Analisis Aliran Daya Sistem Kelistrikan Sumbagut 150 KV Dengan Menggunakan Metode Parallel Load Flow
(2)
LAMPIRAN 1
Data Pembangkit dan Data Beban SUMBAGUT 150 kV
No Pusat Listrik /
Transformator Tipe Bus
Asumsi Tegangan
Beban Generator Mang. Sudut MW MVAR MW MVAR 1 Banda Aceh Bus Generator 1 0 31.5 15 197 0 2 Sigli Bus Generator 1 0 11.8 7.2 200 0
3 Bireun Bus Beban 1 0 19.1 11.8 0 0
4 Lhoksmawe Bus Generator 1 0 34.9 21.8 19 0
5 Idie Bus Beban 1 0 10.4 6.4 0 0
6 Langsa Bus Beban 1 0 8.2 5.1 0 0
7 Tualang Cut Bus Beban 1 0 8.6 5.3 0 0
8 Pangkalan Brandan
Bus Beban 1 0 24.5 15.2 0 0
9 Binjai Bus Beban 1 0 44.1 27 0 0
10 Belawan Slack Bus 1 0 0 0 0 0
11 Labuhan Bus Beban 1 0 9 5.6 0 0
12 Lamhotma Bus Beban 1 0 5.3 3.3 0 0
13 Paya Pasir Bus Generator 1 0 36 21.3 70 0
14 Mabar Bus Beban 1 0 11.7 6.8 0 0
15 Paya Geli Bus Beban 1 0 66.7 41.1 0 0 16 Glugur Bus Generator 1 0 81.7 51.4 0 0 17 Namorambe Bus Beban 1 0 18.8 11.6 0 0 18 Titi Kuning Bus Generator 1 0 0 0 12.5 0 19 Gis Listrik Bus Beban 1 0 16 10.2 0 0 20 Brastagi Bus Generator 1 0 16 10.2 10 0 21 Sei Rotan Bus Beban 1 0 43.3 28.6 0 0
22 KIM Bus Beban 1 0 33.5 20.7 0 0
23 Denai Bus Beban 1 0 27.1 16.7 0 0
24 Tanjung Morawa
Bus Beban 1 0 22.4 13.9 0 0
25 Kuala Namu Bus Beban 1 0 48 36 0 0
26 Tarutung Bus Beban 1 0 8 4.5 0 0
27 Porsea Bus Beban 1 0 5.7 3.5 0 0
28 Pematang Siantar
Bus Beban 1 0 30.4 18.6 0 0
29 G. Para Bus Beban 1 0 4.8 2.9 0 0
30 Tebing Tinggi Bus Beban 1 0 25.3 15.6 0 0 31 Perbaungan Bus Beban 1 0 15.7 9.7 0 0 32 Kuala Tanjung Bus Generator 1 0 17.6 10.9 50 0
33 Kisaran Bus Beban 1 0 25.6 15.7 0 0
34 Aek Kanopan Bus Beban 1 0 7.8 4.8 0 0 35 Rantau Prapat Bus Beban 1 0 27 16.6 0 0
36 G. Tua Bus Beban 1 0 4.5 2.8 0 0
37 P. Sidempuan Bus Beban 1 0 19.8 12.1 0 0
(3)
No Pusat Listrik /
Transformator Tipe Bus
Asumsi Tegangan
Beban Generator Mang. Sudut MW MVAR MW MVAR
39 Sibolga Bus Beban 1 0 12.8 8.6 0 0
40 Sipan Sipahoras 1
Bus Generator 1 0 0 0 33 0
41 Sipan Sipahoras 2
Bus Generator 1 0 0 0 17 0
42 Labuhan Angin Slack Bus 1 0 0 0 0 0
43 Tele Bus Beban 1 0 5.3 3.3 0 0
44 Sidikalang Bus Beban 1 0 7 12 0 0
(4)
LAMPIRAN 2
Data transmisi SUMBAGUT 150 kV
Bus Nomor R (pu) X (pu)
dari ke dari ke
Banda Aceh Sigli 1 2 0.49
0.2029
0.162
Sigli Bireun 2 3 0.052 0.175
Bireun Lhoksmawe 3 4 0.032 0.108
Lhoksmawe Idie 4 5 0.043
0.1781
0.145
Lhoksmawe Langsa 4 6 0.068
0.2819
0.226
Idie Langsa 5 6 0.024 0.082
Langsa Tualang Cut 6 7 0.013 0.042
Langsa Pangkalan
Brandan
6 8 0.041 0.138
Pangkalan Brandan Binjai 8 9 0.027 0.089
Binjai Belawan 9 10 0.006 0.046
Binjai Paya Geli 9 15 0.004 0.018
Belawan Labuhan 10 11 0.002 0.005
Belawan Paya Pasir 10 13 0.001 0.007
Labuhan Lamhotma 11 12 0.0017
2
0.006
Paya Pasir Mabar 13 14 0.003 0.011
Paya Pasir Paya Geli 13 15 0.01 0.038
Paya Geli Glugur 15 16 0.005 0.021
Paya Geli Namorambe 15 17 0.008 0.0033
Paya Geli Titi Kuning 15 18 0.014 0.054 Namorambe Titi Kuning 17 18 0.006 0.022 Titi Kuning Gis Listrik 18 19 0.009 0.032
Titi Kuning Brastagi 18 20 0.028 0.092
Brastagi Renun 20 45 0.027 0.088
Brastagi Sidikalang 20 44 0.034 0.113
Sei Rotan Belawan 21 10 0.002 0.031
Sei Rotan Paya Pasir 21 13 0.011 0.03146
Sei Rotan Titi Kuning 21 18 0.008 0.031
Sei Rotan KIM 21 22 0.006 0.027
Sei Rotan Denai 21 23 0.003 0.015
Sei Rotan Tanjung Morawa 21 24 0.002 0.001
Denai Tanjung Morawa 23 24 0.003 0.014
Tanjung Morawa Kuala Namu 24 25 0.0052 5
0.02403
Tarutung Sibolga 26 39 0.026 0.087
Tarutung Porsea 26 27 0.0389
9
0.12878
Porsea Pematang
Siantar
27 28 0.038 0.128
Pematang Siantar G. Para 28 29 0.0006 6
0.00189 Pematang Siantar Tebing Tinggi 28 30 0.026 0.087 G. Para Tebing Tinggi 29 30 0.0007
8
(5)
Bus Nomor R (pu) X (pu)
dari ke dari ke
Tebing Tinggi Perbaungan 30 31 0.019 0.064 Tebing Tinggi Sei Rotan 30 21 0.028 0.094 Tebing Tinggi Kuala Tanjung 30 32 0.019 0.063
Perbaungan Sei Rotan 31 21 0.028 0.095
Kuala Tanjung Kisaran 32 33 0.03 0.1
Kisaran Aek Kanopan 33 34 0.0467 0.1341
Aek Kanopan Rantau Prapat 34 35 0.0256 0.0831 Rantau Prapat Kisaran 35 33 0.053 0.178
Rantau Prapat G. Tua 35 36 0.0005
9
0.00220
G. Tua P. Sidempuan 36 37 0.066 0.0218
P. Sidempuan Rantau Prapat 37 35 0.066 0.0218 Martabe P. Sidempuan 38 37 0.0296 0.09997
Sibolga P. Sidempuan 39 37 0.0421
5
0.15633
Sibolga Martabe 39 38 0.0074 0.025
Sipan Sipahoras 1 Sibolga 40 39 0.006 0.021 Sipan Sipahoras 2 Sipan Sipahoras
1
41 40 0.0032
9
0.01508 Sipan Sipahoras 2 Sibolga 41 39 0.006 0.021 Labuhan Angin Sibolga 42 39 0.0179 0.08190
Tele Tarutung 43 26 0.065 0.215
Sidikalang Tarutung 44 26 0.065 0.215
Sidikalang Tele 44 43 0.0240
3
0.08912
(6)
LAMPIRAN 3
Print Out Simulasi Aliran Daya Sumbagut 150 kV
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method Maximum Power Mismatch = 2.49387e-006
No. of Iterations = 5
Bus Voltage Angle ---Load--- ---Generation--- Injected
No. Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Mvar
1 1.000 114.003 31.500 15.000 197.000 -10.278 0.000
2 1.000 97.713 11.800 7.200 200.000 117.999 0.000
3 0.947 60.393 19.100 11.800 0.000 0.000 100.000
4 1.000 41.584 34.900 21.800 19.000 232.846 0.000
5 0.929 32.315 10.400 6.400 0.000 0.000 0.000
6 0.908 27.036 8.200 5.100 0.000 0.000 0.000
7 0.905 26.833 8.600 5.300 0.000 0.000 0.000
8 0.911 9.374 24.500 15.200 0.000 0.000 0.000
9 0.974 -0.007 44.100 27.000 0.000 0.000 0.000
10 1.000 0.000 0.000 0.000 186.741 108.861 0.000
11 1.000 -0.040 9.000 5.600 0.000 0.000 0.000
12 0.999 -0.055 5.300 3.300 0.000 0.000 0.000
13 1.000 -0.357 36.000 21.300 70.000 98.370 0.000
14 0.999 -0.419 11.700 6.800 0.000 0.000 0.000
15 0.988 -1.186 66.700 41.100 0.000 0.000 0.000
16 1.000 -2.402 81.700 51.400 0.000 127.956 0.000
17 0.990 -1.291 18.800 11.600 0.000 0.000 0.000
18 1.000 -1.065 0.000 0.000 12.500 146.024 0.000
19 0.995 -1.307 16.000 10.200 0.000 0.000 0.000
20 1.000 3.002 16.000 10.200 10.000 24.135 0.000
21 0.981 -1.340 43.300 28.600 0.000 0.000 0.000
22 0.973 -1.809 33.500 20.700 0.000 0.000 0.000
23 0.978 -1.437 27.100 16.700 0.000 0.000 0.000
24 0.979 -1.328 22.400 13.900 0.000 0.000 0.000
25 0.967 -1.912 48.000 36.000 0.000 0.000 0.000
26 0.982 6.038 8.000 4.500 0.000 0.000 0.000
27 0.970 2.467 5.700 3.500 0.000 0.000 0.000
28 0.969 -0.762 30.400 18.600 0.000 0.000 0.000
29 0.969 -0.782 4.800 2.900 0.000 0.000 0.000
30 0.970 -0.800 25.300 15.600 0.000 0.000 0.000
31 0.969 -1.317 15.700 9.700 0.000 0.000 0.000
32 1.000 0.345 17.600 10.900 50.000 95.902 0.000
33 0.954 1.783 25.600 15.700 0.000 0.000 0.000
34 0.940 3.433 7.800 4.800 0.000 0.000 0.000
35 0.937 4.784 27.000 16.600 0.000 0.000 0.000
36 0.937 4.833 4.500 2.800 0.000 0.000 0.000
37 0.963 5.423 19.800 12.100 0.000 0.000 0.000
(7)
40 1.000 9.676 0.000 0.000 33.000 25.360 0.000
41 1.000 9.622 0.000 0.000 17.000 29.113 0.000
42 1.000 16.163 0.000 0.000 139.000 -13.240 0.000
43 0.985 5.212 5.300 3.300 0.000 0.000 0.000
44 0.992 5.110 7.000 12.000 0.000 0.000 0.000
45 1.000 5.777 0.000 0.000 80.000 -3.677 0.000
Total 853.700 538.600 1014.241 979.370 100.000
Line Flow and Losses
--Line-- Power at bus & line flow --Line loss-- Transformer
from to MW Mvar MVA MW Mvar tap
1 165.500 -25.278 167.419
2 165.500 -25.278 167.419 13.734 45.407
2 188.200 110.799 218.393
1 -151.766 70.685 167.419 13.734 45.407
3 339.966 40.114 342.324 60.937 205.075
