Penentuan Slack Bus pada Jaringan Tenaga Listrik Sumbagut 150 KV Menggunakan Metode Artificial Bee Colony

PENENTUAN SLACK BUS PADA JARINGAN TENAGA LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN METODE

ARTIFICIAL BEE COLONY

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

Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

TOMMY OYS DAMANIK

NIM : 100402066

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Slack bus berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya aktif P dan daya reaktif Q pada sistem dan juga sebagai bus yang memikul rugi-rugi daya yang terjadi pada sistem. Pemilihan slack bus juga akan mempengaruhi aliran daya pada jaringan, rugi-rugi pada jaringan dan tegangan di setiap bus, dengan demikian perlu dilakukan analisis penentuan slack bus dalam sebuah sistem. Penentuan slack bus diharapkan akan mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan dan menghasilkan tegangan di setiap bus yang sesuai dengan standard SPLN (-10% sampai dengan +5% dari tegangan nominal). Tugas akhir ini mensimulasikan penentuan slack bus jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV dengan menggunakan metode Artificial Bee Colony. Hasil yang diperoleh bahwa slack bus yang dipilih yaitu bus 10 (Gardu Belawan) dengan total rugi-rugi jaringan 63,019 MW dan 218,793 MVAR, dan semua tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang telah ditetapkan.

KATA PENGANTAR

Penulis memanjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan hikmat yang diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “PENENTUAN SLACK BUS PADA JARINGAN TENAGA LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN METODE ARTIFICIAL BEE COLONY”. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa dalam selama masa kuliah dan pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapat banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua, abang, kakak, dan semua keluarga yang telah mendoakan dan memberikan banyak bantuan selama penulis menjalani masa perkuliahan.

2. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T. selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.

6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis selama masa perkuliahan.

7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.

8. Kelompok d’B2B (Kak Sonak, Iqnatius, dan Bang Sandi), dan adik -adikku (Christin, Oby, Guardo, Esra, Ray, Rio, Roger, Kia), terima kasih untuk dukungan, bantuan, semangat, dan doanya selama ini. 9. Keluarga Harmonika 76 (Bang Bonar, Bang Baga, Iqnatius, Hans,

Bang Ramson, Yuki, dan Lela), terima kasih untuk dukungan, doa, dan kebersamaannya.

10.Teman-teman pelayanan UKM KMK USU UP FT, terkhusus Timreg 2014 (Bang John, dan Bang Ovit) dan Koordinasi 2014 & 2015, terima kasih untuk dukungan dan doanya selama ini.

11.Teman-teman stambuk 2010 (Fransisco, Chandra, Afron, Milan, Christover, Martua, Yehezkiel, Iqnatius, Angel, Kevin, Andry, Sylvester, Novenri, Reikson, Ronaldo, Kolin, Enjoi, Andika, Tari, Duha, Rimbo, Dicky, Kharisma, Yahya, dan semua stambuk 2010 lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu) yang selalu saling memberi semangat, bantuan dan cerita selama perkuliahan.

12.Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi dukungan dan bantuan.

13.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dalam rangka memperbaiki dan melengkapi Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan dikembangkan di kemudian hari.

Medan, Maret 2015 Penulis

Tommy Oys Damanik NIM. 100402066

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 4

1.5 Manfaat ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BABII TINJAUANPUSTAKA 2.1 Sistem Transmisi Tenaga Listrik ... 6

2.1.1 Saluran Transmisi ... 6

2.2 Busbar ... 11

2.3 Studi Aliran Daya ... 12

2.3.1 Persamaan Aliran Daya ... 13

2.3.2.1 Metode Newton Raphson ... 15

2.3.3 Rugi-rugi pada Jaringan ... 19

2.3.4 Contoh Penyelesaian Studi Aliran Daya Newton Raphson ... 20

2.4 Artificial Bee Colony ... 27

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu ... 31

3.2 Bahan dan Peralatan ... 31

3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 31

3.4 Variabel yang Diamati ... 31

3.5 Prosedur Penelitian ... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Data ... 36

4.2 Kandidat Slack Bus ... 41

4.3 Hasil Studi Aliran Daya ... 42

4.3.1 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 1 ... 42

4.3.2 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 2 ... 42

4.3.3 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 4 ... 43

4.3.4 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 10 ... 43

4.3.5 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 13 ... 43

4.3.6 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 16 ... 44

4.3.8 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 20 ... 44

4.3.9 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 21 ... 44

4.3.10 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 35 ... 45

4.3.11 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 43 ... 45

4.3.12 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 44 ... 45

4.3.13 Hasil Studi Aliran Daya Saat Slack Bus pada Bus 45 ... 46

4.4 Penentuan Slack Bus ... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 51

5.2 Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52 LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi Busbar ………..12

