Perencanaan Smartgrid Jaringan Listrik Sumbagut 150 Kv Menggunakan Simulink Matlab

MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON NIM : 100402087

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERENCANAAN SMARTGRID JARINGAN LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Oleh :

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON NIM : 100402087

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 08 Bulan April Tahun 2015 di depan penguji :

1. Ketua Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. ………

2. Anggota Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T. ………

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Yulianta Siregar, S.T., M.T.) NIP : 19780709 200912 1 001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN SMARTGRID JARINGAN LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB

Oleh :

FRANSISCO WIARTONE SIMBOLON 090402001

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 08 Bulan April Tahun 2015 di depan penguji : 1. Ketua Penguji : Ir. Zulkarnaen Pane, M.T.

2. Anggota Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T.

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Yulianta Siregar, S.T., M.T.) NIP : 19780709 200912 1 001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

ABSTRAK

Jaringan listrik konvensional yang digunakan saat ini memiliki beberapa kekurangan dalam pengoperasiannya. Jaringan listrik saat ini kurang memperhatikan efisiensi dalam pengoperasiaan pembangkit – pembangkit yang ada. Kekurangan yang lain adalah tidak adanya informasi aliran daya yang pasti serta kurang ekonomisnya biaya mulai dari pembangkitan sampai dengan penyaluran energi listrik. Dengan adanya kekurangan – kekurangan yang dimiliki sistem konvensional ini, maka sudah sebaiknya sistem kelistrikan saat ini menggunakan konsep smartgrid. Smartgrid merupakan sebuah penamaan terhadap sistem kelistrikan yang menggunakan perkembangan teknologi, sehingga nantinya didapatkan sistem yang baik, otomatis dan efisien dalam pengoperasiannya. Sebelum membangun sistem ini, maka perlu dibuat suatu rancangan sistem smartgrid yang menggunakan bantuan software.

Perencanaan smartgrid yang akan dirancang adalah sistem smartgrid jaringan listrik SUMBAGUT 150 kV. Dari percobaan yang dibuat dengan mengubah beberapa parameter daya beban, didapatkan persen rugi – rugi jaringan terkecil adalah pada keadaan 10% beban puncak yaitu sebesar 12,64% dari daya yang dibangkitkan dan hanya dua pembangkit yang beroperasi, sedangkan persen rugi – rugi terbesar pada jaringan adalah pada keadaan 95 % beban puncak yaitu sebesar 17,65% dari daya yang dibangkitkan. Dari percobaan tersebut juga didapatkan tegangan terendah yang terbaca pada bus beban gardu adalah sebesar 135,581 kV pada gardu Rantau Prapat dalam keadaan 95% beban puncak. Dari perencanaan dan percobaan yang dilakukan dalam tugas akhir ini, maka didapatkan sistem yang terotomatisasi dengan memperhatikan keefisienan dari segi pembangkitan dan keandalan dari segi tegangan.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas Akhir ini berjudul ”Perencanaan Smartgrid Jaringan Listrik SUMBAGUT 150 kV Menggunakan Simulink Matlab” yang penulis susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Keluarga tercinta: Papi Sudung Simbolon, Mama Rosmawati Sinurat, kakak saya

Fitriani Christien Simbolon dan adik saya Hardidrah Simbolon atas segala kasih sayang, doa, dukungan, kesabaran, dan pengertiannya.

2. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir atas

segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selaku Dosen Wali penulis atas segala

bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani kegiatan akademik.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T.

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.

6. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas segala

bantuan dan dukungannya.

7. Teman-teman di Departemen Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010

atas dukungan, doa, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.

Juga penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu namun tidak dapat penulis sebutkan satu per satu disini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Akhir kata penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun yang membutuhkannya.

Medan, Februari 2015

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... vii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Rumusan Masalah ... 3

Tujuan Penulisan ... 3

Batasan Masalah ... 3

Metodologi Penulisan ... 4

Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI ... 6

Sistem Tenaga Listrik ... 6

Studi Aliran Daya ... 7

Jaringan Listrik Sumatera Bagian Utara ... 8

Pembangkit Tenaga Listrik ... 9

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ... 10

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) ... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ... 11

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ... 12

Smartgrid... 13

Komunikasi Data dan Jaringan Komputer ... 15

BAB III PERENCANAAN SMARTGRID SISTEM

TENAGA LISTRIK ... 23

Skema Sistem Smartgrid Jaringan Listrik ... 23

Perancangan Sistem Komunikasi ... 24

Perancangan Sistem Kontrol dan Automasi ... 27

Perancangan Smartgrid Sistem Tenaga Listrik ... 29

BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL SIMULASI ... 34

Tampilan Sistem Smartgrid dan Panel Monitoring ... 34

Pelaksanaan Sistem Kontrol Untuk Optimasi Daya dan Tegangan ... 37

Analisa Daya dan Tegangan Pada Simulasi ... 41

BAB V PENUTUP ... 50

Kesimpulan ... 50

Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Diagram Alur Konsep Smartgrid Jaringan Tenaga Listrik ... 14

Gambar 2.2 : Blok Diagram Sistem Komunikasi Data ... 17

Gambar 2.3 : Blok Diagram RTU sederhana ... 21

Gambar 3.1 : Skema Smartgrid Jaringan Listrik ... 23

Gambar 3.2 : Diagram Alir Lapisan Protokol TCP ... 26

Gambar 3.3 : Data Beban Sumatera Bagian Utara 150 kV ... 31

Gambar 3.4 : Diagram Alir Smartgrid Jaringan Listrik ... 33

Gambar 4.1 : Sistem Komunikasi Pada Bus Beban ... 34

Gambar 4.2 : Sistem Komunikasi Pada Bus Generator ... 35

Gambar 4.3 : Sistem Kontrol Pada Bus Generator ... 35

Gambar 4.4 : Tampilan Data Gardu Pada Panel Monitoring ... 36

Gambar 4.5 : Tampilan Data Pembangkit Pada Panel Monitoring ... 37

Gambar 4.6 : Profil Tegangan Bus Beban pada 10% Beban Puncak ... 42

Gambar 4.7 : Profil Tegangan Bus Beban pada 20% Beban Puncak ... 43

Gambar 4.8 : Profil Tegangan Bus Beban pada 30% Beban Puncak ... 44

Gambar 4.9 : Profil Tegangan Bus Beban pada 40% Beban Puncak ... 44

Gambar 4.10 : Profil Tegangan Bus Beban pada 50% Beban Puncak ... 45

Gambar 4.11 : Profil Tegangan Bus Beban pada 60% Beban Puncak ... 46

Gambar 4.12 : Profil Tegangan Bus Beban pada 70% Beban Puncak ... 46

Gambar 4.13 : Profil Tegangan Bus Beban pada 80% Beban Puncak ... 47

Gambar 4.14 : Profil Tegangan Bus Beban pada 90% Beban Puncak ... 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Pembangkit Listrik Tenaga Uap di SUMBAGUT ... 10

Tabel 2.2 : Pembangkit Listrik Tenaga Gas di SUMBAGUT ... 11

Tabel 2.3 : Pembangkit Listrik Tenaga Air di SUMBAGUT ... 12

Tabel 3.1 : Urutan Prioritas Pengoperasian Pembangkit ... 28

Tabel 3.2 : Data Pembangkit di Sumatera Bagian Utara ... 30

Tabel 4.1 : Keadaan Pembangkit Pada Beban Puncak ... 39

ABSTRAK

Jaringan listrik konvensional yang digunakan saat ini memiliki beberapa kekurangan dalam pengoperasiannya. Jaringan listrik saat ini kurang memperhatikan efisiensi dalam pengoperasiaan pembangkit – pembangkit yang ada. Kekurangan yang lain adalah tidak adanya informasi aliran daya yang pasti serta kurang ekonomisnya biaya mulai dari pembangkitan sampai dengan penyaluran energi listrik. Dengan adanya kekurangan – kekurangan yang dimiliki sistem konvensional ini, maka sudah sebaiknya sistem kelistrikan saat ini menggunakan konsep smartgrid. Smartgrid merupakan sebuah penamaan terhadap sistem kelistrikan yang menggunakan perkembangan teknologi, sehingga nantinya didapatkan sistem yang baik, otomatis dan efisien dalam pengoperasiannya. Sebelum membangun sistem ini, maka perlu dibuat suatu rancangan sistem smartgrid yang menggunakan bantuan software.

Perencanaan smartgrid yang akan dirancang adalah sistem smartgrid jaringan listrik SUMBAGUT 150 kV. Dari percobaan yang dibuat dengan mengubah beberapa parameter daya beban, didapatkan persen rugi – rugi jaringan terkecil adalah pada keadaan 10% beban puncak yaitu sebesar 12,64% dari daya yang dibangkitkan dan hanya dua pembangkit yang beroperasi, sedangkan persen rugi – rugi terbesar pada jaringan adalah pada keadaan 95 % beban puncak yaitu sebesar 17,65% dari daya yang dibangkitkan. Dari percobaan tersebut juga didapatkan tegangan terendah yang terbaca pada bus beban gardu adalah sebesar 135,581 kV pada gardu Rantau Prapat dalam keadaan 95% beban puncak. Dari perencanaan dan percobaan yang dilakukan dalam tugas akhir ini, maka didapatkan sistem yang terotomatisasi dengan memperhatikan keefisienan dari segi pembangkitan dan keandalan dari segi tegangan.

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Jaringan listrik konvensional adalah jaringan listrik yang digunakan saat ini, dimana pada penggunaanya tidak terlalu memperhatikan efisiensi penggunaan energi listrik dan kualitas listrik yang diberikan kepada pelanggan. Beberapa masalah dan kelemahan yang dimiliki jaringan listrik konvensional adalah sebagai berikut :

1. Pembangkitan energi saat ini tidak memperhatikan keefisienan dalam

pengoperasiaan pembangkit – pembangkit yang ada.

