS dan menggunakan PSS. Untukkasus tanpa PSS, respons sistem berosilasi, yang walaupun stabil, memerlukan waktuyang cukup lama untuk mencapai keadaan tunak. Respons ini dapat diperbaikikarakteristiknya" dengan menggunakan PSS seperti terlihat pad a gambar, dimana ~O)

mencapai keadaan tunak dalam waktu hanya sekitar 2,5 detik, pada saat yangbersamaan Me dan ~8 mencapai harga keseimbangan yang baru. Sementara itutegangan terminal tidak mengalami off set dan kembali ke harga semula pada waktusekitar 4 detik.

Gambar 11 mengilustrasikan respons sistem terhadap gangguan besar, yaituhubungan singkat 3 fasa ke tanah pada salah satu saluran transmisi dan salurantersebut diisolasi (dibuka) dalam waktu 0,1 detik kemudian. Respons sistem tanpaPSS setelah gangguan terjadi berosilasi tanpa redaman. Kondisi ini sangat berbahayabagi sistem, karena menyebabkan pemutusan hubungan generator dengan jaringan

638

Page 11: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

0.8 r a,-..,

{I)~~ 0.0<3 ['J

v- - - -tiRe(s)'q b

-0.80.2

..-..

~b

=' 5" 0.0 I~ ~ /'&t"" f'

'-/.,. ...••...

'-/~ 0:0% '1

,-/f'\... "-/

-0.2 0.021

b,-..,:s5~ O.OOr iI

3.06.0

tiJOO(s)-0.02 0.2,-..,

r b""d co-~ 0.0 1.\

~f~,-/

........"-6:0/ r .

-0.2 It = dengan PSS; b'= tanpa PSS

Gamhar 10. Rcspon sistcm tcrhadap gangguan kccil «Po = 0,9); 00 = 0,26 (pu))

639

Page 12: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

4.5--en]-- 0.0~~

-4.50.4 I

a---- :s

5 00" .%

-0.4 a

0.1 I--

:s8-. 0.0~-~-0.1 a

I1.0 r

--~CIO

-t:.. 0.0"Q b

~

-1.0

tiJre(s)

a - dengan PSS; b = taopa PSS

Gamhar 11. Rcspon sislcm lcrhadap gangguan bcsar «Po = 0,9) ; 00 = 0,26 (pu»

640

Page 13: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

b"4.5 r_ (\.."';'

6.0

~

3.0--f~ 'V:JJ

VtiJne(s)

b0.4 - =

"e," 0.0m _

-0.4ao. ,

-0. ,•

a = dengan PSS b-

Gambar 12. Respon sistem terhadap gangguan besar (Po = 1,01 (pu); Qo = 0,243 (pu»

641

Page 14: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

sistem untuk mencegah kerusakan pembangkit dan osilasi yang berkelanjutan.Dengan menggunakan PSS, kondisi tersebut dapat dicegah karena osilasi dapat segeradiredam seperti diberikan pada gambar. Terlihat bahwa PSS dapat meningkatkanbatas kestabilan sistem tenaga listrik, yang berarti meningkatkan kemampuanpenyaluran daya pembangkit.

Dengan mempertimbangkan faktor jaminan kelangsungan penyaluran dayalistrik walaupun terjadi gangguan besar, maka penggunaan PSS sangat bermanfaatuntuk meningkatkan kemampuan penyaluran daya. Batas penyaluran tersebut tanpaPSS adalah 0,9 (pu) seperti terlihat pada Gambar 11, sedangkan dengan PSS, batasnyadapat ditingkatkan menjadi 1,01 (pu). Ini ditunjukkan pada Gambar 12, dimana padakondisi operasi ini, sistem tanpa PSS tidak stabil, sementara sistem dengan PSSberada pada kondisi batas kestabilan. Penambahan kapasitas penyaluran cukupberarti, yaitu 0,11 (pu) atau 110 (MW). Jadi jelaslah bahwa PSS sangat bermanfaatdalam memperbaiki batas kestabilan sistem daya listrik.

KESIMPULAN

Suatu program komputasi untuk mendisain penstabil sistem daya tipe analogtelah disajikan dalam makalah ini. Parameter penstabil yang terdiri dari gain danrangkaian kompensasi fasa depan (phase lead compensator) dapat ditentukankonfigurasi nilai optimalnya dengan mengevaluasi karakteristik torsi sinkron dan torsiredaman sistem tenaga listrik. Pengujian dengan menggunakan model tak linear darisistem tenaga listrik menunjukkan unjuk kerja yang baik dari penstabil hasil disain.Hal ini terbukti dengan adanya perbaikan karakteristik redaman dan kenaikan batas

stabilitas yang besar dari sistem dengan menggunakan pentabil tipe analog ini.Program komputasi ini sangat bermanfaat dalam disain tahap awal penstabil sistemdaya sebelum diimplementasikan berupa peralatan perangkat keras.