Gambar 2.2 Diagram satu garis dari n-bus dalam suatu sistem tenaga ………….13

Gambar 2.3 Representasi Rugi-rugi Jaringan ………...19

Gambar 2.4 Diagram satu garis dengan tiga bus.………...20

Gambar 2.5 Flowchart Artificial Bee Colony ………...29

Gambar 3.1 Flowchart Penentuan slack bus dengan metode ABC ………...34

Gambar 4.1 Grafik Total Rugi-Rugi Daya ………....49

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Representasi Penggunaan Metode ABC ………...30

Tabel 4.1 Data Beban SUMBAGUT ………36

Tabel 4.2 Kapasitas Pembangkitan ………...37

Tabel 4.3 SaluranTransmisi dalam pu ………..39

Tabel 4.4 Kandidat Slack Bus………...41

Tabel 4.5 Total Beban, Total Rugi-Rugi, dan Total Pembangkitan ……….46

Tabel 4.6 Nilai Fitness ………..47

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. ONELINE DIAGRAM JARINGAN TENAGA LISTRIK SUMBAGUT 150 KV

LAMPIRAN 2. PEMBANGKIT DI SUMATERA BAGIAN UTARA LAMPIRAN 3. DATA SALURAN TRANSMISI

LAMPIRAN 4. KODE PROGRAM KOMPUTER PENENTUAN SLACK BUS PADA JARINGAN TENAGA LISTRIK SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN METODE ARTIFICIAL BEE COLONY. LAMPIRAN 5. HASIL MENJALANKAN PROGRAM KOMPUTER

ABSTRAK

Slack bus berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya aktif P dan daya reaktif Q pada sistem dan juga sebagai bus yang memikul rugi-rugi daya yang terjadi pada sistem. Pemilihan slack bus juga akan mempengaruhi aliran daya pada jaringan, rugi-rugi pada jaringan dan tegangan di setiap bus, dengan demikian perlu dilakukan analisis penentuan slack bus dalam sebuah sistem. Penentuan slack bus diharapkan akan mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan dan menghasilkan tegangan di setiap bus yang sesuai dengan standard SPLN (-10% sampai dengan +5% dari tegangan nominal). Tugas akhir ini mensimulasikan penentuan slack bus jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV dengan menggunakan metode Artificial Bee Colony. Hasil yang diperoleh bahwa slack bus yang dipilih yaitu bus 10 (Gardu Belawan) dengan total rugi-rugi jaringan 63,019 MW dan 218,793 MVAR, dan semua tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang telah ditetapkan.

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam jaringan tenaga listrik terdapat tiga penggolongan bus, yaitu : bus beban, bus generator, dan slack bus. Slack bus merupakan salah satu bus generator yang dipilih menjadi bus referensi, biasanya sudut tegangannya dibuat nol [1], dengan kata lain slack bus dapat dipilih dari salah satu bus generator. Slack bus berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya aktif P dan reaktif Q pada sistem, atau sebagai bus yang menanggung rugi-rugi daya yang terjadi pada jaringan [2]. Penelitian tentang slack bus ini sebelumnya sudah ada yang melakukannya, salah satunya yaitu penelitian yang membahas tentang penentuan slack bus pada 30 Bus IEEE [1], dimana terdapat enam bus generator dan 24 bus beban. Keenam bus generator dicoba untuk menjadi slack bus dan masing-masing dihitung besar rugi-rugi daya, tegangan, dan biaya pembangkitan. Selain itu, penelitian tentang pengaturan slack bus untuk mengoptimalkan aliran daya pada 30 bus IEEE juga pernah dilakukan dengan metode Newton Raphson [2], kemudian membandingkan rugi-rugi daya dengan ditambah dua buah kapasitor dan tanpa kapasitor. Selanjutnya, penelitian tentang pemilihan slack bus untuk sistem kelistrikan Jawa-Bali 500 kV juga sudah pernah dilakukan, dan untuk optimalisasinya digunakan dua metode yaitu metode Lagrange dan metode Genetika Algoritma [3]. Dari hasil beberapa penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan dapat dilakukan dengan menentukan slack bus yang terbaik. Maka dari itu, dalam menentukan slack bus harus dilakukan dengan teliti, karena slack bus akan mempengaruhi aliran daya

dalam jaringan, rugi-rugi pada jaringan, besar tegangan, dan besar daya yang dibangkitkan.