2. Sistem kelistrikan saat ini tidak memiliki informasi aliran daya yang pasti.

3. Masyarakat sekarang membutuhkan catu daya dengan kualitas dan

ketersediaan yang tinggi.

4. Belum ekonomisnya mulai dari hal pembangkitan sampai penyaluran tenaga

listrik.

Dengan adanya kekurangan – kekurangan sistem konvensional saat ini, maka

sudah sebaiknya sistem kelistrikan saat ini menggunakan konsep Smartgrid.

Smartgrid merupakan suatu penamaan terhadap suatu sistem kelistrikan dengan

menggunakan kemajuan teknologi , sehingga nantinya didapatkan sistem yang baik dan efisien dalam pengoperasiannya. Ada beberapa hal yang menjadi tujuan dan

1. Mengetahui aliran daya secara cepat, dengan menggunakan komunikasi data yang cepat dan akurat.

2. Mengetahui secara langsung jumlah beban pelanggan, sehingga dapat

direncanakan besar pembangkitan daya yang harus dipenuhi.

3. Melakukan pengontrolan secara otomatis.

4. Dapat merencanakan optimasi terhadap jaringan listrik tersebut.

5. Adanya bagian human interface seperti SCADA, untuk melakukan

monitoring secara langsung dari sistem kelistrikan.

Smartgrid pertama kali dibangun di negara Amerika Serikat tepatnya di kota

Texas, dengan menggunakan smartmeter dan telah menggunakan komunikasi

nirkabel. Penggunaan smartgrid yang terbesar telah digunakan di Italia yang

dikerjakan oleh Enel S.p.A Italia pada tahun 2005. Proyek ini lebih dikenal dengan nama proyek telegestore yang digunakan untuk komersial dan sudah melayani 27

juta pelanggan. Konsep smartgrid ini juga dapat dibangun di Indonesia, agar sistem

kelistrikan di Indonesia semakin baik untuk kedepannya.

Ada beberapa gabungan sistem yang harus dimiliki smartgrid agar dapat

berjalan dengan baik, yaitu sistem telekomunikasi untuk komunikasi data, sistem kontrol untuk mengontrol setiap operasi dan sistem kelistrikan itu sendiri. Sebelum membuat sistem tersebut, maka perlu dilakukan perancangan sistem yang akan

dibuat nantinya . Dalam hal ini software sangat membantu untuk membuat desain

penulis akan menggunakan software simulink matlab untuk melakukan perancangan

dan simulasi dari sistem smartgrid tersebut.

Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana sistem tenaga listrik di Sumatera Bagian Utara ?

2. Bagaimana sistem kontrol dan apa saja yang dikontrol dari sistem kelistrikan

tersebut?

3. Bagaimana sistem telekomunikasi yang akan dibuat nantinya?

4. Bagaimana perancangan smartgrid atau aplikasi dari gabungan sistem yang

akan dibuat dalam bentuk simulasi agar menyerupai keadaan yang sebenarnya?

Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk merancang smartgrid

jaringan listrik untuk daerah Sumatera Bagian Utara 150 kV menggunakan simulasi, agar didapatkan nantinya sistem yang efisien dalam hal pembangkitan energi dan kualitas yang lebih baik.

Cakupan Masalah

Untuk membatasi materi yang akan dibicarakan pada tugas akhir ini, maka penulis perlu membuat batasan cakupan masalah yang akan dibahas. Hal ini diperbuat supaya isi dan pembahasan dari tugas akhir ini menjadi lebih terarah dan

dapat mencapai hasil yang diharapkan. Maka penulis membatasi penulisan Tugas Akhir ini kepada hal-hal sebagai berikut :

a) Tidak membahas mengenai penjadwalan generator (unit commitment), optimasi

aliran daya, economy dispatch dan optimasi penempatan kapasitor.

b) Pembangkit yang digunakan adalah pembangkit yang terhubung kepada jaringan

transmisi tanpa memperhatikan pemakaian pembangkit terdistribusi. Dalam hal ini juga, semua pembangkit dalam keadaan baik dan siap digunakan.

c) Sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara yang akan dianalisa dan dirancang

sistem smartgrid-nya .

d) Sistem komunikasi yang digunakan adalah sistem nirkabel ataupun satelit dengan

menggunakan jaringan internet.

Metode Penulisan

Metode yang diterapkan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Studi Literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan dan mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.

b. Pengambilan Data

Berupa pengambilan data, sebagai acuan parameter untuk simulasi dalam tugas akhir ini.

c. Perancangan Simulasi

d. Studi Analisis

Melakukan analisa pada kasus permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir.

Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran mengenai tulisan ini, secara singkat dapat diuraikan sistematika pembahasan sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan

Bab ini menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

Bab II Dasar Teori

Pada bab ini akan diuraikan mengenai teori mengenai sistem kelistrikan, sistem komunikasi dan sistem kontrol yang digunakan, serta teori mengenai

smartgrid jaringan listrik.

Bab III Perancangan Smartgrid Sistem Tenaga Listrik

Bab ini membahas mengenai bentuk, proses atau tahapan – tahapan dalam

perancangan sistem smartgrid jaringan listrik, menggunakan perangkat

lunak matlab.

Bab IV Pengujian dan Hasil Simulasi

Bab ini akan menguji hasil perancangan dari smartgrid jaringan listrik dan

membahas mengenai hasil yang didapatkan dari smargrid jaringan listrik

tersebut. Bab V Penutup

Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya.

BAB II

DASAR TEORI

Sistem Tenaga Listrik

Sekelompok pusat listrik dan pusat beban (Gardu Induk) yang dihubungkan satu sama lain oleh saluran transmisi dan melayani beban pada bagian sistem distribusi disebut dengan sistem tenaga listrik. Dalam sistem tenaga listrik terdapat beberapa analisis yang umumnya dilakukan, yaitu :

a) Analisis aliran daya. Analisis ini adalah untuk menganalisis sistem dalam

keadaan normal, untuk mendapatkan nilai tegangan, arus, aliran daya aktif dan reaktif pada sistem tenaga listrik dalam kondisi beban tertentu.

b) Analisis hubung singkat. Analisis ini adalah analisis yang mempelajari

pengaruh arus gangguan hubung singkat yang mungkin mengalir pada setiap cabang di dalam sistem (di jaringan distribusi, transmisi, trafo tenaga atau dari pembangkit) sewaktu gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi di dalam sistem tenaga listrik.

c) Analisis stabilitas sistem. Analisis ini adalah analisis yang mempelajari

keadaan sistem dimana terjadi pergeseran besaran listrik berupa frekuensi, tegangan dan arus pada beberapa pembangkit yang dihubungkan oleh jaringan sewaktu terjadi perubahan.

Studi Aliran Daya

Studi aliran daya merupakan studi untuk mempelajari aliran daya dalam suatu sistem tenaga listrik dari suatu titik ke titik yang lain. Tujuan dari studi ini dilakukan untuk perencanaan dan perancangan kondisi optimal dari sistem dan juga untuk perencanaan perluasan sistem ke masa yang akan datang.

Hasil yang diperoleh dari studi aliran daya dalam sistem tenaga listrik adalah :

a) Profil tegangan pada setiap gardu induk dan unit pembangkit dalam sistem

tenaga listrik.

b) Gambaran aliran daya yang terjadi dalam saluran transmisi, baik besar daya

aktif dan daya reaktif.

c) Besarnya daya yang dibangkitkan oleh setiap unit pembangkit.

d) Rugi – rugi dalam sistem.

Besaran – besaran yang ingin didapatkan melalui studi aliran daya, didapatkan pada tiap – tiap bus dalam sistem tenaga listrik. Dalam studi aliran daya terdapat pengklasifikasian bus ke dalam tiga jenis bus, antara lain

a) Bus referensi (slack bus)

Dalam bus referensi besar tegangan dan sudut fasa diketahui, dan merupakan sudut referensi bagi tegangan pada sistem tenaga listrik. Bus referensi berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) pada sistem. Biasanya bus yang dijadikan sebagai bus referensi adalah bus pembangkit yang terbesar.

b) Bus beban

Pada bus ini daya aktif dan daya reaktif diketahui, sedangkan tegangan dan sudut fasa tidak diketahui dan dihitung. Pada bus ini tidak terdapat unit pembangkit.

c) Bus generator

Pada bus ini daya aktif dan tegangan diketahui, sedangkan daya reaktif dan sudut fasa tegangan tidak diketahui dan harus dihitung. Bus generator

disebut juga controlled bus dimana pada bus ini pembangkit menyuplai

daya kepada beban lokal dan juga beban disepanjang saluran transmisi.

Jaringan Listrik Sumatera Bagian Utara

Jaringan listrik merupakan suatu sistem kelistrikan, yang dimulai dari pembangkitan sampai pada penyaluran listrik kepada pelanggan. Sumatera Bagian Utara terdiri dari dua provinsi, yaitu provinsi Nangroe Aceh Darussalam dan provinsi Sumatera Utara. Dimana kedua provinsi ini dijadikan dalam satu jaringan kelistrikan untuk saling berhubungan baik dalam bidang pembangkitan, maupun masalah penanganan beban.