3 -19.100 88.200 90.244
2 -279.029 164.961 324.144 60.937 205.075
4 259.929 -76.761 271.026 26.216 88.480
4 -15.900 211.046 211.644
3 -233.713 165.240 286.227 26.216 88.480
5 110.496 24.703 113.223 5.512 18.588
6 107.317 21.103 109.372 8.134 27.034
5 -10.400 -6.400 12.211
4 -104.983 -6.116 105.161 5.512 18.588
6 94.583 -0.284 94.584 2.489 8.503
6 -8.200 -5.100 9.657
4 -99.183 5.931 99.360 8.134 27.034
5 -92.094 8.787 92.513 2.489 8.503
7 8.616 5.352 10.143 0.016 0.052
8 174.461 -25.171 176.267 15.435 51.953
7 -8.600 -5.300 10.102
6 -8.600 -5.300 10.102 0.016 0.052
8 -24.500 -15.200 28.832
6 -159.025 77.124 176.740 15.435 51.953
9 134.525 -92.324 163.159 8.663 28.554
9 -44.100 -27.000 51.709
(8)
10 -7.261 -53.580 54.069 0.185 1.416
15 89.024 -94.298 129.682 0.709 3.189
10 186.741 108.861 216.155
9 7.446 54.996 55.497 0.185 1.416
11 14.301 8.915 16.853 0.001 0.014
13 87.283 -12.192 88.131 0.078 0.543
21 77.711 57.142 96.458 0.186 2.884
11 -9.000 -5.600 10.600
10 -14.301 -8.902 16.845 0.001 0.014
12 5.301 3.302 6.245 0.001 0.002
12 -5.300 -3.300 6.243
11 -5.300 -3.300 6.243 0.001 0.002
13 34.000 77.070 84.236
10 -87.206 12.735 88.131 0.078 0.543
14 11.706 6.820 13.547 0.006 0.020
15 42.856 19.964 47.278 0.224 0.849
21 66.644 37.551 76.495 0.644 1.840
14 -11.700 -6.800 13.533
13 -11.700 -6.800 13.533 0.006 0.020
15 -66.700 -41.100 78.346
9 -88.315 97.486 131.542 0.709 3.189
13 -42.633 -19.116 46.722 0.224 0.849
16 82.327 -73.924 110.646 0.627 2.632
17 -9.236 -26.305 27.879 0.064 0.026
18 -8.843 -19.241 21.176 0.064 0.247
16 -81.700 76.556 111.963
15 -81.700 76.556 111.963 0.627 2.632
17 -18.800 -11.600 22.091
15 9.299 26.331 27.925 0.064 0.026
18 -28.099 -37.931 47.205 0.136 0.500
18 12.500 146.024 146.558
15 8.907 19.489 21.428 0.064 0.247
17 28.236 38.431 47.688 0.136 0.500
19 16.033 10.316 19.065 0.033 0.116
20 -69.782 23.974 73.785 1.524 5.008
21 29.106 53.815 61.182 0.299 1.160
19 -16.000 -10.200 18.975
18 -16.000 -10.200 18.975 0.033 0.116
20 -6.000 13.935 15.171
(9)
45 -49.912 16.646 52.615 0.747 2.436
44 -27.394 16.254 31.853 0.345 1.146
21 -43.300 -28.600 51.893
10 -77.525 -54.258 94.626 0.186 2.884
13 -66.000 -35.710 75.042 0.644 1.840
18 -28.807 -52.655 60.020 0.299 1.160
22 33.598 21.141 39.696 0.098 0.441
23 13.908 15.628 20.921 0.014 0.068
24 84.017 52.089 98.854 0.203 0.101
30 -5.575 13.327 14.447 0.061 0.203
31 3.085 11.837 12.232 0.044 0.147
22 -33.500 -20.700 39.379
21 -33.500 -20.700 39.379 0.098 0.441
23 -27.100 -16.700 31.832
21 -13.894 -15.561 20.861 0.014 0.068
24 -13.206 -1.139 13.255 0.006 0.025
24 -22.400 -13.900 26.362
21 -83.813 -51.989 98.628 0.203 0.101
23 13.211 1.164 13.263 0.006 0.025
25 48.202 36.924 60.719 0.202 0.924
25 -48.000 -36.000 60.000
24 -48.000 -36.000 60.000 0.202 0.924
26 -8.000 -4.500 9.179
39 -63.968 8.358 64.511 1.123 3.758
27 45.057 -3.229 45.172 0.826 2.727
43 5.452 -3.421 6.436 0.028 0.092
44 5.459 -6.209 8.267 0.046 0.152
27 -5.700 -3.500 6.689
26 -44.231 5.956 44.630 0.826 2.727
28 38.531 -9.456 39.674 0.636 2.142
28 -30.400 -18.600 35.639
27 -37.895 11.598 39.630 0.636 2.142
29 7.207 -28.752 29.641 0.006 0.017
30 0.288 -1.446 1.474 0.001 0.001
29 -4.800 -2.900 5.608
28 -7.200 28.769 29.656 0.006 0.017
30 2.400 -31.669 31.760 0.008 0.023
30 -25.300 -15.600 29.723
28 -0.288 1.447 1.476 0.001 0.001
29 -2.392 31.692 31.782 0.008 0.023
31 12.692 -1.879 12.831 0.033 0.111
(10)
32 -40.949 -33.737 53.056 0.569 1.885
31 -15.700 -9.700 18.455
30 -12.659 1.990 12.814 0.033 0.111
21 -3.041 -11.690 12.079 0.044 0.147
32 32.400 85.002 90.968
30 41.517 35.621 54.704 0.569 1.885
33 -9.117 49.381 50.215 0.756 2.521
33 -25.600 -15.700 30.031
32 9.874 -46.860 47.889 0.756 2.521
34 -13.945 15.196 20.625 0.218 0.627
35 -21.528 15.963 26.801 0.419 1.405
34 -7.800 -4.800 9.159
33 14.164 -14.570 20.320 0.218 0.627
35 -21.964 9.770 24.039 0.168 0.543
35 -27.000 -16.600 31.695
34 22.131 -9.226 23.977 0.168 0.543
33 21.947 -14.558 26.336 0.419 1.405
36 -33.053 4.497 33.357 0.007 0.027
37 -38.026 2.688 38.121 1.092 0.360
36 -4.500 -2.800 5.300
35 33.060 -4.469 33.361 0.007 0.027
37 -37.560 1.669 37.597 1.062 0.350
37 -19.800 -12.100 23.205
36 38.622 -1.319 38.645 1.062 0.350
35 39.118 -2.327 39.187 1.092 0.360
38 -53.395 -3.703 53.523 0.914 3.085
39 -44.145 -4.750 44.400 0.895 3.320
38 -7.800 -4.800 9.159
37 54.308 6.789 54.731 0.914 3.085
39 -62.108 -11.589 63.180 0.304 1.028
39 -12.800 -8.600 15.421
26 65.091 -4.601 65.253 1.123 3.758
37 45.041 8.071 45.758 0.895 3.320
38 62.413 12.616 63.675 0.304 1.028
40 -26.968 -26.353 37.706 0.087 0.302
41 -22.867 -27.541 35.796 0.078 0.272
42 -135.510 29.207 138.622 3.490 15.967
40 33.000 25.360 41.619
39 27.054 26.655 37.979 0.087 0.302
(11)
41 17.000 29.113 33.713
40 -5.945 1.300 6.085 0.001 0.005
39 22.945 27.813 36.056 0.078 0.272
42 139.000 -13.240 139.629
39 139.000 -13.240 139.629 3.490 15.967
43 -5.300 -3.300 6.243
26 -5.424 3.512 6.462 0.028 0.092
44 0.124 -6.812 6.814 0.011 0.042
44 -7.000 -12.000 13.892
20 27.739 -15.108 31.587 0.345 1.146
26 -5.413 6.361 8.352 0.046 0.152
43 -0.113 6.854 6.855 0.011 0.042
45 -29.214 -10.107 30.913 0.126 0.427
45 80.000 -3.677 80.084
20 50.660 -14.211 52.615 0.747 2.436
44 29.340 10.534 31.174 0.126 0.427
Total loss 160.541 540.770
Wilayah 1
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method Maximum Power Mismatch = 0.00118973
No. of Iterations = 3
Bus Voltage Angle ---Load--- ---Generation--- Injected
(12)
1 1.000 113.854 31.500 15.000 197.000 -10.278 0.000
2 1.000 97.564 11.800 7.200 200.000 117.999 0.000
3 0.947 60.243 19.100 11.800 0.000 0.000 100.000
4 1.000 41.435 34.900 21.800 19.000 235.590 0.000
5 0.927 32.182 10.400 6.400 0.000 0.000 0.000
6 0.905 26.895 8.200 5.100 0.000 0.000 0.000
7 0.902 26.690 8.600 5.300 0.000 0.000 0.000
8 0.904 9.111 24.500 15.200 0.000 0.000 0.000
9 0.966 -0.377 44.100 27.000 0.000 0.000 0.000
10 1.000 0.000 0.000 0.000 268.561 136.583 0.000
11 1.000 -0.040 9.000 5.600 0.000 0.000 0.000
12 0.999 -0.055 5.300 3.300 0.000 0.000 0.000
13 1.000 -0.525 36.000 21.300 70.000 142.587 0.000
14 0.999 -0.587 11.700 6.800 0.000 0.000 0.000
15 0.976 -1.707 66.700 41.100 0.000 0.000 0.000
16 0.960 -2.598 81.700 51.400 0.000 0.000 0.000
17 0.978 -2.132 18.800 11.600 0.000 0.000 0.000
18 1.000 -2.359 0.000 0.000 12.500 235.334 0.000
19 0.995 -2.601 16.000 10.200 0.000 0.000 0.000
20 1.000 -2.706 16.000 10.200 10.000 21.959 0.000
21 0.976 -1.785 43.300 28.600 0.000 0.000 0.000
22 0.968 -2.259 33.500 20.700 0.000 0.000 0.000
23 0.973 -1.883 27.100 16.700 0.000 0.000 0.000
24 0.973 -1.773 22.400 13.900 0.000 0.000 0.000
25 0.962 -2.364 48.000 36.000 0.000 0.000 0.000
26 0.945 -1.255 0.000 0.000 0.000 -30.501 0.000
27 0.932 -1.022 0.000 0.000 0.000 -43.253 0.000
28 0.989 -2.513 0.000 0.000 0.000 -9.796 0.000
29 1.000 -2.706 0.000 0.000 0.000 -0.000 0.000
Total 628.600 392.200 777.061 796.223 100.000
LineFlow and Losses
--Line-- Power at bus & line flow --Line loss-- Transformer
from to MW Mvar MVA MW Mvar tap
1 165.500 -25.278 167.419
2 165.500 -25.278 167.419 13.734 45.407
2 188.200 110.799 218.393
1 -151.766 70.685 167.419 13.734 45.407
3 339.966 40.114 342.324 60.937 205.075
3 -19.100 88.200 90.244
2 -279.029 164.961 324.144 60.937 205.075