Penentuan slack bus yang terbaik dapat dilakukan dengan melihat hasil dari analisa aliran daya dari setiap bus yang mungkin dijadikan sebagai slack bus. Metode analisa aliran daya yang akan digunakan dalam tugas akhir ini yaitu dengan metode Newton Raphson. Slack bus yang akan dipilih yaitu slack bus yang menghasilkan rugi-rugi daya yang paling minimum dan tegangan di setiap bus masih berada di dalam batas toleransi yaitu berdasarkan standar tegangan PT. PLN +5% sampai -10% dari tegangan nominal.

Dalam tugas akhir ini, penulis akan menggunakan metode ABC (Artificial Bee Colony). Metode ABC merupakan salah satu dari metode artificial intelligent atau kecerdasan buatan. Metode ini akan mencari slack bus yang terbaik yang terinspirasi dari perilaku koloni lebah dalam mencari nectar (sari bunga). Dalam menentukan sumber makanan, koloni lebah terbagi menjadi tiga kelompok yaitu lebah pekerja, lebah onlooker dan lebah scout. Lebah-lebah ini yang akan menentukan letak dan besar suatu sumber nectar kemudian mengingat dan membandingkan dengan sumber lain. Pada akhir fungsi dipilih suatu lokasi dengan sumber nectar yang paling optimal [4] (dalam hal ini yaitu letak slack bus yang terbaik). Metode ini akan diterapkan dalam bahasa pemograman komputer. Dalam penerapannya, makanan atau nectar dianggap sebagai rugi-rugi daya pada jaringan. Kemudian lebah scout akan mencari letak makanan dalam hal ini adalah kandidat slack bus. Bus yang dapat dijadikan kandidat slack bus yaitu semua bus generator. Lebah pekerja akan pergi ke sumber-sumber makanan yang telah ditemukan oleh lebah scout dan menghitung jumlah makanan (rugi-rugi daya pada

jaringan) di setiap sumber makanan dan lebah onlooker akan menentukan sumber makanan atau slack bus yang terbaik yaitu slack bus yang setelah dijalankan perhitungan aliran daya diperoleh tegangan setiap bus pada batas yang diinginkan dan rugi rugi pada jaringan yang paling sedikit. Dengan metode ini diharapkan penentuan letak slack bus akan semakin mudah dan juga efisien.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah bagaimana menentukan slack bus yang terbaik pada jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV, sehingga diperoleh rugi-rugi daya yang paling kecil dan tegangan di setiap bus berada pada batas yang diijinkan. Metode yang digunakan untuk mencari slack bus yang terbaik adalah Artificial Bee Colony (ABC).

1.3 Batasan Masalah

Tugas akhir ini akan dibatasi hanya pada penentuan slack bus untuk mendapatkan rugi daya terkecil di dalam sistem tenaga listrik. Adapun pembahasannya dibatasi pada dasar sistem transmisi Sumatera Bagian Utara 150 kV, perhitungan aliran daya (load flow), rugi daya (Losses) dan tegangan pada setiap bus. Slack bus yang akan ditetapkan akan menghasilkan rugi-rugi daya terkecil dan tegangan pada setiap bus pada batas tegangan yang diijinkan. Dalam menganalisa aliran daya dan penentuan slack bus, jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV dalam keadaan operasi normal dan untuk memudahkan analisis digunakan metode ABC.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menentukan slack bus yang terbaik dengan mempertimbangkan besar rugi-rugi daya yang minimum dan mempertahankan profil tegangan pada batas toleransi yang diperbolehkan yaitu berdasarakan standard tegangan PT.PLN +5% sampai -10% dari tegangan nominal.

1.5 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah dengan melakukan penentuan slack bus pada jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV maka hasil aliran daya dalam jaringan akan menghasilkan rugi-rugi daya yang minimum dan tegangan setiap bus berada dalam batas yang diijinkan, sehingga kualitas penyaluran tenaga listrik semakin baik. Tugas Akhir ini juga diharapkan dapat menjadi pedoman untuk menganalisa operasi sistem tenaga sehingga memperoleh operasi yang optimal.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini akan dibagi menjadi lima bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang teori yang menunjang Tugas Akhir ini. Teori

tersebut yaitu sistem transmisi tenaga listrik, studi aliran daya, rugi-rugi pada

jaringan, dan artificial bee colony.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang tempat dan waktu penelitian, bahan dan peralatan

penelitian, variabel yang diamati, prosedur penelitian, dan pelaksanaan penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang data hasil penelitian dan analisis data.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari Tugas Akhir

2.1 Sistem Transmisi Tenaga Listrik

Sistem transmisi adalah sistem yang menghubungkan antara sistem pembangkitan dengan sistem distribusi untuk menyalurkan tenaga listrik yang dihasilkan pembangkit ke sistem distribusi. Dalam penyalurannya tegangan yang dibangkitkan oleh pembangkit harus dinaikkan dengan trafo step up. Hal ini dilakukan untuk mengurangi rugi-rugi selama penyaluran tenaga listrik. Kemudian diujung saluran transmisi diturunkan dengan menggunakan trafo step down sehingga tegangannya dapat digunakan oleh pelanggan.