Ada beberapa jenis pembangkit yang terdapat di SUMBAGUT, antara lain : PLTA, PLTU, PLTG, PLTGU, PLTD dan PLTP. Seluruh pembangkit akan saling terkoneksi untuk memenuhi permintaan beban yang ada di SUMBAGUT. Masalah permintaan beban tersebut harus direncanakan untuk jangka panjang maupun jangka pendek, agar nantinya seluruh permintaan beban benar – benar dapat terpenuhi. Pada saluran transmisi SUMBAGUT, tegangan yang digunakan adalah 150 kV dan pada

saluran distribusinya menggunakan tegangan 20 kV, serta frekuensinya adalah 50 Hz. Pada Lampiran 1, mengenai diagram satu garis pentransmisian energi SUMBAGUT, ditunjukkan pada gambar adanya 45 bus yang ada di SUMBAGUT yang terdiri dari bus generator dan bus beban.

Kelistrikan SUMBAGUT belakangan ini sering terjadi pemadaman bergilir yang dilakukan PLN, ini diakibatkan kekurangan daya dan tidak adanya energi cadangan

yang dimiliki SUMBAGUT sebagi backup, jikalau ada pembangkit yang harus

dinonaktifkan akibat harus mendapatkan perawatan maupun masalah perbaikan dan lain - lain. Masalah inilah yang muncul belakangan ini, sehingga sudah waktunya adanya perencanaan pembangunan pembangkit baru untuk memenuhi permintaan dan usaha untuk mengefektifkan penggunaan energi yang ada, agar tidak ada energi yang terbuang percuma secara berlebihan.

Pembangkit Tenaga Listrik

Pengiriman energi yang paling ekonomis, mudah dan aman adalah dengan mengirimkannya dengan menggunakan energi listrik. Enegi primer baik berbentuk bahan bakar, hidro, panas dan lain – lain diubah ke dalam bentuk energi listrik[1]. Pembangkit listrik konvensional yang ada saat ini antara lain[1] :

a. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

b. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

c. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

d. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

e. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)

Secara umum semua pembangkit energi listrik memiliki prinsip yang sama dalam menghasilkan energi listrik, dimana pembedanya adalah dalam proses mengubah energi awalnya (primer) ke dalam bentuk energi mekanis. Kemudian energi mekanis akan memutar turbin yang dikopel dengan generator dan dengan prinsip elektromagnetik, energi tersebut diubah ke dalam bentuk energi listrik. Namun ada beberapa jenis pembangkit yang tidak mengubah energi primer ke dalam energi mekanik, melainkan mengubahnya ke dalam bentuk kimia yang dapat menghasilkan energi listrik.

SUMBAGUT memiliki beberapa jenis pembangkit konvensional yang ada. Berikut ini akan dijelaskan dari jenis – jenis pembangkit tersebut :

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

PLTU adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta MFO (Marine Fuel Oil) untuk start up awal. Pada Tabel 2.1 ditampilkan PLTU yang ada di SUMBAGUT.

Tabel 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap di SUMBAGUT

NO NAMA

PEMBANGKIT LOKASI

JUMLAH

UNIT KAPASITAS

1 PLTU Sicanang Belawan,,Sumatera Utara 4 260 MW

2 PLTU Labuhan

Angin Sibolga ,Sumatera Utara 2 224 MW

Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG).

PLTG merupakan sebuah pembangkit energi listrik yang menggunakan peralatan/mesin turbin gas sebagai penggerak generatornya. Turbin gas dirancang dan dibuat dengan prinsip kerja yang sederhana dimana energi panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanis dan selanjutnya diubah menjadi energi listrik atau energi lainnya sesuai dengan kebutuhannya. Pada Tabel 2.2 ditampilkan PLTG yang terdapat di SUMABGUT.

Tabel 2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Gas di SUMBAGUT

NO NAMA

PEMBANGKIT LOKASI

JUMLAH

UNIT KAPASITAS

1 PLTG Paya Pasir Belawan , Sumatera Utara 5 90,482 MW

2 PLTG Glugur Glugur , Sumatera Utara 5 32,650 MW

Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU).

PLTGU merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Dalam operasinya, unit turbin gas dapat dioperasikan terlebih dahulu untuk menghasilkan daya listrik sementara gas buangnya berproses untuk menghasilkan uap dalam ketel pemanfaat gas buang. Kira-kira 6 (enam) jam kemudian, setelah uap dalam ketel uap cukup banyak, uap dialirkan ke turbin uap untuk menghasilkan daya listrik. PLTGU yang ada di Sumatera Utara adalah PLTGU sicanang yang memiliki 2 unit pembangkit dengan kapasitas 314,58 MW .

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).

PLTD adalah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai

mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator. PLTD yang ada di Sumatera Utara adalah PLTD TITI KUNING yang terletak di Titi kuning medan johor Medan. PLTD titi kuning memiliki 6 unit pembangkit dengan kapasitas 24,849 MW. Sementara PLTD di daerah Aceh adalah PLTD Leung Bata ditambah PLTD sewaan berkapasitas 197,7 MW dan juga PLTD Cot Trueng berkapasitas 19 MW.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).

PLTA adalah pembangkit listrik yang bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Kemudian energi listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik tersebut sampai kepada konsumen. Pada Tabel 2.3 ditampilkan PLTA yang ada di SUMBAGUT .

Tabel 2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Air di SUMBAGUT

NO NAMA PEMBANGKIT LOKASI JUMLAH

UNIT KAPASITAS

1 PLTA SIGURA-GURA Porsea , Sumatera Utara 4 286 MW

2 PLTA ASAHAN I Asahan , Sumatera Utara 2 180 MW

3 PLTA SIPANSIPAHORAS Sibolga , Sumatera Utara 2 50 MW

4 PLTA LAU RENUN Dairi , Sumatera Utara 2 82 MW

Smart Grid

Smartgrid adalah suatu konsep dimana pada umumnya bertujuan untuk

mengaplikasikan teknologi dan kemajuannya dalam bidang tenaga listrik untuk meningkatkan keandalan, meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya. Salah satu ciri dari smart grid adalah memungkinkan adanya aliran dua arah atas listrik dan informasi untuk menciptakan sebuah jaringan penyebaran energi listrik yang terdistribusi secara luas dan terotomasi [2]. Ada beberapa bagian penting

pembentukan suatu konsep smartgrid, yaitu [3] :

a. Bagian Sistem Tenaga

Bagian ini adalah bagian yang ingin dijadikan menjadi suatu konsep pintar dan otomatis. Dimana sistem tenaga listrik sudah menjadi suatu kebutuhan di jaman sekarang, sehingga peningkatan kualitas dan efisiensi dari sistem listrik ini harus diperhatikan . Bagian - bagian dari sistem tenaga listrik adalah pembangkit, pentransmisian dan pendistribusian sampai kepada konsumen.

b. Bagian Sistem Komunikasi

Bagian ini merupakan sistem yang digunakan untuk saling berkomunikasi, untuk saling menyampaikan dan menerima data oleh si operator dan peralatan listrik. Dalam konsep smart grid dibutuhkan sistem komunikasi yang cepat

dan akurat atau secara realtime , sehingga kontrol otomatis maupun manual

yang akan dilakukan nantinya akan berjalan dengan baik dan tepat.

c. Bagian Sistem Kontrol

Bagian sistem kontrol merupakan suatu bagian yang berfungsi untuk mengontrol operasi dari sistem tenaga listrik, dengan mempertimbangkan

suatu besaran maupun parameter dari sistem tenaga listrik. Sehingga dibuat suatu rencana operasi yang telah dikonsep dengan peralatan cerdas, dimana peralatan tersebut dapat dikontrol baik secara manual maupun otomatis.

Gabungan dari ketiga sistem ini akan menjadikan suatu sistem kelistrikan

dengan konsep smartgrid. Secara sederhana Gambar 2.1 menunjukkan diagram alir

dari sistem smartgrid .

Gambar 2.1 Diagram Alur Konsep Smartgrid Jaringan Tenaga Listrik

Secara umum ada beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari konsep smartgrid,

dalam sistem tenaga listrik, hal itu antara lain adalah :

1. Mengetahui aliran daya secara cepat, dengan menggunakan komunikasi data

yang cepat dan akurat.

2. Mengetahui secara langsung jumlah beban pelanggan, sehingga dapat

3. Melakukan pengontrolan secara otomatis .

4. Dapat merencanakan optimasi terhadap jaringan listrik tersebut.

5. Memiliki sistem proteksi yang handal dan baik.

6. Adanya bagian panel monitoring seperti SCADA, untuk melakukan

monitoring secara langsung dari sistem kelistrikan.

7. Dalam penggunaan pembangkit energi terbarukan, maka penggunaannya

dapat diatur dan dapat mengurangi efek emisi karbon dan lebih ramah lingkungan.

Komunikasi Data dan Jaringan Komputer

Sistem smartgrid adalah sistem yang mendukung terjadinya komunikasi dua

arah, yang bertujuan untuk monitoring dan melakukan pengontrolan jaringan listrik.

Sistem telekomunikasi jarak jauh dan cepat merupakan sistem yang dibutuhkan untuk menciptakan konsep ini. Dengan menggunakan komunikasi data yang didukung perangkat yang canggih dan cepat, maka informasi dapat dikirimkan dengan sebaik mungkin. Jaringan komputer merupakan pilihan terbaik untuk

menciptakan sistem komunikasi smartgrid jaringan listrik di Sumatera Bagian Utara.

a) Komunikasi Data

Komunikasi data adalah kegiatan untuk memindahkan informasi dari suatu tempat ke tempat yang lain, sehingga dibutuhkan suatu alat komunikasi untuk mendukung terjadinya proses tukar – menukar data tersebut. Berdasarkan cara

pengiriman pesan, komunikasi dibagi atas dua jenis, yaitu sistem satu arah (simplex)

dan sistem dua arah (duplex). Sistem satu arah merupakan sistem yang hanya

mengirimkan pesan, tanpa harus mendapat respon dari penerima pesan. Sedangkan sistem dua arah adalah sistem komunikasi yang mengirimkan pesan kepada penerima, dan penerima juga memberikan respon kepada pengirim pesan [4].