(13)
4 -15.900 213.790 214.380
3 -233.713 165.240 286.227 26.216 88.480
5 110.496 26.076 113.532 5.542 18.689
6 107.316 22.474 109.644 8.175 27.169
5 -10.400 -6.400 12.211
4 -104.954 -7.387 105.214 5.542 18.689
6 94.554 0.987 94.559 2.499 8.537
6 -8.200 -5.100 9.657
4 -99.141 4.695 99.253 8.175 27.169
5 -92.055 7.549 92.364 2.499 8.537
7 8.616 5.352 10.143 0.016 0.052
8 174.380 -22.697 175.851 15.473 52.078
7 -8.600 -5.300 10.102
6 -8.600 -5.300 10.102 0.016 0.052
8 -24.500 -15.200 28.832
6 -158.908 74.775 175.622 15.473 52.078
9 134.408 -89.975 161.743 8.642 28.488
9 -44.100 -27.000 51.709
8 -125.765 118.462 172.772 8.642 28.488
10 -22.818 -69.010 72.684 0.340 2.605
15 104.483 -76.453 129.467 0.719 3.235
10 268.561 136.583 301.297
9 23.158 71.615 75.266 0.340 2.605
11 14.301 8.915 16.853 0.001 0.014
13 128.389 -17.742 129.609 0.168 1.175
21 102.802 73.823 126.563 0.320 4.965
11 -9.000 -5.600 10.600
10 -14.301 -8.902 16.845 0.001 0.014
12 5.301 3.302 6.245 0.001 0.002
12 -5.300 -3.300 6.243
11 -5.300 -3.300 6.243 0.001 0.002
13 34.000 121.287 125.963
10 -128.221 18.917 129.609 0.168 1.175
14 11.706 6.820 13.547 0.006 0.020
15 65.282 46.856 80.357 0.646 2.453
21 85.233 48.722 98.176 1.060 3.032
14 -11.700 -6.800 13.533
13 -11.700 -6.800 13.533 0.006 0.020
15 -66.700 -41.100 78.346
(14)
13 -64.636 -44.403 78.419 0.646 2.453
16 82.205 53.521 98.093 0.505 2.121
17 10.787 -84.164 84.852 0.605 0.249
18 8.708 -45.741 46.563 0.319 1.229
16 -81.700 -51.400 96.524
15 -81.700 -51.400 96.524 0.505 2.121
17 -18.800 -11.600 22.091
15 -10.182 84.413 85.025 0.605 0.249
18 -8.618 -96.013 96.399 0.583 2.137
18 12.500 235.334 235.665
15 -8.390 46.970 47.714 0.319 1.229
17 9.201 98.150 98.580 0.583 2.137
19 16.033 10.316 19.065 0.033 0.116
20 6.045 -1.820 6.313 0.011 0.036
21 -10.389 81.767 82.424 0.543 2.105
19 -16.000 -10.200 18.975
18 -16.000 -10.200 18.975 0.033 0.116
20 -6.000 11.759 13.201
18 -6.033 1.856 6.312 0.011 0.036
28 0.033 9.906 9.906 0.033 0.110
29 -0.000 -0.000 0.000 -0.000 -0.001
21 -43.300 -28.600 51.893
10 -102.482 -68.858 123.467 0.320 4.965
13 -84.173 -45.691 95.774 1.060 3.032
18 10.932 -79.661 80.408 0.543 2.105
22 33.599 21.147 39.700 0.099 0.447
23 13.908 15.630 20.921 0.014 0.068
24 84.022 52.101 98.864 0.205 0.102
26 0.291 31.472 31.474 0.291 0.988
27 0.603 45.260 45.264 0.603 2.023
22 -33.500 -20.700 39.379
21 -33.500 -20.700 39.379 0.099 0.447
23 -27.100 -16.700 31.832
21 -13.894 -15.561 20.861 0.014 0.068
24 -13.206 -1.139 13.255 0.006 0.025
24 -22.400 -13.900 26.362
21 -83.816 -51.999 98.636 0.205 0.102
23 13.212 1.164 13.263 0.006 0.025
25 48.204 36.935 60.728 0.204 0.935
25 -48.000 -36.000 60.000
(15)
26 0.000 -30.501 30.501
21 0.000 -30.484 30.484 0.291 0.988
27 0.000 -43.253 43.253
21 0.000 -43.237 43.237 0.603 2.023
28 0.000 -9.796 9.796
20 0.000 -9.796 9.796 0.033 0.110
29 0.000 -0.000 0.000
20 0.000 -0.000 0.000 -0.000 -0.001
Total loss 148.550 504.164
(16)
Wilayah 2
Power Flow Solution by Newton-Raphson Method Maximum Power Mismatch = 0.00337397
No. of Iterations = 3
Bus Voltage Angle ---Load--- ---Generation--- Injected
No. Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Mvar
1 0.972 -2.102 8.000 4.500 0.000 0.000 0.000
2 0.944 -6.169 5.700 3.500 0.000 0.000 0.000
3 0.929 -10.006 30.400 18.600 0.000 0.000 0.000
4 0.930 -10.033 4.800 2.900 0.000 0.000 0.000
5 0.930 -10.058 25.300 15.600 0.000 0.000 0.000
6 0.943 -10.837 15.700 9.700 0.000 0.000 0.000
7 0.918 -8.317 17.600 10.900 50.000 0.000 0.000
8 0.901 -7.937 25.600 15.700 0.000 0.000 0.000
9 0.905 -6.941 7.800 4.800 0.000 0.000 0.000
10 0.913 -5.971 27.000 16.600 0.000 0.000 0.000
11 0.914 -5.932 4.500 2.800 0.000 0.000 0.000
12 0.941 -6.029 19.800 12.100 0.000 0.000 0.000
13 0.978 -3.399 7.800 4.800 0.000 0.000 0.000
14 0.990 -2.680 12.800 8.600 0.000 0.000 0.000
15 1.000 -2.494 0.000 0.000 33.000 39.429 0.000
16 1.000 -2.548 0.000 0.000 17.000 43.185 0.000
17 1.000 0.000 0.000 0.000 56.362 1.399 0.000
18 0.980 1.465 5.300 3.300 0.000 0.000 0.000
19 0.989 3.145 7.000 12.000 0.000 0.000 0.000
20 1.000 4.764 0.000 0.000 80.000 2.670 0.000
21 0.977 -11.177 0.000 0.000 0.000 82.444 0.000
22 1.000 3.971 0.000 0.000 0.000 10.198 0.000
Total 225.100 146.400 236.362 179.325 0.000
Line Flow and Losses
--Line-- Power at bus & line flow --Line loss-- Transformer
from to MW Mvar MVA MW Mvar tap
1 -8.000 -4.500 9.179
2 52.474 6.381 52.860 1.154 3.811
14 4.704 -21.614 22.120 0.135 0.450
18 -26.118 4.790 26.553 0.485 1.605
19 -39.060 5.943 39.509 1.075 3.554
2 -5.700 -3.500 6.689
1 -51.319 -2.570 51.384 1.154 3.811
(17)
3 -30.400 -18.600 35.639
2 -44.733 3.917 44.904 0.887 2.987
4 13.747 -21.436 25.465 0.005 0.014
5 0.586 -1.080 1.229 0.000 0.001
4 -4.800 -2.900 5.608
3 -13.742 21.450 25.474 0.005 0.014
5 8.942 -24.350 25.940 0.006 0.017
5 -25.300 -15.600 29.723
3 -0.586 1.081 1.230 0.000 0.001
4 -8.935 24.367 25.953 0.006 0.017
6 12.084 -22.091 25.180 0.139 0.468
7 -32.678 28.257 43.201 0.410 1.358
21 4.816 -47.214 47.459 0.729 2.446
6 -15.700 -9.700 18.455
5 -11.945 22.559 25.527 0.139 0.468
21 -3.755 -32.259 32.477 0.332 1.126
7 32.400 -10.900 34.184
5 33.088 -26.899 42.643 0.410 1.358
8 -0.688 15.999 16.014 0.091 0.304
8 -25.600 -15.700 30.031
7 0.779 -15.696 15.715 0.091 0.304
9 -10.161 1.167 10.228 0.060 0.172
10 -16.218 -1.171 16.261 0.173 0.579
9 -7.800 -4.800 9.159
8 10.221 -0.995 10.269 0.060 0.172
10 -18.021 -3.805 18.418 0.106 0.344
10 -27.000 -16.600 31.695
9 18.127 4.149 18.596 0.106 0.344
8 16.391 1.750 16.484 0.173 0.579
11 -28.117 -10.146 29.892 0.006 0.023
12 -33.401 -12.353 35.612 1.003 0.331
11 -4.500 -2.800 5.300
10 28.124 10.169 29.906 0.006 0.023
12 -32.624 -12.969 35.107 0.974 0.321
12 -19.800 -12.100 23.205
11 33.598 13.290 36.131 0.974 0.321
10 34.404 12.684 36.668 1.003 0.331
13 -48.194 -20.173 52.246 0.913 3.084
14 -39.608 -17.901 43.465 0.900 3.338
13 -7.800 -4.800 9.159
12 49.107 23.257 54.336 0.913 3.084
(18)
14 -12.800 -8.600 15.421
1 -4.569 22.065 22.533 0.135 0.450
12 40.508 21.239 45.738 0.900 3.338
13 57.218 29.108 64.197 0.311 1.051
15 -26.904 -40.536 48.652 0.145 0.507
16 -22.811 -41.718 47.547 0.138 0.484
17 -56.242 1.243 56.256 0.578 2.645
15 33.000 39.429 51.417
14 27.049 41.043 49.155 0.145 0.507
16 5.951 -1.296 6.090 0.001 0.005
16 17.000 43.185 46.410
14 22.950 42.202 48.038 0.138 0.484
15 -5.950 1.301 6.090 0.001 0.005
17 56.362 1.399 56.380
14 56.820 1.402 56.838 0.578 2.645
18 -5.300 -3.300 6.243
1 26.603 -3.185 26.793 0.485 1.605
19 -31.903 -0.115 31.903 0.254 0.943
19 -7.000 -12.000 13.892
1 40.134 -2.389 40.205 1.075 3.554
18 32.158 1.058 32.175 0.254 0.943
20 -65.029 -5.197 65.237 0.566 1.915
22 -14.262 -5.472 15.276 0.081 0.269
20 80.000 2.670 80.045
19 65.595 7.112 65.980 0.566 1.915
22 14.405 -4.311 15.036 0.061 0.198
21 0.000 82.444 82.444
5 -4.087 49.660 49.828 0.729 2.446
6 4.087 33.385 33.634 0.332 1.126
22 0.000 10.198 10.198
19 14.344 5.741 15.450 0.081 0.269
20 -14.344 4.509 15.036 0.061 0.198
Total loss 11.721 34.349
(19)
DAFTAR PUSTAKA
1. Destiarini, Titin, 2009. “Studi & Analisa Aliran Daya Pada Sistem Sumatera Utara – Nangroe Aceh Darussalam Dengan Menggunakan Program Power System Simulation Engineering (Pss/E) Versi 31.0.0”. Universitas Sumatera Utara.