DAFTAR PUSTAKA

I. F.P. DE MELLO, C. CONCORDIA, "Concepts of Synchronous MachineStability as Affected by Excitation Control", IEEE Trans. PAS, vol. PAS-88,no. 4, (1969) 316-329

2. Y. KOBAYASHI, O. FUNA YAMA, T. YUASA, T. HIRAYAMA, S. NOHARA,"A Simple Design Method for Power System Stabilizer and Their Test FieldResults", T. lEE of Japan, vol. B-51, no. 5, (1971) 271-278

642

Page 15: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

3. K. TAKAHASHI, N. UCHIDA, K. YOSHIMURA.> H. ARIMA, H. ISHIKO,Stability Enhancement in Longitudinally Interconnected Power Systems inJapan, CIGRE, 1992 section, (1992)

4. R.J. FLEMING, M.M. GUPTA, JUNSUN, "Improved Power System Stabilizer",IEEE Trans. EC, vol. 5, No. I, (1990) 23-27

5. M.A. ISKANDAR, A. SUZUKI, M. ISHIZEKI, Y. MIZUTANI, "StabilizingControl of Power System Using Fuzzy Control", T. lEE of Japan, vol. 112-13,no. 12, (1992) 1111-1120

6. M.A. ISKANDAR, M.SATOH, A. SUZUKI, M. ISHIZEKI, Y. MIZUTANI,"Hybrid Type Stability Control", T. lEE of Japan, vol. 113-13, No.8, (1993)914-923

643

Page 16: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

= ~ro

LAMPIRAN

1. Persamaan Sistem tenaga ListrikGenerator dipresentasikan dengan persamaan diferensial berikut ini [5]

d~odt

d~o

dt

d \Iffdt

M I '" [L'>Pm - D",," _ Vb IJI, sin 1;o .XdT do

(Xd - Xq) Vb COS 0

X~

- x,) V~ sin 20 ]2 Xd Xq

dengan,~8 : deviasi sudut torsi (rad)~oo : Deviasi putaran generator (rad/s)

M : Konstanta inersia (s)o :Koefisien redaman (pu.s)~Pm : Deviasi daya mekanik (pu)Vb : Tegangan bus tak hingga (pu)IjIf : Flux linkage (pu)Peo : Daya listrik keluaran mull (pu)

Tdo' : Konstanta waktu medanrangkaian terbuka

Xd : Reaktansi sinkron sumbu-d (pu)

Xq : Reaktansi sinkron sumbu-q (pu)Xd' : Reaktansi transient sumbu-d (pu)Vf : Tegangan medan (pu)Xe : Reaktansi saluran eksternal (pu)000 : Putaran sinkron (rad/s)

2. Menentukan Parameter Model Sistem Linear

Parameter-parameter model sistem linear K, ~ K6 yang diberikan pada Gambar 2ditentukan dengan mengabaikan tahanan eksternal menggunakan hubunganberikut ini :

IEqo Vb cas 80Vb sin 8 0K =

Xq - X d

iqo Vb sin 80 +K =I xe - X'd Xe + Xq

2

Xe + X'd

x'

+ Xe+ '

K =d K =Xd X d V . 8

b sm 03

Xd + Xe

4

Xe + X'd

Xq Vdo

XlVqO • XeVqOK =

Vb cas 8 0 -d

--Vb sm8 0K =5

Xe + XqXe + X'dVIO

6

Xe + X'dVIO

dengan,

id. iq

Vd• Vq

V,

subscript 0

644

: Arus jangkar, masing-masing komponen sumbu-d dan sumbu-q: Teganganjangkar

: Tegangan terminal, V t = ~Vi + V:: menunjukkan nilai dalam keadaan tunak

Page 17: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

DISKUSI

ROFIQ SYAIFUDIN

Perbaikan kualitas listrik seperti apa yang diperoleh dari penggunaan sistem redamanPSS tersebut?

IR WAN RAW AL HUSDY

I. Mengurangi kemungkinan terjadinya pemadaman listrik.2. Mempertahankan kestabilan sistem tenaga listrik.3. Menghindari jatuhnya pembangkit, yang berarti mencegah pembangkit harus di

start-up dari awal.

KHAIRUL H

1. Sejauhmana kemampuan PSS terhadap jenis gangguan gelombang petir ?2. Bagaimana menstimulasi jenis gangguan seperti gangguan gelombang petir

mengingat gelombang petir adalah transien?

IRWAN RAWAL HUSDY

1. Gangguan petir belum disimulasikan, tetapi jenisnya dapat diidentifikasikansebagai gangguan besar, mirip gangguan switching. Ini mirip dengan responssimulasi pad a gb.ll dan gb.12 pada makalah.

2. Model sistem tenaga listrik non linier yang kami gunakan untuk menguji unjukkerja PSS hasil desain adalah model dinamik sistem yang diperuntukkanmenganalisa respons transien sistem.

LIEM PENG HONG

Optimasi suatu sistem kendali biasanya dilakukan dengan meminimumkan /memaximumkan suatu fungsi performance, sehingga tidak perlu trial dan error danmenjamin optimalitas. Kenapa tidak dilakukan?

645

Page 18: Marzan Aziz Iskandar, Irwan Rawal Husdi, Agus Triputranto ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/0853-9812-1995-629.pdf · Diagram blok dengan perhatian pada persamaan gerak sudut

IRWAN RAWAL HUSDY

Pada tahap awal ini, dengan metode trial and error hasilnya cukup memuaskan.Memang benar, optimalitas lebih terjamin apabila dilakukan optimasi fungsiperformance. Untuk itu pada tahap selanjutnya, akan dilaksanakan usul tersebut untukmendapatkan program yang lebih baik.

646