Komunikasi data yang baik dan benar, harus memiliki beberapa elemen yang dibutuhkan untuk melakukan komunikasi, elemen – elemen tersebut adalah sebagai berikut [5] :

• Source

Source merupakan peralatan yang menghasilkan data untuk nantinya

ditransmisikan.

• Transmitter

Transmitter adalah peralatan yang mengirimkan pesan dari sumber data,

dimana untuk pengiriman data jarak jauh biasanya data yang dihasilkan oleh sumber akan diubah ke dalam sinyal elektromagnetik, agar nantinya data tersebut dapat ditransmisikan melalui sistem transmisi tersebut.

• Transmission System

Transmission System adalah media transmisi yang digunakan untuk

menghubungkan antara sumber informasi sampai kepada tujuan pengiriman.

• Receiver

Receiver adalah peralatan yang menerima sinyal dari transmission system dan

mengubahnya ke dalam bentuk yang dapat dibaca atau dimengerti oleh peralatan penerima.

• Destination

Destination adalah peralatan yang menerima data dari receiver.

Source Transmitter Transmission

System Receiver Destination

Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Komunikasi Data

Gambar 2.2 menunjukkan secara sederhana bagaimana hubungan antara elemen – elemen yang mendukung komunikasi data. Dalam pengiriman data saat ini, pengiriman informasi juga dilakukan dengan cara mengubah sinyal analog

ke dalam bentuk sinyal digital yang biasanya berbentuk text code, seperti data

binary. Hal ini dilakukan karena sinyal digital memiliki keuntungan saat

ditransmisikan, yaitu karena sinyal digital berbentuk text code seperti angka

biner yang hanya terdiri dari 0 dan 1, sehingga sinyal digital tidak terlalu terpengaruh terhadap gangguan – gangguan pada saat pentransmisian data [5]. Alat yang mengubah sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital disebut dengan

codec atau yang sekarang banyak dikenal dengan nama modem.

Media transmisi juga merupakan elemen yang sangat penting dalam komunikasi. Media transmisi dibagi dua jenis, yaitu melalui kawat atau kabel dan tanpa kabel. Beberapa jenis media komunikasi menggunakan kawat, antara

lain kabel koaxial, twisted pair dan serat optik. Sedangkan untuk jenis tanpa

GHZ atau biasa disebut microwave frequencies. Peralatan yang mendukung

komunikasi wireless ini, antara lain antena, radio dan satelit.

b) Jaringan Komputer

Jaringan komputer merupakan gabungan dari beberapa komputer, yang dapat saling terhubung dan bertukar informasi dengan menggunakan suatu sistem komunikasi. Hal ini dilakukan agar dapat berkomunikasi baik dalam area yang besar maupun kecil dengan cepat , maupun penggunaan peralatan atau perangkat yang dapat digunakan secara bersama – sama. Bentuk dari jaringan ini disebut dengan topologi jaringan, dimana ada beberapa jenis topologi jaringan yang digunakan saat ini, antara lain :

a. Topologi Linear Bus

Topologi ini menghubungkan setiap komputer ke dalam suatu media transmisi yang biasanya menggunakan kabel. Seluruh informasi akan disalurkan melalui satu saluran transmisi, sehingga kemungkinan tabrakan informasi dapat terjadi pada jenis topologi ini.

b. Topologi Star

Topologi ini memiliki satu titik pusat yang disebut dengan hub atau router,

dimana seluruh komputer terhubung secara radial kepada hub. Semua

informasi akan melalui hub pertama kali agar sampai kepada komputer yang

lain. Topologi ini biasanya menggunakan kabel twisted pair, koaxial dan

c. Topologi Tree

Topologi ini merupakan kombinasi dari topologi linear bus dengan topologi star. Topologi ini terdiri dari beberapa topologi star yang dihubungkan dengan kabel utama untuk menghubungkan seluruh komputer.

d. Topologi Ring

Topologi ini biasanya membutuhkan hub khusus yaitu Multistation Acess

Unit dan adapter ethernet.

Jaringan komputer dapat dihubungkan oleh beberapa media transmisi, antara

lain kabel dan tanpa kabel. Jaringan ini dapat berupa LAN (local area network),

WAN (wide area network) dan jaringan internet. LAN biasanya digunakan pada area

yang kecil seperti sebuah gedung perkantoran, bedanya dengan jaringan WAN area jaringannya lebih luas daripada LAN. Sedangkan internet merupakan suatu jaringan

yang sangat luas, dimana bisa dikatakan gabungan dari beberapa personal computer

ataupun LAN yang dihubungan dalam satu jaringan WAN, kemudian beberapa

jaringan WAN tersebut dihubungkan satu sama lain. Pada jaman sekarang provider

komunikasilah yang memberikan layanan ini agar seluruh perangkat dapat terhubung.

Jaringan komputer menggunakan sebuah aturan prosedur komunikasi yang disebut dengan protokol. Protokol berfungsi untuk mengontrol komunikasi dan transfer data dari beberapa komputer yang tergabung di dalamnya. Suatu protokol secara umum terdiri dari tujuh lapisan, yang memiliki fungsi yang berbeda – beda, yaitu :

a. Lapisan pertama (Phisical) untuk mendefenisikan standart fisis jalur komunikasi, seperti arus, tegangan konektor dan teknik modulasi.

b. Lapisan kedua (Data Link) untuk membagi data ke dalam format paket yang

sudah ditentukan untuk dikirimkan nantinya.

c. Lapisan ketiga (Network) untuk menentukan alur pengiriman data dari sebuah

terminal ke terminal lainnya.

d. Lapisan keempat (Transport) untuk menjaga jalur komunikasi bebas

gangguan, serta memeriksa urutan data.

e. Lapisan kelima (Session) untuk menerjemahkan alamat pengirim dan

penerima, serta menentukan saat mengirim ataupun mengakhiri pengiriman.

f. Lapisan keenam (Presentation) untuk menerjemahkan data yang akan dikirim

ke dalam kode – kode yang telah ditetapkan.

g. Lapisan ketujuh (Aplication) untuk menangani penggunaan program utilitas

untuk jaringan komunikasi data.

Power Meter dan Remote Terminal Unit (RTU)

Power meter adalah peralatan listrik yang dapat mengukur dan menunjukkan

kualitas listrik, yaitu data tegangan, arus dan daya dari sistem yang diukur. Power meter ini akan mengubah sinyal analog besaran – besaran listrik ke dalam data yang dapat dibaca oleh sebuah perangkat komputer.

RTU adalah suatu alat yang terdiri dari suatu power meter yang dapat

memiliki aplikasi dalam hal menyimpan data dari event yang terjadi, dan juga memiliki aplikasi dalam sistem komunikasi. Pengoperasian sistem kontrol RTU hampir sama dengan pengaturan PLC (Programable Logic Control). Sehingga secara umum fungsi dari RTU adalah :

a. Telemetering untuk mengukur besaran – besaran listrik pada sistem atau

peralatan yang diukur.

b. Telesignal untuk memberikan informasi dari peralatan dan sistem, melalui

saluran komunikasi.

c. Telekontrol untuk melakukan pengontrolan terhadap peralatan – peralatan

yang dikontrol.

RTU Dalam konsep smartgrid, RTU merupakan alat yang paling dibutuhkan

dan memiliki beberapa fungsi, terutama dalam pengontrolan sehingga operasi dalam

konsep smartgrid dapat dilaksanakan dengan baik. Secara sederhana blok diagram

dari RTU sederhana adalah seperti gambar berikut ini :

Besaran listrik dideteksi oleh alat ukur, kemudian rectifier mengubah besaran tersebut dalam bentuk besaran yang lebih kecil. Kemudian mikrokontroler akan mengubah sinyal analog menjadi digital, agar nantinya data dapat ditransmisikan melalui sistem telekomunikasi yang ada [6].

BAB III

PERANCANGAN SMARTGRID SISTEM TENAGA LISTRIK

Skema Sistem Smartgrid

Dalam perancangan smartgrid sistem tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV ini,

ada beberapa sistem yang akan digabungkan dan akan menjalankan fungsinya masing – masing. Sistem tersebut antara lain adalah sistem tenaga listrik, sistem

komunikasi dan sistem kontrol. Selain itu sistem smartgrid ini juga memiliki panel

monitoring, yang menunjukkan besar daya beban, tegangan dan arus pada tiap – tiap

gardu beban. Gambar 3.1 akan menunjukkan gambaran dari smartgrid sistem tenaga

listrik.

Gambar 3.1 menjelaskan bahwa terdapat satu pusat data dan kontrol, untuk seluruh operasi kelistrikan yang ada. Seluruh pembangkit dilengkapi dengan RTU

(Remote Terminal Unit), yang digunakan sebagai pengukur besaran – besaran listrik

dan pengontrol operasi yang ada di dalam pembangkit. Kemudian pada gardu –

gardu induk dipasang sebuah Power Meter, yang berfungsi untuk membaca

tegangan, arus dan daya beban setiap gardu. Setiap RTU dan Power Meter akan

terhubung kepada pusat data, yaitu komputer yang berada pada setiap gardu ataupun pembangkit. Dimana disinilah didapatkan data seluruh beban dan pembangkit yang nantinya akan dikirimkan kepada Pusat data dan kontrol, kemudian informasi tersebut akan ditunjukkan dalam Panel Monitoring yang berada pada pusat data dan kontrol.