2. El-Hawary, Mohamed. E. 1983. Electrical Power System Design and Analysis. Virginia: Reston Publishing Company, Inc.
3. Lidya, Adly. 2014. Studi Aliran Daya pada Sistem Kelistrikan Sumbagut 150 kV dengan Menggunakan Software PowerWorld versi 17.
4. Saadat, H. 1999. Power Sistem Analysis. United States of America: McGraw-Hill Companies, Inc.
5. Siregar, Yulianta. 2009. Pemodelan Paralel Load Flow Untuk Sistem Tenaga Listrik.
6. Stevenson, W. D. 1983. Element of Power System Analysis, 4th Edition. United States of America: McGraw-Hill Companies, Inc.
7. Tobing, B. L. 2012. Dasar-Dasar Teknik Pengujian Tegangan Tinggi. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.
(20)
BAB III
METODE PENELITIAN 3.1Umum
Penelitian ini dilakukan menggunakan metode Newton-Raphson untuk menghitung lairan daya pada sistem kelistrikan Sumbagut 150 kV. Metode ini dipilih karena dengan ketelitian yang sama, jumlah iterasi yang dibutuhkan lebih sedikit dan waktu yang diperlukan juga lebih singkat dibandingkan dengan metode lain.
3.2 Waktu dan Tempat Penleitian
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari 2015 sampai April 2015. Lokasi penelitian adalah sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV. 3.3Alat dan Bahan
Penelitian ini memerlukan alat dan bahan sebagai berikut : 1. 2 unit Laptop
2. Software MATLAB
3. Data Sistem Pembangkit dan Penyalur Sumatera Bagian Utara 3.4 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam suatu penelitian akan sangat menentukan keberhasilan penelitian, oleh karena itu perlu direncanakan dengan tepat dalam memilih metode untuk pengumpulan data.
Metode pengumpulan data yang digunakan penulis dalam penyusunan tugas akhir ini adalah metode kepustakaan. Metode kepustakaan adalah mengumpulkan data dengan membaca buku, jurnal dan artikel yang relevan untuk membantu melengkapi data yang berhubungan dengan masalah yang dibahas.
(21)
Penulis melakukan kajian pustaka dengan mempelajari buku-buku referensi dan hasil penelitian sejenis sebelumnya yang pernah dilakukan orang laindengan tujuan mendapatkan landasan teori mengenai masalah yang akan diteliti.
3.5Langkah-Langkah Penelitian
Langkah-langkah yang ditempuh dalam penelitian ini meliputi : 1. Tahap Persiapan
Tujuan dari tahap persiapan penelitian adalah untuk mempersiapkan dan mengumpulkan informasi berupa data-data yang diperlukan untuk melakukan analisis. Data-data tersebut meliputi daya aktif dan reaktif masing-masing busbar, impedansi saluran transmisi yang menghubungkan masing-masing busbar dan diagram satu garis sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara. Data lengkap sistem kelistrikan Sumbagut 150 kV dapat dilihat pada lampiran 1 dan 2.
2. Tahap Perhitungan Data
Perhitungan data dilakukan dengan menggunakan software MATLAB. Dari simulasi, dapat diketahui tegangan dan sudut fasa masing-masing bus, daya aktif, daya reaktif serta rugi-rugi jaringan.
3.6Pemodelan Paralel Aliran Daya
Perhitungan aliran daya pada penelitian ini dilakukan dengan pemodelan parallel metode Newton-Raphson. Langkah-langkah pemodelannya sebagai berikut:
(22)
1. Penelitian ini menggunakan sistem jaringan Sumbagut 150 kV yang terdiri dari 45 bus.
2. Sistem jaringan Sumbagut 150 kV dibagi menjadi 2 wilayah dengan wilayah 1 terdiri dari 25 bus dan wilayah B terdiri dari 20 bus.
3. Perhitungan dilakukan menggunakan dua unit laptop dan kedua laptop dihubungkan dengan wi-fi.
4. Data bus generator (P dan Q), data bus beban (P dan Q), dan data saluran transmisi (R dan X) diinput di wilayah A dan wilayah B . Data saluran transmisi diubah ke dalam satuan perunit. Bus swing/slack diberi kode 1, bus generator kode 2, dan bus beban kode 0.
5. Wilayah 1 dan wilayah 2 di run dengan matlab menggunakan metode newton raphson secara bersamaan.
6. Saat wilayah 1 dan wilayah 2 di run maka akan terjadi komunikasi link antar komputer yang mengakibatkan transfer data di masing-masing wilayah pada daerah batasan berupa tegangan mangnitudo (Vm) dan
sudut fasa (θ) .
7. Setelah selesai transfer data di wilayah A dan wilayah B dapat dilihat hasil run konvergen atau tidak konvergen, jika tidak konvergen maka update kembali variabel data dan kembali ke langkah 3, jika konvergen print hasil dan proses telah berakhir.
(23)
3.7Flowchart
Tidak Y
Ya
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian
Mulai
Membagi Wilayah Sumbagut menjadi dua wilayah
Input Data
(P,Q Generator; P,Q Load; R,X, 1/2B Saluran Transmisi)
Wilayah 1 dan Wilayah 2 di run dengan Matlab menggunakan
Metode Newton Raphson
Mengambil data Vm dan Sudut di masing-masing wilayah saat iterasi berlangsung di matrik
jacobian
Hasil perhitungan Konvergen?(V dan δ >= ε)
Update Variabel
Print Hasil
(24)
(25)
BAB IV
SIMULASI DAN ANALISIS
4.1Data Pembangkit dan Beban Sumatera Bagian Utara 150 kV
Sistem jaringan Sumbagut 150 kV saat ini memiliki 7 sektor pembangkit dengan 6 sektor yang beroperasi dan 1 masih dalam tahap pembangunan. Sektor-sektor tersebut yaitu:
1. Sektor Belawan 2. Sektor Medan 3. Sektor Panda
4. Sektor Labuhan Angin
5. Sektor Pangkalan Susu (Pembangunan) 6. Sektor Nagan Raya
7. IPP (Independent Power Producer).
Selain itu, sistem Sumbagut juga terinterkoneksi dengan sistem Inalum dengan tujuan transfer (export-import) energi listrik.
Tabel 4.1 menunjukkan data pembangkit dan data beban Sumbagut 150 kV yang digunakan dalam penelitian ini. Data diambil pada 28 Maret 2013 pukul 19.30 WIB. Terdapat total 45 bus yang selanjutnya dibagi menjadi 2 wilayah. Wilayah 1 mencakupi bus nomor 1 sampai 25 dan wilayah 2 bus nomor 26 sampai 45.
Selanjutnya bus-bus yang ada diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Slack Bus : Belawan dan Labuhan Angin
(26)
2. Bus Generator : Banda Aceh, Sigli, Lhoksmawe, Paya Pasir, Glugur, Titi Kuning, Brastagi, Kuala Tanjung, Sipan Sipahoras1 Sipan Sipahoras2 dan Renun.
3. Bus Beban : Bireun, Idie, Langsa, Tualang Cut, Pangkalan Brandan, Binjai, Labuhan, Lamhotma, Mabar, Paya Geli, Namorambe, Gis Listrik, Sei Rotan, KIM, Denai, Tanjung Morawa, Kuala Namu, Tarutung, Porsea, P. Siantar, G Para, Tebing Tinggi, Perbaungan, Kisaran, Aek Kanopan, Rantau Prapat, G. Tua, P. Sidempuan, Martabe, Sibolga, Tele dan Sidikalang.
Tabel 4.1 Data pembangkit dan data beban Sumbagut 150 kV
No Pusat Listrik /
Transformator Tipe Bus
Asumsi Tegangan
Beban Generator Mang. Sudut MW MVAR MW MVAR 1 Banda Aceh Bus Generator 1 0 31.5 15 197 0
2 Sigli Bus Generator 1 0 11.8 7.2 200 0
3 Bireun Bus Beban 1 0 19.1 11.8 0 0
4 Lhoksmawe Bus Generator 1 0 34.9 21.8 19 0
5 Idie Bus Beban 1 0 10.4 6.4 0 0
6 Langsa Bus Beban 1 0 8.2 5.1 0 0
7 Tualang Cut Bus Beban 1 0 8.6 5.3 0 0
8 Pangkalan Brandan
Bus Beban 1 0 24.5 15.2 0 0
9 Binjai Bus Beban 1 0 44.1 27 0 0
10 Belawan Slack Bus 1 0 0 0 0 0
11 Labuhan Bus Beban 1 0 9 5.6 0 0
12 Lamhotma Bus Beban 1 0 5.3 3.3 0 0
13 Paya Pasir Bus Generator 1 0 36 21.3 70 0
14 Mabar Bus Beban 1 0 11.7 6.8 0 0
15 Paya Geli Bus Beban 1 0 66.7 41.1 0 0
16 Glugur Bus Generator 1 0 81.7 51.4 0 0
17 Namorambe Bus Beban 1 0 18.8 11.6 0 0
18 Titi Kuning Bus Generator 1 0 0 0 12.5 0
19 Gis Listrik Bus Beban 1 0 16 10.2 0 0
20 Brastagi Bus Generator 1 0 16 10.2 10 0
21 Sei Rotan Bus Beban 1 0 43.3 28.6 0 0
22 KIM Bus Beban 1 0 33.5 20.7 0 0
(27)
No Pusat Listrik /
Transformator Tipe Bus
Asumsi Tegangan
Beban Generator Mang. Sudut MW MVAR MW MVAR 24 Tanjung
Morawa
Bus Beban 1 0 22.4 13.9 0 0
25 Kuala Namu Bus Beban 1 0 48 36 0 0
26 Tarutung Bus Beban 1 0 8 4.5 0 0
27 Porsea Bus Beban 1 0 5.7 3.5 0 0
28 Pematang Siantar
Bus Beban 1 0 30.4 18.6 0 0
29 G. Para Bus Beban 1 0 4.8 2.9 0 0
30 Tebing Tinggi Bus Beban 1 0 25.3 15.6 0 0
31 Perbaungan Bus Beban 1 0 15.7 9.7 0 0
32 Kuala Tanjung Bus Generator 1 0 17.6 10.9 50 0
33 Kisaran Bus Beban 1 0 25.6 15.7 0 0
34 Aek Kanopan Bus Beban 1 0 7.8 4.8 0 0
35 Rantau Prapat Bus Beban 1 0 27 16.6 0 0
36 G. Tua Bus Beban 1 0 4.5 2.8 0 0
37 P. Sidempuan Bus Beban 1 0 19.8 12.1 0 0
38 Martabe Bus Beban 1 0 7.8 4.8 0 0
39 Sibolga Bus Beban 1 0 12.8 8.6 0 0
40 Sipan Sipahoras 1
Bus Generator 1 0 0 0 33 0
41 Sipan Sipahoras 2
Bus Generator 1 0 0 0 17 0
42 Labuhan Angin Slack Bus 1 0 0 0 0 0
43 Tele Bus Beban 1 0 5.3 3.3 0 0
44 Sidikalang Bus Beban 1 0 7 12 0 0
45 Renun Bus Generator 1 0 0 0 80 0
Data transmisi jaringan Sumbagut yang ditunjukkan pada tabel 4.2 berikut. Data saluran dikonversikan ke satuan pu (per unit).
Tabel 4.2 Data transmisi Sumbagut 150 kV
Bus Nomor R (pu) X (pu)
dari ke dari ke
Banda Aceh Sigli 1 2 0.49
0.20298
0.162
Sigli Bireun 2 3 0.052 0.175
Bireun Lhoksmawe 3 4 0.032 0.108
Lhoksmawe Idie 4 5 0.043
0.17816
0.145
Lhoksmawe Langsa 4 6 0.068
0.28195
0.226
Idie Langsa 5 6 0.024 0.082
Langsa Tualang Cut 6 7 0.013 0.042
Langsa P. Brandan 6 8 0.041 0.138
Pangkalan Brandan Binjai 8 9 0.027 0.089
Binjai Belawan 9 10 0.006 0.046
(28)
Bus Nomor R (pu) X (pu)
dari ke dari ke
Belawan Labuhan 10 11 0.002 0.005
Belawan Paya Pasir 10 13 0.001 0.007
Labuhan Lamhotma 11 12 0.00172 0.006
Paya Pasir Mabar 13 14 0.003 0.011
Paya Pasir Paya Geli 13 15 0.01 0.038
Paya Geli Glugur 15 16 0.005 0.021
Paya Geli Namorambe 15 17 0.008 0.0033
Paya Geli Titi Kuning 15 18 0.014 0.054
Namorambe Titi Kuning 17 18 0.006 0.022
Titi Kuning Gis Listrik 18 19 0.009 0.032
Titi Kuning Brastagi 18 20 0.028 0.092
Brastagi Renun 20 45 0.027 0.088
Brastagi Sidikalang 20 44 0.034 0.113
Sei Rotan Belawan 21 10 0.002 0.031
Sei Rotan Paya Pasir 21 13 0.011 0.03146
Sei Rotan Titi Kuning 21 18 0.008 0.031
Sei Rotan KIM 21 22 0.006 0.027
Sei Rotan Denai 21 23 0.003 0.015
Sei Rotan Tanjung Morawa 21 24 0.002 0.001
Denai Tanjung Morawa 23 24 0.003 0.014
Tanjung Morawa Kuala Namu 24 25 0.00525 0.02403
Tarutung Sibolga 26 39 0.026 0.087
Tarutung Porsea 26 27 0.03899 0.12878
Porsea P. Siantar 27 28 0.038 0.128
Pematang Siantar G. Para 28 29 0.00066 0.00189 Pematang Siantar Tebing Tinggi 28 30 0.026 0.087
G. Para Tebing Tinggi 29 30 0.00078 0.00223
Tebing Tinggi Perbaungan 30 31 0.019 0.064
Tebing Tinggi Sei Rotan 30 21 0.028 0.094
Tebing Tinggi Kuala Tanjung 30 32 0.019 0.063
Perbaungan Sei Rotan 31 21 0.028 0.095
Kuala Tanjung Kisaran 32 33 0.03 0.1
Kisaran Aek Kanopan 33 34 0.0467 0.1341
Aek Kanopan Rantau Prapat 34 35 0.0256 0.0831
Rantau Prapat Kisaran 35 33 0.053 0.178
Rantau Prapat G. Tua 35 36 0.00059 0.00220
G. Tua P. Sidempuan 36 37 0.066 0.0218
P. Sidempuan Rantau Prapat 37 35 0.066 0.0218
Martabe P. Sidempuan 38 37 0.0296 0.09997
Sibolga P. Sidempuan 39 37 0.04215 0.15633
Sibolga Martabe 39 38 0.0074 0.025
(29)
Bus Nomor R (pu) X (pu)
dari ke dari ke
Sipan Sipahoras 2 Sipan Sipahoras 1
41 40 0.00329 0.01508 Sipan Sipahoras 2 Sibolga 41 39 0.006 0.021
Labuhan Angin Sibolga 42 39 0.0179 0.08190
Tele Tarutung 43 26 0.065 0.215
Sidikalang Tarutung 44 26 0.065 0.215
Sidikalang Tele 44 43 0.02403 0.08912
Renun Sidikalang 45 44 0.013 0.044
4.2Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV
Dari data beban dan data transmisi di tabel 4.1 dan 4.2 di atas, dilakukan simulasi aliran daya pada sistem sumbagut. Perhitungan aliran daya pada jaringan 150 kV Sumbagut dengan metode pemodelan paralel dilakukan dengan asumsi sebagai berikut:
1. Perhitungan dilakukan dalam keadaan normal, tidak ada gangguan dimana semua beban terhubung dan semua pembangkit beroperasi.
2. Slack Bus untuk wilayah 1 adalah bus 10 (Belawan) dan wilayah 2 bus 17 (Labuhan Angin)
3. Base Mva = 100, dengan jumlah iterasi maksimal 100 dan toleransi 0,1. Simulasi Perhitungan aliran daya dilakukan dengan menggunakan software Matlab. Simulasi yang pertama adalah simulasi aliran daya sistem Sumbagut 150 kV dengan cara konvensional. Maksudnya yaitu melakukan simulasi aliran daya dengan cara biasa, yakni dengan melakukan perhitungan pada keseluruhan daerah sumatera bagian utara. Simulasi pertama hanya menggunakan 1 unit laptop.
(30)
Gambar berikut menunjukkan tampilan awal simulasi yang dilakukan.
Gambar 4.1 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan
(31)
Gambar 4.2 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan
(32)
Gambar 4.3 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan
(33)
Gambar 4.4 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan
(34)
Gambar 4.5 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan
Setelah selesai, program dijalankan dengan menekan perintah RUN pada toolbar Matlab. Hasil simulasi akan dibahas kemudian.
(35)
Selanjutnya untuk wilayah 1 dan 2, simulasi dilakukan dengan menggunakan dua unit laptop. Sebelum simulasi dilakukan, kedua laptop dihubungkan dmenggunakan koneksi wifi. Tampilan awal untuk masing-masing wilayah akan terliahat seperti gambar berkut.
(36)
Gambar 4.7 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1
(37)
Gambar 4.8 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1
(38)
(39)
Gambar 4.10 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 2
(40)
Gambar 4.11 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 2
(41)
Setelah data yang diperlukan untuk simulasi wilayah 1 dan 2 selesai dimasukkan, program simulasi pada masing-masing laptop dijalankan secara bersamaan dengan menekan tombol RUN pada toolbar. Kemudian hasil simulasi sudah dapat diketahui. Hasil yang diharapkan pada simulasi ini adalah mengetahui jumlah iterasi pada masing-masing wilayah, mengetahui total pembangkit dan total beban pada wilayah Sumabgut dan mengetahui total rugi-rugi (losses) pada saluran transmisi.
4.3Hasil Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV
Perhitungan aliran daya wilayah Sumbagut keseluruhan konvergen pada iterai ke-5. Profil tegangan magnitudo pada masing-masing bus dapat dilihat pada gambar 4.12 berikut:
Gambar 4.12 Grafik Tegangan Pada Masing-Masing Bus Sistem Sumbagut 150 kV
Selanjutnya profil sudut fasa pada masing-masing bus ditampilkan pada gambar 4.13 berikut:
(42)
Gambar 4.13 Grafik Sudut Fasa Di Masing-Masing Bus Pada Sistem Sumbagut 150 Kv
Kemudian dapat juga dilihat profil daya aktif beban dan daya reaktif beban di masing-masing bus seperti pada gambar 4.14 di bawah:
Gambar 4.14 Daya Aktif Beban dan Daya Reaktif Beban Sistem Sumbagut 150 kV
(43)
Terakhir dapat dilihat grafik daya aktif generator bus/ slack bus dan daya reaktif generator bus/ slack bus pada gambar 4.14 berikut:
Gambar 4.15 Daya aktif dan daya reaktif bus generator dan slack bus sistem Sumbagut 150 kV
4.4Hasil Simulasi Wilayah 1 Sistem Sumbagut 150 kV
Dalam simulasi, data pembangkit dan data beban wilayah 1 terdiri dari 29 bus dengan penambahan 4 bus (bus 26, bus 27, bus 28, dan bus 29) yang berfungsi sebagai pengganti bus 5, bus 6, bus 27 dan bus 28 di wilayah 2. Dengan demikian saluran transmisi pada masing-masing wilayah tetap terhubung dan rugi-ruginya masih bisa dihitung.
Hasil simulasi wilayah 1 dapat diperlihatkan pada gambar 4.16 yaitu profil tegangan magnitudo dan gambar 4.17 profil sudut fasa masing-masing bus.
(44)
Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing-Masing Bus Di Wilayah 1 Dengan Sumbagut
Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus Di Wilayah 1 Dan Sumbagut
(45)
Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Beban Di Wilayah 1 Dan Sumbagut
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Beban Di Wilayah 1 Dan Sumbagut
Pada gambar 4.18 dan 4.19 terlihat nilai daya aktif dan daya reaktif wilayah 1 dengan sistem sumbagut persis sama. Hal ini dikarenakan tidak adanya perubahan daya aktif beban dan daya reaktif beban saat proses iterasi berlansung dimasing-masing wilayah.