Perancangan Sistem Komunikasi

Sistem komunikasi dalam smartgrid digunakan untuk mendapatkan informasi

aliran daya dari setiap pembangkit dan gardu secara cepat dan tepat. Sistem komunikasi juga digunakan untuk menyampaikan sinyal kontrol dalam pengontrolan operasi sistem tenaga listrik. Informasi setiap gardu dan pembangkit dapat digunakan untuk monitoring kualitas listrik operasi sistem tenaga listrik SUMBAGUT. Selain untuk monitoring dan kontrol, informasi tersebut juga dapat digunakan untuk rencana ke depan dalam pelayanan listrik yang jauh lebih baik.

Sistem komunikasi yang akan digunakan adalah menggunakan jaringan komputer, yaitu internet. Hal ini dengan pertimbangkan akibat luasnya area seluruh jaringan listrik yang dimiliki SUMBAGUT. Perangkat yang akan digunakan untuk

membangun sistem komunikasi ini adalah berupa komputer yang memiliki terhubung dengan jaringan internet.

Dalam hal ini protokol dari jaringan internet ini sangat berpengaruh terhadap jalannya sistem komunikasi yang akan dibuat. Pada umumnya sistem operasi yang dimiliki oleh suatu perangkat komputer, sudah memiliki protokol jaringan masing – masing. Perencanaan protokol yang akan digunakan adalah protokol TCP/IP

(Transmission Control Protokol / Internet Protocol) dengan transport layer UDP

(User data Protocol), dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. TCP/IP adalah protokol yang dirancang untuk melingkupi area antar jaringan

yang besar pada hubungan area jaringan yang luas[4].

2. UDP bersifat connection-less oriented, yang berarti pesan atau informasi

yang akan dikirimkan, tanpa harus melalui proses konfirmasi antar komputer yang akan bertukar informasi. Ini cocok pada smartgrid jaringan listrik yang memiliki sistem monitoring yang melakukan pertukaran data yang berubah – ubah setiap waktu. UDP juga merupakan jenis protokol yang mengutamakan

kecepatan yang biasanya digunakan pada fasilitas realtime[7].

3. UDP biasanya digunakan ketika jumlah data yang akan ditransfer kecil[4].

TCP/IP merupakan pengembangan jaringan yang dilakukan oleh DARPA agen Amerika Serikat. TCP/IP merupakan protokol yang hanya memiliki empat lapisan,

yaitu : Aplikasi, Transport, Internet dan Interface jaringan (physical layer), lapisan

umumnya dimiliki oleh protokol adalah lapisan internet (IP), yang berfungsi untuk

pembuatan alamat, pengepakan data dan pencarian arah (routing).

UDP merupakan bagian lapisan transport dari protokol TCP/IP, dimana UDP

akan membuat komunikasi yang bersifat connection-less oriented. Pesan – pesan

yang akan dikirimkan melalui protokol UDP akan dilakukan pengepakan, setelahnya

akan dikirimkan ke dalam lapisan IP, yang menambahkan header IP. Kemudian

untuk memastikan pesan yang akan dikirim akan sampai, maka sebuah lapisan aplikasi harus menyediakan alamat IP dan nomor UDP port dari komputer pusat yang akan dikirimkan pesan dan begitu juga sebaliknya dari komputer pusat kepada

komputer client. Seluruh data akan dikirimkan dan diterima melalui lapisan interface

jaringan internet dengan menggunakan modem.

Perancangan Sistem Kontrol dan Automasi

Pada perancangan sistem kontrol dan automasi, sistem kontrol yang akan dibuat adalah sistem kontrol terhadap pembangkit – pembangkit yang akan beroperasi untuk menyuplai daya kepada beban – beban di seluruh jaringan listrik. Perangkat dan peralatan yang akan digunakan dalam sistem kontrol ini adalah perangkat komputer

dan RTU (remote terminal unit). Dimana perangkat – perangkat ini akan saling

berhubungan dan berkomunikasi untuk mengoperasikan pembangkit yang akan dijalankan.

Cara kerja dan pengaturan RTU dalam pengontrolan, hampir sama dengan

penggunaan PLC (Programable Logic Control). Dimana RTU akan memberikan

sinyal kontrol terhadap pembangkit, apabila parameter – parameter yang menjadi acuan RTU sudah sesuai dengan yang diperintahkan. Parameter – parameter yang menjadi acuan pengoperasian dari pembangkit ada dua macam, yaitu berdasarkan daya beban dan berdasarkan batas tegangan yang dianjurkan.

Secara sederhana penjabaran dari sistem kontrol smartgrid jaringan listrik

SUMBAGUT 150 kV adalah sebagai berikut :

1. Setiap pembangkit memiliki skala prioritas dalam pembangkitan, dimana

pertimbangan ini berdasarkan waktu start pembangkit, biaya pengoperasian

pembangkit dan jumlah daya yang dapat dibangkitkan.

2. Data seluruh beban dari setiap gardu yang disampaikan kepada pusat data

dan kontrol, akan disampaikan juga kepada setiap pembangkit.

3. Data seluruh tegangan dari setiap gardu yang disampaikan kepada pusat

4. Setiap RTU pada pembangkit di-setting apabila data beban menunujukkan

besar tertentu, yang sesuai dengan setting-an dari RTU, maka RTU akan

memberi sinyal agar pembangkit beroperasi.

5. Data tegangan yang dikirimkan juga kepada RTU setiap pembangkit, juga

mempengaruhi pengoperasian pembangkit dan tetap berjalan sesuai skala prioritas. Jika data tegangan menunjukkan kurang dari batas tegangan yang

di-setting pada RTU, maka pembangkit yang berikutnya akan beroperasi.

Pembangkit memiliki skala prioritas dalam penyalaannya, ini

dipertimbangkan oleh beberapa faktor yang dijelaskan pada Lampiran 3. Tabel 3.1 menunujukkan urutan pengoperasian generator berdasarkan prioritas penyalaan :

Tabel 3.1 Urutan Prioritas Pengoperasian Pembangkit

NO. URUTAN

PRIORITAS NO BUS GARDU NAMA PEMBANGKIT

1 10 Belawan PLTGU BELAWAN

2 10 Belawan PLTU BELAWAN

3 45 Labuhan Angin PLTU LABUHAN ANGIN

4 2 Sigli PLTU Nagan R

5 20 Berastagi PLTP SIBAYAK

6 35 Kuala tanjung INALUM

7 13 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR

8 16 Glugur PLTG GLUGUR

9 43 Sipansipahoras 1 PLTA SIPANSIPAHORAS 1

10 44 Sipansipahoras 2 PLTA SIPANSIPAHORAS 2

11 21 Renun PLTA RENUN

Sambungan Tabel 3.1

NO. URUTAN

PRIORITAS NO BUS GARDU NAMA PEMBANGKIT

13 1 Banda Aceh PLTD Leung Bata

14 4 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng

15 13 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR SEWA

16 4 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng Sewa

17 1 Banda Aceh PLTD Leung Bata Sewa

Perancangan Smartgrid Sistem Tenaga Listrik

Sistem jaringan listrik SUMBAGUT yang akan digunakan adalah jaringan listrik yang sudah ada. Dimana pada tugas akhir ini jaringan listrik SUMBAGUT 150 kV

akan disimulasikan ke dalam software simulink matlab. Parameter dan data – data

yang didapatkan dari PLN pada tanggal 28 Oktober 2013, data yang dibutuhkan dalam simulasi ini adalah, sebagai berikut :

1. Diagram satu garis jaringan transmisi SUMBAGUT 150 kV.

Diagram satu garis merupakan diagram yang menunjukkan letak dari suatu pembangkit, gardu dan beban dan hubungannya masing – masing dalam suatu jaringan listrik. Dalam Lampiran 1, akan ditunjukkan diagram satu garis dari saluran transmisi SUMBAGUT 150 kV.

2. Data pembangkit,

Data pembangkit berupa data kapasitas yang dimiliki setiap pembangkit. Data pembangkit di-SUMBAGUT pada jaringan transmisi 150 kV akan ditampilkan pada tabel 3.2 .

Tabel 3.2 Data Pembangkit di Sumatera Bagian Utara

NO BUS NAMA Pembangkit Kapasitas

(MW)

1 PLTD LEUNG BATA 49,82

1 PLTD LEUNG BATA SEWA 147,88

2 PLTU NAGAN R 200

4 PLTD COT TRUENG 8

4 PLTD COT TRUENG SEWA 11

10 PLTU BELAWAN 260

10 PLTGU BELAWAN 585,9

13 PLTG PAYA PASIR 90

13 PLTG PAYA PASIR SEWA 122,5

16 PLTG GLUGUR 11

18 PLTD TITI KUNING 12,5

20 PLTP SIBAYAK 10

21 PLTA RENUN 80

43 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 33

44 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 17

45 PLTU LABUHAN ANGIN 140

35 KUALA TANJUNG (INALUM) 90

3. Panjang saluran transmisi.

Data ini merupakan data panjang saluran yang menghubungkan antara gardu – gardu dan pembangkit di SUMBAGUT 150 kV. Data panjang saluran transmisi ini ditampilkan pada Lampiran 3.

4. Besar impedansi saluran transmisi SUMBAGUT.

Data ini berupa data impedansi dari setiap saluran, baik itu resistansi, induktansi dan kapasitansi dari setiap saluran transmisi. Data ini ditampilkan pada Lampiran 3.

5. Data daya beban setiap gardu

Data ini berupa data beban maksimum dari setiap bus beban pada tanggal 08 maret 2013. Data daya beban berupa daya aktif dan daya reaktif setiap bus beban jaringan 150 kV, yang ada di SUMBAGUT. Keadaan beban SUMBAGUT akan ditunjukkan pada grafik di bawah ini. Bidang horizontal pada Gambar 3.3 merupakan penomoran untuk gardu – gardu yang ada di SUMBAGUT, yang ditunjukkan pada Lampiran 3.