(46)
Perbandingan daya aktif dan daya reaktif bus generator dan slack bus dapat dilihat di gambar 4.19 dan 4.20 berikut:
Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Generator Dan Slack Bus Di Wilayah 1 Dan Sumbagut
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Generator Dan Slack Bus Di Wilayah 1 Dan Sumbagut
Dari Gambar 4.20 dan 4.21 di atas, terlihat ada perbedaan pada beberapa data pebandingan daya aktif dan reaktif antara wilayah 1 dengan sistem jaringan
(47)
Sumbagut 150 kV. Hal ini disebabkan adanya proses transfer tegangan magnitudo dan sudut fasa saat iterasi berlangsung di masing-masing wilayah. Hasil simulasi wilayah 1 konvergen pada iterasi ke-3.
Dari hasil simulasi wilayah 1 diperoleh informasi berikut: Total Pembangkitan : 777,061 MW + 796,223 MVar Total Pembebanan : 628,600 MW + 392,200 MVar Total injeksi daya reaktif : 100 MVar
Total rugi saluran : 148,550 MW + 504,164MVar
4.5Hasil Simulasi Wilayah 2 Sistem Sumbagut 150 kV
Data pembangkit dan data beban pada wilayah 2 terdiri dari 22 bus termasuk 2 bus tambahan (bus 21 dan bus 22) yang berfungsi sebagai bus baru menggantikan bus 21 dan 20 di wilayah 1. Saat simulasi dijalankan, komunikasi data antara wilayah 1 dan wilayah 2 terjadi di bus 21 dan 22 wilayah 2 dengan bus 20 dan 21 wilayah 1.
(48)
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing-Masing Bus Di Wilayah 2 Dan Sumbagut.
Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus Di Wilayah 2 Dan Sumbagut
.Sedangkan perbandingan daya aktif dan daya reaktif bus beban wilayah 2 dapat dilihat pada grafik di bawah:
(49)
Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Beban Di Wilayah 2 Dan Sumbagut
Gambar 4.25 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Beban Di Wilayah 2 Dan Sumbagut
Sama seperti pada data bus beban wilayah 1, di wilayah 2 juga menunjukkan hasil yang sama persis untuk data daya aktif dan daya reaktif bus
(50)
beban. Untuk data daya aktif dan daya reaktif bus generator dan slack bus dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Generator Dan Slack Bus Di Wilayah 2 Dan Sumbagut
Gambar 4.27 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Generator Dan Slack Bus Di Wilayah 2 Dan Sumbagut
(51)
Grafik perbandingan daya aktif dan daya reaktif generator pada gambar 4.26 dan 4.27 di wilayah 2 dengan sistem sumbangut menunjukkan hasil yang hampir sama karena adanya proses transfer tegangan magnitudo dan sudut fasa saat proses iterasi berlangsung sehingga ada beberapa perubahan di daya aktif dan daya reaktif generator dan slack bus.
Dari hasil simulasi wilayah 2, didapat informasi sebagai berikut: Total Pembangkitan : 236,362 MW + 179,325 MVar
Total Pembebanan : 225,100 MW + 146,400 MVar Total injeksi daya reaktif : -
(52)
BAB V PENUTUP
5.1Kesimpulan
1. Dengan metode pemodelan paralel, dapat diketahui total pembangkitan, total pembebanan dan total rugi-rugi di masing-masing wilayah komputasi. Dari simulasi juga terlihat perhitungan aliran daya jaringan Sumbagut 150 kV sdengan metode konvensional selesai pada iterasi ke-5 sedangkan perhitungan dengan metode pemodelan paralel selesai pada iterasi ke-3 untuk wilayah 1 dan iterasi ke-4 untuk wilayah. Artinya, Perhitungan aliran daya lebih efisien dengan metode pemodelan paralel dibandingkan dengan metode konvensional pada sistem Sumbagut 150 kV.
2. Dari hasil simulasi untuk wilayah 1 diperoleh total pembangkitan sebesar 777,091 MW + 796,223 MVar, total beban 628,600 MW + 392,200 MVar dan total rugi jaringan sebesar 148,550 MW + 611,700 MVar. Dari wilayah 2 diperoleh total pembangkitan 236,362 MW + 179.325 MVar, total beban 225,100 MW + 146,400 MVar dan total rugi saluran 11,721 MW + 34,349 MVar. Sedangkan dari simulasi wilayah Sumbagut keseluruhan didapat total pembangkitan 1014,241 MW + 979,370 MVar, total beban 853,700 MW + 538,600 MVar dan total rugi saluran sebesar 160,541 MW + 540,770 MVar.
(53)
5.2 Saran
1. Penelitian ini dapat diaplikasikan pada sistem yang sesungguhnya sehingga lebih cepat dalam melakukan studi aliran daya dan lebih cepat mendapatkan informasi yang diperlukan mengenai aliran daya maupun tegangan sistem.
2. Penelitian dapat dikembangkan lebih lanjut dengan melakukan uji hubung sukngkat sistem maupun analisis stabilitas sistem pada sistem kelistrikan Sumbagut 150 kV.
(54)
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1Umum
Sistem tenaga listrik dibangun dengan tujuan membangkitkan energi listrik untuk kemudian disalurkan dan dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan.pada dasaranya sistem ini terdiri dari tiga unit, pusat pembangkit, saluran transmisi dan sistem distribusi.
Unit pembangkitan merupakan komponen penghasil energi listrik. Saluran trannsmisi menghubungkan pusat pembangkit dengan sistem distribusi dan dapat juga menghubungkan dengan sistem tenaga yang lain dengan jaringan interkoneksi. Sementara sistem distribusi menyalurkan energi listrik ke beban.
Pada pusat pembangkit terdapat generator untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Energi Listrik yang dibangkitkan tersebut dinaikkan level tegangan pada Gardu Induk Transmisi oleh transformator penaik tegangan untuk mengurangi rugi-rugi daya transmisi. Setelah dinaikkan kemudian energi listrik dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Setelah energi listrik disalurkan melalui saluran transmisi maka sampailah energi listrik di Gardu Induk Distribusi untuk diturunkan level tegangannya melalui transformator penurun tegangan (step-down transformer) menjadi tegangan menengah maupun tegangan rendah. Setelah itu energi listrik akan disalurkan melalui saluran distribusi menuju pusat-pusat beban.
(55)
2.2 Studi Aliran Daya
Studi aliran daya pada suatu sistem merupakan suatu hal yang sangat penting dalam menganalisis kinerja sistem saat ini. Studi aliran daya juga sangat penting dalam perencanaan dan pengembangan sistem kedepannya karena kebutuhan energi listrik yang akan terus meningkat.
Tujuan dari analisis aliran daya secara umum adalah untuk mendapatkan: 1. Besar dan sudut tegangan pada tiap bus dan kita bisa mengatahui
batas-batas operasi yang diperbolehkan.
2. Besar arus dan daya yang mengalir pada jaringan
3. Kondisi awal sistem sehingga kita bisa melakukan studi-studi selanjutnya seperti perencanaan, pengembangan sistem maupun studi tentang beban, perhitungan gangguan, proteksi sistem dan lainnya. Masalah aliran daya mencakup perhitungan aliran dan tegangan sistem pada terminal tertentu atau bus tertentu. Didalam studi aliran daya, bus-bus dibagi dalam 3 bagian, yaitu:
1. Slack bus atau swing bus atau bus referensi
Variabel yang diketahui pada bus ini adalah tegangan V dan sudut fasa . Bus ini biasa disebut juga dengan swing bus atau bue berayun. Bus ini berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya aktif P dan daya reaktif Q pada sistem . Variabel yang bias dihitung pada slack bus ini adalah daya aktif P dan daya reaktif Q.
(56)
Bus ini terhubung dengan generator. Variabel yang diketahui dari bus ini adalah dayak aktif P dan besaran tegangan V, sedangkan daya reaktif Q dan sudut fasa merupakan hasil perhitungan.
3. Load bus atau bus beban (PQ Bus)
Variabel yang diketahui pada bus ini adalah daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) sehingga sering juga disebut bus PQ. Daya aktif dan reaktif yang disuplai ke sistem tenaga bernilai positif, sementara daya aktif dan reaktif yang di konsumsi bernilai negatif. Variabel yang dihitung pada bus ini adalah tegangan V dan sudut fasa .
Secara singkat, klasifikasi bus pada sistem tenaga dapat disederhanakan ke tabel berikut:
Tabel 2.1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga No. Tipe Bus Daya Aktif
(P)
Daya Reaktif
(Q)
Tegangan
(V)
Sudut Beban
(δ) 1. Bus Beban Diketahui Diketahui Tidak
Diketahui
Tidak Diketahui
2. Bus Generator
Diketahui Tidak Diketahui
Diketahui Tidak Diketahui
3. Slack Bus / Swing Bus
Tidak Diketahui
Tidak Diketahui
(57)
Perhitungan aliran daya pada dasarnya adalah menghitung tegangan magnitudo dan sudut fasa bus swing, daya aktif dan reaktif bus beban serta daya aktif dan tegangan bus generator. Hasil perhitungan ini kemudian digunakan untuk mengetahui besar dan sudut fasa tegangan pada tiap-tiap bus serta daya nyata dan reaktif yang mengalir pada masing-masing saluran. Informasi ini digunakan untuk studi operasi normal jaring, analisis keadaan darurat (jika terjadi gangguan pada jalur transmisi utama atau unit pembangkitan yang besar), analisis keamanan, menentukan operasi optimal dan juga analisis kestabilan. Baik matrik admitansi bus Ybus yang dibentuk oleh admitansi sendiri (self admittance) dengan admitansi bersama (mutual admittance) maupun matrik impedansi bus Zbus yang dibentuk impedansi titik penggerak (driving point) dan impedansi pemindah (transfer impedance) dapat digunakan dalam penyelesaian masalah aliran daya.
Dalam melakukan perhitungan aliran daya, terdapat beberapa metode yang bisa diaplikasikan, yaitu:
1. Metode Gauss-Seidel
2. Metode Newton-Raphson
3. Metode Fast-Decoupled
4. Metodea Super Decoupled
2.3Matrik Admitansi Bus
Sistem tenaga listrik yang sederhana seperti gambar 2.1, dimana impedansinya dinyatakan dalam perunit pada dasar MVA, sementara untuk penyederhanaan, resistansi diabaikan. Berdasarkan hukum Kirchhoff arus impedansi-impedansi diubah ke admittansi-admittansi yaitu:
(58)
ij ij ij ij
jx r z y
1 1 (2.1)
i = bus ke-i
j = bus ke- j
G1 G2
4 3
2 1
Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga
Rangkaian equivalent satu phasa dari diagram satu garis Gambar 2.1 adalah seperti ditunjukkan Gambar 2.2.
(59)
1 2
3
4 z
10
z12
z20
z13 z23
z34
Gambar 2.2 Diagram Impedansi
Diagram impedansi Gambar 2.2 diubah menjadi diagram admittansi, dimana sumber tegangan ditransformasi menjadi sumber arus seperti pada Gambar 2.3.
1 2
3
4 y10
y
12
y20
y13 y23
y34
I I1
(60)
Gambar 2.3 Diagram Admittansi
Berdasarkan diagram admitansi gambar 2.3, gunakan hukum Kirchhoff arus pada tiap titik simpul (bus) untuk membuat persamaan arus yaitu hubungan antara arus yang diinjeksikan ke bus dan tegangan bus sebagai berikut:
Persamaan arus pada bus-1:
) (
)
( 1 2 13 1 3
12 1 10
1 y V y V V y V V
I (2.2)
Persamaan arus pada bus-2:
) (
)
( 2 1 23 2 3
21 2 20
2 y V y V V y V V
I (2.3)
Persamaan arus pada bus-3:
) ( ) ( ) (
0 y32 V3V2 y31V3V1 y34V3V4 (2.4) Persamaan arus pada bus-4:
) (
0 y43V4 V3 (2.5)
Dengan menyusun persamaan diatas maka akan menghasilkan:
3 13 2 12 1 13 12 10
1 (y y y )V y V y V
I (2.6)
3 23 2 23 21 20 1 21
2 y V (y y y )V y V
I (2.7)
4 34 3 34 32 31 2 32 1
31 ( )
0y V y V y y y V y V (2.8)
4 43 3 43
0y V y V (2.9)
Bila :
13 12 10
11 y y y
Y
21 12
21
12 Y y y
Y
31 13
31
13 Y y y
(61)
23 21 20
22 y y y
Y
32 23
32
23 Y y y
Y
34 32 31
33 y y y
Y
43 34
43
34 Y y y
Y
43
44 y
Y
Persamaan arus pada tiap bus menjadi:
4 14 3 13 2 12 1 11
1 Y V Y V Y V Y V
I (2.10)
4 24 3 23 2 22 1 21
2 Y V Y V Y V Y V
I (2.11)
4 34 3 33 2 32 1 31
3 Y V Y V Y V Y V
I (2.12)
4 44 3 43 2 42 1 41
4 Y V Y V Y V Y V
I (2.13)
Pada jaringan diatas, karena tidak ada hubungan antara bus-1 dan 4, bus-2 dan bus-4, maka Y14 Y41 0dan hal yang sama berlaku juga untuk Y24 Y42 0. Pada bus-3 dan bus-4 tidak ada sumber arus, maka I3 0 dan I4 0.
Untuk sistem tenaga listrik dengan n bus, persamaan arus pada bus dalam bentuk matrik adalah :
(62)
n i nn ni n n in ii i i n i n i n iV
V
V
V
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
I
I
I
I
.
.
.
.
.
.
...
...
.
.
.
...
...
.
.
.
...
...
...
...
.
.
.
.
.
.
2 1 2 1 2 1 2 2 22 21 1 1 12 11 2 1 (2.14) Atau bus bus bus Y VI (2.15)
dimana Ibus adalah vektor arus yang diinjeksikan pada bus. Arus positif jika menuju bus dan negative jika meninggalkan bus. Vbus adalah vektor tegangan bus yang diukur dari bus referensi. Ybus adalah matrik admittansi bus. Matrik admitansi bus ini terbentuk dari elemen diagonal masing masing bus dan elemen diagonal antara bus.
Elemen diagonal masing masing bus adalah sama dengan penjumlahan dari admittansi yang dihubungkan padanya dan ini disebut dengan admittansi sendiri dan dapat ditulis secara umum yaitu:
n j ij ii y Y 0 (2.16) i j (63)
Sedangkan elemen diagonal antara bus adalah sama dengan admittansi yang dihubungkan padanya dengan tanda negatif, dan ini disebut sebagai admittansi bersama dan secara umum dapat ditulis yaitu:
ij ji
ij Y y
Y (2.17)
Dimana:
ii
Y = admittansi bus ke-i
ij
Y = admittansi antara bus i dan j
i
V = tegangan phasa ke tanah pada bus ke-i
i
I = arus yang mengalir masuk ke bus i
Bila sumber arus yang diinjeksikan pada masing masing bus diketahui, maka vektor tegangan disetiap bus dapat dihitung dan selanjutnya aliran daya disetiap saluran dapat juga diperoleh. Hubungan tegangan dan arus di setiap bus seperti yang ditunjukkan persamaan (2.14) dapat diselesaikan untuk n bus yaitu:
bus bus bus Y I
V 1 (2.18)
2.4Metode Newton-Raphson
Metode Newton-Raphson pada dasarnya merupakan perluasan dan penyempurnaan dari metode Gauss-Seidel. Metode ini dianggap lebih efektif untuk perhitungan aliran daya pada jaringan sistem yang besar. Jumlah iterasi yang dibutuhkan lebih sedikit untuk memperoleh solusi perhitungan aliran daya berdasarkan ukuran sistem. Metode ini lebih disukai karena konvergensinya lebih cepat dan persamaan aliran dayanya dirumuskan dalam bentuk polar.
(64)
Studi aliran daya dilakukan untuk menganalisis aliran daya listrik dari pusat pembangkit yang disalurkan dari saluran transmisi sampai ke pusat-pusat beban. Ada dua yang perlu diperhatikan dalam melakukan studi aliran daya, yaitu:
1.Tegangan pada tiap-tiap bus.
2.Aliran daya aktif dan daya reaktif pada masing-masing saluran, yang dapat dihitung melalui persamaan aliran daya berikut:
ij i ij VI
S (2.19)
* ij j i Z V V
Vi Zij adalah impedansi saluran.
Dalam menyelesaikan perhitungan aliran daya dengan metode Newton-Raphson pada persamaan hybrid form, dilakukan langkah-langkah berikut:
1. Menentukan nilai k i
P dan k i
Q yang mengalir ke sistem pada setiap bus untuk nilai yang ditentukan atau perkiraan dari besar dan sudut untuk iterasi pertama atau tegangan yang ditentukan paling akhir untuk iterasi berikut.
i e V
Vi i j = Vi i (2.20)
Yij Gij jBij (2.21)
)] sin( ) cos( [ 1 j i ij j i ij n j j i
i V V G B
P
(2.22) )] cos( ) sin( [ 1 j i ij j i ij n j j i
i V V G B
Q
(65)
2. Menentukan Pik
dan
Qik dengan persamaan berikut. k i spec i ki P P
P
, (2.24)
k i spec i k
i Q Q
Q
, (2.25)
subrkip spec berarti “yang ditetapkan”.
3. Menghitung nilai-nilai jacobian dengan menggunakan nilai-nilai perkiraan atau ditentukan dari besar dan sudut tegangan pada persamaan turunan parsial yang ditentukan dengan diferensial persamaan berikut.
n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n V V V Q V Q Q Q V Q V Q Q Q V P V P P P V P V P P P Q Q P P ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (2.26)
koefisien matrik jacobian adalah
V V L J N H Q P . (2.27)
(66)
4. Menentukan invers Matrik Jacobian dan hitung koreksi-koreksi sudut dan tegangan pada setiap Bus.
5.
Menghitung nilai baru dari i(k1) dan Vi (k1) dengan menambahkan i dan Vi pada nilai sebelumnya.6. Kembali ke langkah pertama dan mengulangi proses itu dengan menggunakan nilai untuk besar dan sudut tegangan yang ditentukan paling akhir sehingga semua nilai i dan Vi pada semua bus lebih kecil dari suatu indeks ketepatan yang telah ditentukan (proses iterasi konvergen) . 2.5Parallel Load Flow
Parallel load flow adalah metode penyelesaian perhitungan aliran daya pada sistem yang luas dengan membagi sistem transmisi menjadi beberapa wilayah dan melakukan perhitungan load flow secara paralel dengan memperhatikan komunikasi data pada daerah perbatasan (boundary area).
Model umum dari paralel load flow adalah: ) (x f x (2.2 8)
dengan xX Rn, f(.)adalah suatu fungsi pemetaan tidak linear f :XRn. Mengikuti model Newton-Raphson
2 1 2 1 1 2 1 1 . f f j x x x x n n n n (2.29)
(67)
x
f
x f
x
f 1 ,..., 1 (2.30)
1,...,
, {1,..., )1 x x i N
f
xi N (2.31)
Perhitungan aliran daya secara paralel (parallel load flow) bertujuan memperoleh solusi yang lebih cepat. Beberapa faktor yang sangat mempengaruhi kecepatan dari solusi paralel adalah sebagai berikut:
a. Keseimbangan pengambilan data di masing-masing prosesor b. Kerja dari prosesor
c. Kecepatan dari komunikasi data antara prosesor
Untuk perhitungan yang cepat, wilayah sistem keseluruhan dibagi menjadi beberapa wilayah-yang seimbang untuk perhitungan aliran daya. Kemudian dilakukan perhitungan aliran daya pada masing-masing wilayah. Hasil perhitungan aliran daya berbasis paralel per-wilayah digunakan sebagai data untuk pembagian pembebanan dari masing-masing wilayah.
Simulasi perhitungan aliran daya secara paralel untuk wilayah Sumbagut ini dilakukan dengan membagi wilayah Sumbagut menjadi 2 wilayah, wilayah 1 dan wilayah 2. Artinya kita menggunakan dua unit komputer dalam melakukan simulasi. Kedua komputer dihubungkan dengan menggunakan wi-fi. Kedua unit komputer akan melakukan perhitungan secara bersaman.
(68)
BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang
Peningkatan kebutuhan masyarakat modern terhadap energi listrik telah memicu perkembangan sistem ketenagalistrikan. Dengan sistem yang semakin kompleks, evaluasi kerja sistem maupun analisis dari kondisi pembangkitan maupun pembebanan akan semakin rumit. Untuk itu diperlukan suatu study aliran daya (load flow) untuk mendapatkan informasi mengenai aliran daya maupun tegangan sistem.
Perhitungan aliran daya dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti metode Gauss-Seidel, Newton-Raphson, Fast Decoupled, Super Decoupled, 3 Phase, 3 Phase tidak seimbang dan Neural Network Load Flow.
Untuk aplikasi perhitungan pada area yang luas, perhitungan dengan metode diatas tidak efisien. Terdapat kesulitan saat perhitungan karena daerah yang terlalu luas sehingga mengakibatkan keterlambatan dalam perhitungan load flow. Oleh karena itu, dikembangkan suatu metode yang lebih cepat yaitu parallel load flow dengan metode Newton-Raphson.