Seluruh data ini akan digunakan sebagai parameter dalam simulasi untuk mendapatkan aliran daya pada jaringan listrik. Dengan mendapatkan aliran daya ini maka data tegangan, arus dan daya pada setiap gardu akan didapatkan. Data setiap

gardu dan pembangkit akan dibaca suatu alat yang bernama smartmeter, baik itu

power meter ataupun RTU. Alat ini digunakan agar nantinya data dan informasi yang

didapatkan dapat dikirimkan melalui jaringan komputer. Kemudian seluruh sistem yang sudah dirancang, akan disatukan menjadi sebuah sistem untuk mendapatkan

sistem smartgrid jaringan listrik. Gambar 3.3 menunjukkan diagram alir dari

BAB IV

PENGUJIAN DAN HASIL SIMULASI

Tampilan Sistem Smartgrid dan Panel Monitoring

Simulasi dengan simulink matlab dilakukan dengan beberapa gabungan sistem seperti yang sudah dibahas pada bab – bab sebelumnya, yaitu sistem listrik, komunikasi dan sistem kontrol. Dalam sistem kelistrikan pada simulink terdapat beberapa komponen yang digunakan, antara lain generator, bus, beban, saluran transmisi dan alat ukur listrik. Tampilan sistem kelistrikan SUMBAGUT 150 kV dalam simulink akan ditunjukkan pada Lampiran 1.b .

Sistem komunikasi di dalam simulink ini, terdiri dari beberapa komponen

penting, antara lain adalah smartmeter, analog to digital converter (ADC) yaitu

komputer dan alat penghubung ke jaringan internet. Gambar 4.1 merupakan komponen sistem komunikasi yang terdapat pada bagian bus beban yang terdiri dari

smartmeter, ADC dan sebuah port komunikasi penghubung ke jaringan internet

untuk mengirimkan informasi kepada pusat data dan monitoring.

Gambar 4.2 merupakan komponen sistem komunikasi pada bus generator,

dimana terdapat RTU yaitu control dan juga port komunikasi yang menghubungkan

ke dalam jaringan internet untuk mengirimkan dan menerima informasi. Pada pusat data dan monitoring terdapat port komunikasi untuk menerima informasi dari setiap pembangkit dan juga mengirimkan data kepada sistem kontrol pada pembangkit.

Gambar 4.2 Sistem Komunikasi Pada Bus Generator

Sistem kontrol yang terdapat dalam simulasi terdiri dari beberapa komponen,

seperti gerbang logika, relay dan pengirim data yang digabungkan dalam satu block

subsystem control. Gambar 4.3 merupakan sistem kontrol pada bus generator dan

beberapa komponen yang dijadikan block subsytem.

Panel monitoring merupakan sebuah panel yang dibangun, untuk menampilkan data – data dari setiap gardu maupun pembangkit. Data – data itu diantaranya adalah besar tegangan, arus, daya aktif daya reaktif dan indikator yang menunjukkan beroperasinya suatu pembangkit. Melalui panel monitoring ini, maka seluruh gardu

dan pembangkit akan dapat diamati secara realtime.

Gambar 4.4 menunjukkan tampilan data yang ditunjukkan oleh beberapa gardu yang terdapat pada panel monitoring. Pada panel gardu ini, ditunjukkan data tegangan pada bus beban, arus pada bus beban, kemudian daya aktif dari beban keseluruhan gardu tersebut dan daya reaktif beban gardu.

Gambar 4.4 Tampilan Data Gardu Pada Panel Monitoring

Gambar 4.5 menunjukkan tampilan data yang ditunjukkan oleh beberapa pembangkit yang terdapat pada panel monitoring. Pada panel pembangkit ini, ditunjukkan data tegangan pada bus generator, arus pada bus generator, kemudian daya aktif dan daya reaktif yang ditopang bus generator, serta lampu indikator penanda bahwa pembangkit sedang beroperasi atau tidak. Lampu merah menandakan

pembangkit sedang tidak beroperasi dan lampu hijau menandakan bahwa pembangkit sedang beroperasi.

Gambar 4.5 Tampilan Data Pembangkit Pada Panel Monitoring

Tampilan panel monitoring secara keseluruhan akan ditampilkan dalam Lampiran 4, yang menunjukkan panel untuk mengamati gardu dan untuk mengamati pembangkit.

Pelaksanaan Sistem Kontrol untuk Optimasi Daya dan Tegangan

Simulasi smartgrid dijalankan sesuai dengan sistem kontrol yang dijelaskan

pada bab sebelumnya. Dimana untuk menunjukkan apakah sistem berjalan dengan baik, maka akan dibuat percobaan dengan mengubah parameter daya beban pada setiap gardu. Kemudian akan diamati apakah sistem kontrol berjalan dengan baik untuk sesuai dengan parameter daya dan parameter tegangan.

Untuk masalah optimasi penggunaan daya, sudah dijelaskan pada bab sebelumnya. Sistem kontrol dalam optimasi tegangan, direncanakan menggunakan pengontrolan terhadap kapasitor. Penggunaan kapasitor adalah kepada bus beban

yang mendapatkan tegangan yang tidak sesuai standard, yaitu dibawah 10% tegangan nominal, dimana keadaan bus pada beban puncak dan seluruh pembangkit sudah beoperasi . Penempatan kapasitor adalah pada gardu beban, bukan pada saluran transmisi, ini dikarenakan adanya pertimbangan sebagai berikut :

1. Sulitnya konstruksi kapasitor dan kontrol pada saluran transmisi 150 kV.

2. Pengontrolan pada gardu lebih mudah, karena sudah adanya jaringan internet

pada setiap gardu.

3. Suplai tegangan untuk RTU dalam pengontrolan kapasitor pada gardu lebih

mudah didapatkan. Sedangkan pada saluran harus menyediakan transformator khusus untuk mendapatkan suplai tegangan yang sesuai dengan RTU dan sistem kontrol lainnya.

Setelah selesai dari tahap perancangan, maka simulasi dijalankan untuk mendapatkan data – data tegangan tiap gardu, data daya beban dan data pembangkit yang beroperasi. Berdasarkan data beban yang didapatkan dari PLN, maka simulasi dilakukan pada beban - beban berurut dari 10%, 20%, 30%, 40% sampai dengan 100% beban puncak. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem berjalan dengan baik dan mengetahui keaadaan sistem jika daya beban berubah – ubah.

Data pembangkit dan gardu pada berbagai jenis beban, seperti yang dijabarkan sebelumnya akan ditampilkan pada Lampiran 5. Tabel 4.1 menunjukkan pada beban puncak seluruh pembangkit telah beroperasi namun masih ada gardu yang mendapat tegangan di bawah standard. Untuk mengoptimalkan tegangan pada setiap bus beban,

maka sebuah kapasitor pintar ditempatkan pada Gardu Kisaran. Penempatan pada gardu Kisaran dikarenakan adanya penurunan tegangan yang derastis, yaitu pada gardu Kuala Tanjung bus beban menunjukkan tegangan pada 149,996 kV, namun pada gardu Kisaran bus beban menunjukkan tegangan pada 139,683 kV, sehingga pada gardu Rantau Prapat tegangan pada bus beban hanya mencapai 134,842 kV.

Tabel 4.1 Keadaan Pembangkit Pada Beban Puncak

NO. BUS NAMA Pembangkit Keadaan

10 PLTD LEUNG BATA ON

10 PLTD LEUNG BATA SEWA ON

45 PLTU NAGAN R ON

2 PLTD COT TRUENG ON

20 PLTD COT TRUENG SEWA ON

35 PLTU BELAWAN ON

13 PLTGU BELAWAN ON

16 PLTG PAYA PASIR ON

25 PLTG PAYA PASIR SEWA ON

43 PLTG GLUGUR ON

44 PLTD TITI KUNING ON

21 PLTP SIBAYAK ON

18 PLTA RENUN ON

1 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 ON

4 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 ON

13 PLTU LABUHAN ANGIN ON

4 KUALA TANJUNG (INALUM) ON

Pemilihan besar kapasitor yang akan digunakan pada gardu Kisaran adalah sebagai berikut ini :

• Data Saluran Gardu Kisaran ;

Q = 240135903 VAR

S = ���2 ₊ ��2 _(4.1)

S = √110000738 2 _{+ 2401359032}

= 264131433,7 VA

Cos φ = ( P / S ) (4.2)

= 110000738 / 264131433,7

= 0,416

φ1 = 65,5 0

• Untuk pengoptimalan tegangan, kita memilih Cosφ = 0,8 maka :

Untuk Cosφ = 0,8 maka φ2 = 36,870

(tan φ1 - tan φ2) = 2,194 - 0,75 = 1,444

Qc = W x (tan φ1 - tan φ2) (4.3)

= 78151883,27 x 1,444 = 112851319,4 VAR

• Untuk besar kapasitor yang dibutuhkan adalah :

C =

������������ �� (������ ��1 −������

��2)

2.��.��.��2

(4.4)

78151883,27��(1,444)

C =

2.3,14.50. 1500002

112851319,4 C =

2��3,14��50��2,25��1010

112851319,4 C =

706,5��1010

=

112851319,4

Dengan penggunaan kapasitor pada gardu Kisaran , maka dalam keadaan beban puncak seluruh bus beban mendapatkan tegangan yang sesuai dengan standard yang ditentukan. Data daya beban dan tegangan pada beban puncak ditampilkan dalam Lampiran 5. Bus beban pada gardu Rantau prapat yang tadinya mendapatkan tegangan sebesar 134,842 kV menjadi 139,041 kV.

Analisa Daya dan Tegangan Pada Simulasi

Dalam simulasi smartgrid SUMBAGUT 150 kV, dilakukan percobaan dengan

berbagai besar daya beban, untuk menunjukkan apakah smartgrid dapat berjalan

dengan baik. Data daya pembangkit, akan dianalisa berapa daya yang berlebih saat

penggunaan sistem smartgrid tersebut dalam keadaan beban tertentu. Data tegangan

juga akan menunjukkan, apakah sistem dapat dikatakan berjalan dengan kualitas yang baik. Tabel 4.2 akan ditunjukkan besar daya yang dihasilkan pembangkit untuk variasi besar daya beban, mulai dari 10% sampai dengan beban puncak (100%).

Tabel 4.2 Data Daya Pembangkitan dan Daya Beban

N O

% Beban Max

Daya Beban Daya Terpasang Losses

% Losses Aktif (MW) Reaktif (MVAR Aktif (MW) Reaktif (MVAR) Aktif (MW) Reaktif (MVAR

1 10% 243,77 179,15 216,42 480,49 27,35 301,35 12,63%

2 20% 493,35 363,93 425,29 661,73 68,05 297,79 16,001%

3 30% 745,54 553,41 643,08 1263,53 102,46 710,12 15,93%

4 40% 987,56 730,52 846,92 1687,58 140,64 957,05 16,60%

5 50% 1226,4 904,09 1046,9 2110,68 179,49 1206,59 17,15%

6 60% 1472,9 1086,32 1254,7 2620,9 218,1 1534,6 17,38%

7 70% 1735,0 1287,4 1479,7 2794,05 255,37 1506,7 17,25%

8 80% 1977,7 1464,5 1684,3 3193,7 293,42 1729,18 17,42%

9 90% 2218,4 1639,98 1886,8 3591,96 331,51 1951,9 17,56%

10 95% 2338,1 1727,2 1987,3 3790,4 350,84 2063,2 17,65%

Pada Tabel 4.2 ditunjukkan besar daya yang dihasilkan oleh pembangkit dalam berbagai keadaan beban. Terlihat juga bahwa daya terpasang tidak sama besar dengan daya beban pada setiap gardu, ini disebabkan adanya rugi – rugi daya yang terjadi pada saluran. Terpenuhinya daya beban pada setiap bus beban, ditandai dengan terpenuhinya standard tegangan pada setiap bus beban. Namun pada beban puncak, sistem harus menggunakan kapasitor karena kurangnya daya yang dibangkitkan untuk memenuhi permintaan beban. Pada Lampiran 5, akan ditunjukkan besar tegangan pada keadaan penggunaan kapasitor dan tegangan tanpa menggunakan kapasitor dalam keadaan beban puncak.

Pada keadaan 10% beban puncak, hanya terdapat 2 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 216,42 MW. Gambar 4.6 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 10% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 137,52 kV.

Pada keadaan 20% beban puncak, hanya terdapat 5 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 425,29 MW. Gambar 4.7 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 20% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 138,943 kV.

Gambar 4.7 Profil Tegangan Bus Beban pada 20% Beban Puncak

Pada keadaan 30% beban puncak, hanya terdapat 7 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 643,08 MW. Gambar 4.8 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 30% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 144,191 kV.

Gambar 4.8 Profil Tegangan Bus Beban pada 30% Beban Puncak

Pada keadaan 40% beban puncak, hanya terdapat 7 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 846,92 MW. Gambar 4.9 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 40% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 142,214 kV.

Pada keadaan 50% beban puncak, hanya terdapat 7 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 1046,92 MW. Gambar 4.10 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 50% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 140,252 kV.

Gambar 4.10 Profil Tegangan Bus Beban pada 50% Beban Puncak

Pada keadaan 60% beban puncak, hanya terdapat 11 pembangkit yang beroperasi dari seluruh pembangkit yang ada. Secara lebih terperinci ditunjukkan

Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 1254,73 MW. Gambar 4.11 merupakan

grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 60% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 138,796 kV.

Gambar 4.11 Profil Tegangan Bus Beban pada 60% Beban Puncak

Pada keadaan 70% beban puncak, seluruh pembangkit beroperasi. Secara

lebih terperinci ditunjukkan Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 1479,7 MW.

Gambar 4.12 merupakan grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 70% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 139,321 kV.

Pada keadaan 80% beban puncak, seluruh pembangkit beroperasi. Secara

lebih terperinci ditunjukkan Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 1684,3 MW.

Gambar 4.13 merupakan grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 80% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 137,788 kV.

Gambar 4.13 Profil Tegangan Bus Beban pada 80% Beban Puncak

Pada keadaan 90% beban puncak, seluruh pembangkit beroperasi. Secara

lebih terperinci ditunjukkan Lampiran 5 dengan daya terpasang sebesar 1868,8 MW.

Gambar 4.14 merupakan grafik tegangan setiap gardu dalam keadaan beban 90% beban puncak, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 136,302 kV.

Gambar 4.14 Profil Tegangan Bus Beban pada 90% Beban Puncak

Pada keadaan 100% beban puncak, seluruh pembangkit yang ada sudah beroperasi. Namun karena kurangnya daya yang dapat dibangkitkan untuk menanggulangi beban yang ada di SUMBAGUT, mengakibatkan terdapat tegangan yang tidak mencapai standard pada gardu Rantau Prapat. Penggunaan kapasitor pada gardu Kisaran menjadi solusi yang digunakan untuk menanggulangi hal ini. Pemilihan penempatan kapasitor pada gardu Kisaran sudah dijelaskan pada bab sebelumnya. Pada Gambar 4.15 menunjukkan grafik tegangan dalam keadaan 100% beban puncak dengan penggunaan kapasitor, terlihat bahwa semua bus beban pada gardu mendapatkan tegangan yang sesuai standard. Tegangan tertinggi yang terdapat pada bus beban adalah 149,999 kV dan tegangan terendah yang terdapat pada bus beban adalah 139,041 kV.

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan sistem smartgrid jaringan listrik SUMBAGUT

150 kV, maka penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada percobaan 10 % beban puncak terdapat terdapat 2 pembangkit yang

beroperasi . Sedangkan pada percobaan 20 % beban puncak terdapat 5 pembangkit yang beroperasi.

2. Pada percobaan 30 % - 50% beban puncak terdapat terdapat 7 pembangkit

yang beroperasi . Sedangkan pada percobaan 60 % beban puncak terdapat terdapat 11 pembangkit yang beroperasi.

3. Pada percobaan 70% - 100% beban puncak seluruh pembangkit beroperasi

untuk melayani beban.

4. Penggunaan kapasitor pada gardu Kisaran sebesar 112851319,4 VAR dalam

keadaan 100% beban puncak, dapat menanggulangi keadaan tegangan yang di bawah standard pada gardu Rantau Prapat, yaitu dari 134,842 kV menjadi 139,041 kV.

5. Tegangan terbesar gardu dalam percobaan sistem smartgrid, dalam berbagai

besar daya beban adalah 149,999 kV pada bus generator dan tegangan terkecil adalah 135,581 kV pada gardu Rantau Prapat pada keadaan 95% beban puncak.

6. Melalui rancangan prioritas penggunaan pembangkit smartgrid jaringan listrik Sumatera Bagian Utara, didapatkan persen rugi – rugi terbesar pada jaringan adalah pada keadaan 95 % beban puncak yaitu sebesar 17,65% dari daya yang dibangkitkan, sedangkan persen rugi – rugi jaringan terkecil adalah pada keadaan 10 % beban puncak yaitu sebesar 12,64% dari daya yang dibangkitkan.

Saran

Adapun saran dalam tugas akhir ini adalah :

1. Untuk penelitian berikutnya penggunaan sistem smartgrid dapat digunakan

juga dalam jaringan distribusi, untuk menghasilkan sistem yang efisien dan terkendali, dimana dengan menyangkut pautkan juga penggunaan pembangkit terdistribusi dan energi terbarukan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zuhal, 1986. Dasar Tenaga Listrik, cetakan ketiga, terbitan kedua, Penerbit

ITB, Bandung.

[2] Atmaja, Tinton Dwi dan Dadan Ridwan Saleh. 2011, Cloud Computing untuk

Mendukung Aplikasi Smart Grid. e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)

Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia Bandung, 14-15 juni 2011 .

[3] Muqorobin, Anwar , Pingkan Andrea Logahan dan Muhammad Ikhsan.

2011, Smart Grid untuk Jaringan Listrik Masa Depan. Pasca Sarjana Teknik

Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung.

[4] Sugiono, Djoko. 2013 , Komunikasi Data & Interface. Kementrian Pendidikan

dan Kebudayaan, Malang : vedcmalang .

[5] Stallings, William. 2007 , Data and Computer Communications. Eight Edition

Upper Saddle River, New Jersey.

[6] Iskandar, Dadang . 2011, Sistem Informasi Gardu Induk dan Gardu distribusi

PLN. Seminar Nasional Informatika 2011 (semnasIF2011) ISSN : 1979-2328

UPN “Veteran” Yogyakarta , 2 Juli 2011 .

[7] Supriyanto. 2013 , Jaringan Dasar 2. Kementrian Pendidikan dan

Kebudayaan, Malang : vedcmalang .