Metode ini dilakukan dengan cara membagi wilayah yang akan dianalisis, dalam hal ini sistem kelistrikan sumbagut 150 kV, menjadi dua wilayah. Kemudian melakukan perhitungan load flow di masing-masing wilayah dengan memperhatikan komunikasi data pada area perbatasan (boundary area).
(69)
1.2Perumusan Masalah
Perhitungan paralel load flow untuk sistem kelistrikan sumbagut dilakukan dengan membagi sistem menjadi dua wilayah komputasi. Simulasi dilakukan dengan menggunakan MATLAB untuk mengamati hasil perhitungan aliran daya untuk kemudian dikirimkan ke masing-masing wilayah komputasi. Dilakukan perlakuan khusus dalam pengambilan data pada daerah perbatasan.
1.3Tujuan
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengetahui perhitungan aliran daya sistem kelistrikan sumbagut 150 kV dengan pemodelan paralel aliran daya dan membandingkannya dengan metode konvensional.
2. Mengetahui aliran daya pada sistem jaringan Sumatera Bagian Utara 150 kV. 1.4 Batasan Masalah
Tugas Akhir ini difokuskan pada simulasi aliran daya sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV dengan asumsi:
1. Menggunakan metode Newthon-Raphson untuk menghitung aliran daya secara paralel (parallel load flow).
2. Sistem jaringan Sumatera Bagian Utara 150 KV terdiri dari 45 bus yang akan dibagi menjadi dua wilayah komputasi.
(70)
1.5Manfaat Penelitian
1. Mengetahui simulasi aliran pada dengan menggunakan MATLAB. 2. Mengetahui perhitungan aliran dengan metode parallel load flow.
3. Sebagai bahan informasi bagi PLN dalam evaluasi sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 KV.
(71)
ABSTRAK
Studi aliran daya dilakukan untuk mengetahui informasi mengenai aliran daya dan tegangan sistem. Studi aliran daya sangat penting karena dapat menganalisis keadaan sistem sekarang dan dapat digunakan dalam perencanaan pengembangan sistem. Untuk sistem dengan wilayah yang luas, dapat dilakukan perhitungan aliran daya dengan metode parallel load flow Newton-Raphson. Metode ini dilakukan dengan membagi wilayah perhitungan menjadi dua wilayah dan menghitung aliran daya pada masing-masing wilayah secara bersamaan. Aplikasi metode ini pada Sistem Kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV menunjukkan jumlah iterasi yang lebih sedikit dibandingkan metode konvensional sehingga metode ini dinilai lebih efisien. Dari hasil simulasi untuk wilayah 1 diperoleh total pembangkitan sebesar 777,091 MW + 796,223 MVar, total beban 628,600 MW + 392,200 MVar dan total rugi jaringan sebesar 148,550 MW + 611,700 MVar. Dari wilayah 2 diperoleh total pembangkitan 236,362 MW + 179.325 MVar, total beban 225,100 MW + 146,400 MVar dan total rugi saluran 11,721 MW + 34,349 MVar
.
(72)
TUGAS AKHIR
ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 KV DENGAN MENGGUNAKAN METODE PARALLEL LOAD FLOW
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Leo Syahputra
NIM : 090402075
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(73)
(74)
ABSTRAK
Studi aliran daya dilakukan untuk mengetahui informasi mengenai aliran daya dan tegangan sistem. Studi aliran daya sangat penting karena dapat menganalisis keadaan sistem sekarang dan dapat digunakan dalam perencanaan pengembangan sistem. Untuk sistem dengan wilayah yang luas, dapat dilakukan perhitungan aliran daya dengan metode parallel load flow Newton-Raphson. Metode ini dilakukan dengan membagi wilayah perhitungan menjadi dua wilayah dan menghitung aliran daya pada masing-masing wilayah secara bersamaan. Aplikasi metode ini pada Sistem Kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kV menunjukkan jumlah iterasi yang lebih sedikit dibandingkan metode konvensional sehingga metode ini dinilai lebih efisien. Dari hasil simulasi untuk wilayah 1 diperoleh total pembangkitan sebesar 777,091 MW + 796,223 MVar, total beban 628,600 MW + 392,200 MVar dan total rugi jaringan sebesar 148,550 MW + 611,700 MVar. Dari wilayah 2 diperoleh total pembangkitan 236,362 MW + 179.325 MVar, total beban 225,100 MW + 146,400 MVar dan total rugi saluran 11,721 MW + 34,349 MVar
.
(75)
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“ ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 KV DENGAN MENGGUNAKAN METODE PARALLEL
LOAD FLOW ”
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan dan merawat penulis sampai sekarang yaitu ayahanda Syafril Ramawi dan ibunda Eli Syafni serta kepada adik tersayang Lia Aristina yang selalu memberikan dukungan, doa dan motivasi yang sangat membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama masa perkuliahan hingga selesainya Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Dengan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya sekaligus selaku Ketua Departemen Teknik Elektro yang telah
(76)
bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Kasmir Tanjung selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan.
3. Bapak Yulianta Siregar, ST. MT yang telah banyak memberikan masukan, ide dan saran kepada penulis mengenai topik yang penulis angkat dalam Tugas Akhir ini
4. Bapak Pimpinan PT. PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut.
5. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Saudara Tryani Walnizam Junaidi.SKM yang selalu memberikan dukungan baik moril maupin materil dan selalu memberikan masukan, saran, dan kritik kepada penulis.
7. Sahabat-sahabat terbaik, Agung, Dimas, Rizky, Rizal, Tondy, Arfan, Rizi, Nisa, Yuli, Lukman, Adly, Masykur, Afit, Adit, Faya, Asri, Doni, Wangto, Ahmad, Fahrul, Kentrick, Teguh, Reza, Budi, Arif, Daniel, Paul dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.
8. Keluarga Besar IMIB USU, semua penghuni Raysa B11, teman-teman angkatan 2009, semua abang kakak senior dan adik junior serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
(77)
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Agustus 2016 Penulis,
(78)
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Umum ... 4
2.2. Studi Aliran Daya ... 5
2.3. Matriks Admitansi Bus ... 7
2.4. Metode Newton-Rhapson ... 13
2.5. Parallel Load Flow ... 16
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Umum ... 18
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... 18
3.3. Alat dan Bahan ... 18
3.4. Metode Pengumpulan Data ... 18
(79)
3.6. Pemodelan Paralel Aliran Daya ... 20
3.7. Flowchart ... 21
3.8.Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kV yang Telah Dibagi Menjadi Dua Wilayah ... 22
BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS 4.1. Data Pembangkit dan Beban Sumatera Bagian Utara 150 kV ... 23
4.2. Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV ... 27
4.3. Hasil Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV... 39
4.4. Hasil Simulasi Wilayah 1 Sistem Sumbagut 150 kV ... 43
4.5. Hasil Simulasi Wilayah 2 Sistem Sumbagut 150 kV ... 45
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 50
5.2. Saran ... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN
(80)
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
1. Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga ... 8
2. Gambar 2.2 Diagram Impedansi ... 9
3. Gambar 2.3 Diagram Admitansi ... 9
4. Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ... 21
5. Gambar 3.2 Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kV ... 22
6. Gambar 4.1 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 28
7. Gambar 4.2 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 29
8. Gambar 4.3 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 30
9. Gambar 4.4 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 31
10. Gambar 4.5 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 32
11. Gambar 4.6 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 .... 33
12. Gambar 4.7 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 ... 34
13. Gambar 4.8 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 ... 35
(1)
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Umum ... 4
2.2. Studi Aliran Daya ... 5
2.3. Matriks Admitansi Bus ... 7
2.4. Metode Newton-Rhapson ... 13
2.5. Parallel Load Flow ... 16
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Umum ... 18
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... 18
3.3. Alat dan Bahan ... 18
3.4. Metode Pengumpulan Data ... 18
(2)
vi
3.6. Pemodelan Paralel Aliran Daya ... 20
3.7. Flowchart ... 21
3.8.Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kV yang Telah Dibagi Menjadi Dua Wilayah ... 22
BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS 4.1. Data Pembangkit dan Beban Sumatera Bagian Utara 150 kV ... 23
4.2. Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV ... 27
4.3. Hasil Simulasi Sistem Sumbagut 150 kV... 39
4.4. Hasil Simulasi Wilayah 1 Sistem Sumbagut 150 kV ... 43
4.5. Hasil Simulasi Wilayah 2 Sistem Sumbagut 150 kV ... 45
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 50
5.2. Saran ... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN
(3)
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
1. Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga ... 8
2. Gambar 2.2 Diagram Impedansi ... 9
3. Gambar 2.3 Diagram Admitansi ... 9
4. Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ... 21
5. Gambar 3.2 Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kV ... 22
6. Gambar 4.1 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 28
7. Gambar 4.2 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 29
8. Gambar 4.3 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 30
9. Gambar 4.4 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 31
10. Gambar 4.5 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan ... 32
11. Gambar 4.6 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 .... 33
12. Gambar 4.7 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 ... 34
13. Gambar 4.8 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah 1 ... 35
(4)
viii 15. Gambar 4.10 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab
Untuk Wilayah 1 ... 37 16. Gambar 4.11 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab
Untuk Wilayah 1 ... 38 17. Gambar 4.12 Grafik Tegangan Pada Masing-Masing Bus
Sistem Sumbagut150 kV ... 39 18. Gambar 4.13 Grafik Sudut Fasa Masing-Masing Bus Pada
Sistem Sumbagut 150 kV ... 40 19. Gambar 4.14 Daya Aktif Beban dan Daya Reaktif Beban Sistem
Sumbagut 150 kV ... 40 20 Gambar 4.15 Grafik Daya Aktif dan Daya Reaktif Bes Generator dan Slack Bus Sistem Sumbagut 150 kV ... 41 22. Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing-
Masing Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut ... 42 23. Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus
di Wilayah 1 dengan Sumbagut ... 42 24. Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus
Beban di Wilayah 1 dengan Sumbagut ... 43 25. Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing
Bus Beban di Wilayah 1 dengan Sumbagut ... 43 26. Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing
Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut ... 44 27. Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing
(5)
28. Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing-
Masing Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut ... 46 29. Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus
di Wilayah 2 dengan Sumbagut ... 46 30. Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus
Beban di Wilayah 2 dengan Sumbagut ... 47 31. Gambar 4.25 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing
Bus Beban di Wilayah 2 dengan Sumbagut ... 47 32. Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing
Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut ... 48 33. Gambar 4.27 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing
(6)
x DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
1. Tabel 2.1 Klasifikasi Bus pada Sistem Tenaga ... 6 2. Tabel 4.1 Data Pembangkit dan Data Beban Sumbagut 150 kV ... 24 3. Tabel 4.2 DataTransmisi Sumbagut 150 kV ... 25