LAMPIRAN 1

Sistem Kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV

1.a) One Line Diagram Sistem Kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV

10.Area Berastagi dan Renun

14.Area Gunung Para

18.Area KIM

22.Area Kisaran dan Aek Kanopan

26.Area Labuhan Angin

LAMPIRAN 3

Tabel 1. Prioritas Pengoperasian Pembangkit [8]

NO NAMA Pembangkit Sewa /

Tidak (1)

Waktu

Start (2) Biaya Operasi (3)

Jumlah

Daya (4) Prioritas

1 PLTD LEUNG BATA Tidak Cepat 5 -10 menit Mahal 49,82 13

2 PLTD LEUNG BATA SEWA Sewa / Cepat 5 -10 menit Mahal 147,88 17

3 PLTU NAGAN R Tidak Lamban 6 - 8 Jam Mahal 200 4

4 PLTD COT TRUENG Tidak Cepat 5 -10 menit Mahal 8 14

5 PLTD COT TRUENG SEWA Sewa / Cepat 5 -10 menit Mahal 11 16

6 PLTU BELAWAN Tidak Lamban 6 - 8 Jam Mahal 260 2

7 PLTGU BELAWAN Tidak Lamban 6 - 8 Jam Mahal 585,9 1

8 PLTG PAYA PASIR Tidak 15 - 30 menit Mahal 90 7

9 PLTG PAYA PASIR SEWA Sewa / 15 - 30 menit Mahal 122,5 15

10 PLTG GLUGUR Tidak 15 - 30 menit Mahal 11 8

11 PLTD TITI KUNING Tidak Cepat 5 -10 menit Mahal 12,5 12

12 PLTP SIBAYAK Tidak Cepat 5 -10 menit Murah 10 5

13 PLTA RENUN Tidak Cepat 5 -10 menit Murah 80 11

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 Tidak Cepat 5 -10 menit Murah 33 9

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 Tidak Cepat 5 -10 menit Murah 17 10

16 PLTU LABUHAN ANGIN Tidak Lamban 6 - 8 Jam Mahal 140 3

KETERANGAN :

1.Menggunakan pembangkit sendiri terlebih dahulu, untuk mengurangi biaya

2.Lebih mengutamakan pemakaian pembangkit yang memiliki waktu start yang lama

3.Menggunakan pembangkit yang biaya operasinya murah

4.Mempertimbangkan daya pembangkitan

LAMPIRAN 4

Tabel 1. Data Beban Sumatera Bagian Utara

NO NAMA BUS JENIS BUS BEBAN MW MVAR

1 Banda aceh Bus generator 96 72

2 Sigli Bus generator 48 36

3 Bireun Bus beban 48 36

4 Lhokseumawe Bus generator 48 36

5 Idie Bus beban 24 18

6 Langsa Bus beban 24 18

7 Tualang cut Bus beban 24 18

8 Pangkalan brandan Bus beban 48 36

9 Binjai Bus beban 96 72

10 Belawan Bus generator 0 0

11 Labuhan Bus beban 73,2 54,9

12 Lamhotma Bus beban 16 12

13 Paya pasir Bus generator 48 36

14 Mabar Bus beban 166 124,5

15 Paya geli Bus beban 144 108

16 Glugur Bus generator 96 72

17 Namurambe Bus beban 48 36

18 Titi kuning Bus generator 144 108

19 Gis listrik Bus beban 96 72

20 Berastagi Bus generator 40 30

21 Renun Bus generator 65,6 49,2

22 Sidikalang Bus beban 16 12

23 Tele Bus beban 8 6

24 Tarutung Bus beban 16 12

25 Porsea Bus beban 16 12

26 Pematang siantar Bus beban 72 54

27 Gunung para Bus beban 24 18

28 Tebing tinggi Bus beban 96 72

29 Perbaungan Bus beban 49,2 36,9

30 Sei rotan Bus beban 73,2 54,9

31 Kim Bus beban 144 108

32 Denai Bus beban 48 36

33 Tanjung morawa Bus beban 48 36

34 Kualanamu Bus beban 48 36

35 Kuala tanjung Bus beban 192 144

36 Kisaran Bus beban 97,2 72,9

37 Aek kanopan Bus beban 16 12

Sambungan Tabel 1.

NO NAMA BUS JENIS BUS BEBAN MW MVAR

39 Gunung tua Bus beban 8 6

40 Padang sidempuan Bus beban 48 36

41 Martabe Bus beban 48 36

42 Sibolga Bus beban 16 12

43 Sipan sipahoras 1 Bus generator 0 0 44 Sipan sipahoras 2 Bus generator 0 0 45 Labuhan angin Bus generator 8 6

Sambungan Tabel 4.2

No Bus Nama Bus Jenis Bus MW MVAR Tegangan (kV)

11 Labuhan Bus Beban 73,2 54,9 _149,257

12 Lamhotma Bus Beban 16 12 _149,125

13 Paya pasir Bus Generator 48 36 _149,998

14 Mabar Bus Beban 166 124,5 _148,674

15 Paya Geli Bus Beban 144 108 _148,734

16 Glugur Bus generator 96 72 _149,998

17 Namurambe Bus Beban 48 36 _148,576

18 Titi Kuning Bus generator 144 108 _149,997

19 Gis Listrik Bus Beban 96 72 _147,757

20 Berastagi Bus generator 40 30 _149,999

21 Renun Bus Generator 65,6 49,2 _149,999

22 Sidikalang Bus Beban 16 12 _148,279

23 Tele Bus Beban 8 6 _146,93

24 Tarutung Bus Beban 16 12 _145,798

25 Porsea Bus Beban 16 12 _142,266

26 Pematang Siantar Bus Beban 72 54 _139,598

27 Gunung Para Bus Beban 24 18 _140,416

28 Tebing Tinggi Bus Beban 96 72 _143,17

29 Perbaungan Bus Beban 49,2 36,9 _141,947

30 Sei rotan Bus Beban 73,2 54,9 _146,338

31 KIM Bus Beban 144 108 _144,214

32 Denai Bus Beban 48 36 _145,762

33 Tanjung morawa Bus Beban 48 36 _145,647

34 Kualanamu Bus Beban 48 36 _145,198

35 Kuala Tanjung Bus Beban 192 144 _149,997

36 Kisaran Bus beban 97,2 72,9 _140,19

37 Aek Kanopan Bus Beban 16 12 _136,126

38 Rantau prapat Bus Beban 49,2 36,9 _135,581

39 Gunung tua Bus Beban 8 6 _137,281

40 Padang sidempuan Bus Beban 48 36 _140,674

41 Martabe Bus Beban 48 36 _146,413

42 Sibolga Bus Beban 16 12 _148,747

43 Sipan Sipahoras 1 Bus generator 0 0 ₀

44 Sipan Sipahoras 2 Bus generator 0 0 ₀

•

Keadaan 10% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 OFF

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

7 PLTGU BELAWAN 10 585,9 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 OFF

9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 OFF

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 OFF

13 PLTA RENUN 21 80 OFF

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 43 33 OFF

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 OFF

16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 OFF

17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 OFF

Jumlah Beban 243,771895 MW Jumlah daya terpasang 216,42118 MW

•

Keadaan 20% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 ON

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

7 PLTGU BELAWAN 10 585,9 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 OFF

9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 OFF

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 ON

13 PLTA RENUN 21 80 OFF

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 OFF 16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 ON 17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 OFF

Jumlah Beban 493,351467 MW Jumlah daya terpasang 425,297848 MW

•

Keadaan 30% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 ON

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

7 PLTGU BELAWAN 10 585,9 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 ON

9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 OFF

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 ON

13 PLTA RENUN 21 80 OFF

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 43 33 OFF

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 OFF 16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 ON 17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 ON

Jumlah Beban 745,543052 MW Jumlah daya terpasang 643,081404 MW

•

Keadaan 40% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 ON

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 ON 9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 OFF

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 ON

13 PLTA RENUN 21 80 OFF

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 43 33 OFF

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 OFF 16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 ON 17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 ON

Jumlah Beban 987,569562 MW Jumlah daya terpasang 846,92535 MW

•

Keadaan 50% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 ON

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

7 PLTGU BELAWAN 10 585,9 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 ON

9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 OFF

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 ON

13 PLTA RENUN 21 80 OFF

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 43 33 OFF

15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 OFF 16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 ON 17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 ON

Jumlah Beban 1226,418778 MW Jumlah daya terpasang 1046,921057 MW

•

Keadaan 60% Beban Puncak

NO NAMA Pembangkit Bus Kapasitas (MW) Keadaan

1 PLTD LEUNG BATA 1 49,82 OFF

2 PLTD LEUNG BATA SEWA 1 147,88 OFF

3 PLTU NAGAN R 2 200 ON

4 PLTD COT TRUENG 4 8 OFF

5 PLTD COT TRUENG SEWA 4 11 OFF

6 PLTU BELAWAN 10 260 ON

7 PLTGU BELAWAN 10 585,9 ON

8 PLTG PAYA PASIR 13 90 ON

9 PLTG PAYA PASIR SEWA 13 122,5 OFF

10 PLTG GLUGUR 16 11 ON

11 PLTD TITI KUNING 18 12,5 OFF

12 PLTP SIBAYAK 20 10 ON

13 PLTA RENUN 21 80 ON

14 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 43 33 ON 15 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 44 17 ON 16 PLTU LABUHAN ANGIN 45 140 ON 17 KUALA TANJUNG (INALUM) 35 90 ON

Jumlah Beban 1472,854788 MW Jumlah daya terpasang 1254,728079 MW



Penggunaan kapasitor pada gardu Kisaran

•

Sebelum

GARDU P(W) Q(VAR) V cos ϕ Arus

(A) Kisaran 88601319 63218073 139684 0,416394 449,87

Arus saluran Kisaran = 630,3 A

•

Sesudah

GARDU P(W) Q(VAR) V cos ϕ Arus

(A) Kisaran 94103978 69358453 146311 0,849703 521,33

Arus saluran Kisaran = 521,3 A



Penggunaan kapasitor pada gardu Rantau Prapat

•

Sebelum

GARDU P(W) Q(VAR) V cos ϕ Arus (A)

Rantau Prapat 42837625 29819731 134843 0,442

108,9 A

Arus saluran Kisaran = 108,9 A

•

Sesudah

GARDU P(W) Q(VAR) V cos ϕ Arus (A)

Rantau Prapat 44025709 31101558 137711 0,815 225,97

Arus saluran Kisaran = 91,42 A