2.1.1 Saluran Transmisi

Saluran transmisi adalah saluran yang menghantarkan energi listrik dari pusat-pusat pembangkitan tenaga listrik kepada pelanggan. Komponen-komponen utama saluran transmisi adalah struktur pendukung, konduktor sebagai penghantar energi, dan isolator [4]. Struktur pendukung terdiri dari tiang atau menara listrik yang akan menopang konduktor dan isolator. Suatu saluran transmisi terdapat empat parameter yang akan mempengaruhi kemampuannya untuk berfungsi sebagai bagian dari sistem tenaga, yaitu : resistansi, induktansi, kapasitansi, dan konduktansi. Konduktansi antar-penghantar dan tanah menyebabkan terjadinya arus bocor (leakage current) pada isolator saluran atas-tiang (overhead lines) dan yang melalui isolasi kabel. Karena kebocoran pada isolator atas-tiang sangat kecil sehingga dapat diabaikan, konduktansi antar-penghantar pada saluran atas-tiang dianggap sama dengan nol [6].

A.Resistansi

Resistansi penghantar adalah penyebab utama terjadinya rugi-rugi daya pada saluran transmisi. Terdapat dua macam tahanan, yaitu tahanan arus searah dan tahanan arus bolak-balik. Tahanan arus searah ditentukan oleh nilai resistivitas material konduktor:

(2.1)

dimana:

R= tahanan arus searah = resistivitas

L=panjang konduktor A= luas penampang bidang.

Nilai tahanan ini berubah dengan suhu menurut rumus:

(2.2)

dimana:

=tahanan pada suhu t =tahanan pada suhu to =koefisien suhu massa konstan.

Resistansi arus searah terbagi merata pada penampang konduktor, namun tidak demikian untuk resistansi arus bolak balik, dimana terdapat kecenderungan arus lebih berkonsentrasi pada permukaan konduktor. Fenomena ini sering disebut dengan efek kulit (skin effect), dan mengakibatkan resistansi sedikit meningkat, terutama bila konduktor memiliki garis tengah yang besar. Efek kulit ini sangat kecil untuk frekuensi yang rendah [5].

B.Induktansi

Ada dua persamaan dasar yang dapat digunakan untuk menjelaskan dan merumuskan induktansi. Persamaan yang pertama menghubungkan tegangan imbas dengan kecepatan perubahan fluks yang meliputi suatu rangkaian. Tegangan imbas adalah

(2.3)

Dimana:

= tegangan imbas dalam volt

=banyaknya fluks gandeng (flux linkages) rangkaian dalam weber-turns Banyaknya weber-turns adalah hasil perkalian masing-masing weber dari fluks dan jumlah lilitan dari rangkaian yang digandengkannya. Pada suatu kumparan, sebagian besar dari garis-garis fluks yang ditimbulkan akan menggandeng lebih dari satu lilitan kumparan. Jika beberapa fluks hanya menghubungkan sebagian dari lilitan kumparan, maka jumlah fluks gandeng akan berkurang. Sesuai dengan banyaknya garis fluks, masing-masing garis dikalikan dengan jumlah lilitan yang digandengkannya, dan hasil-hasil perkalian ini seluruhnya dijumlahkan untuk mendapatkan fluks gandeng total (total flux linkage).

Jika arus pada rangkaian berubah-ubah, medan magnet yang ditimbulkannya pasti berubah-ubah. Jika dimisalkan bahwa media medan magnet ditimbulkan mempunyai permeabilitas yang konstan, banyaknya fluks gandeng berbanding lurus dengan arus, dan karena itu tegangan imbasnya sebanding dengan kecepatan perubahan arus. Jadi persamaan dasar yang kedua adalah:

Dimana,

= induktansi rangkaian, H =tegangan imbas, V

=kecepatan perubahan arus, A/s

Persamaan 2.3 dapat juga dipakai jika permeabilitasnya tidak konstan, tetapi dalam hal itu induktasninya juga menjadi tidak konstan. Persamaan 2.3 dan persamaan 2.4 diselesaikan untuk mendapatkan L, hasilnya yaitu

(2.5) Jika fluks gandeng dari rangkaian berubah secara linear sesuai dengan arus, yang berarti bahwa rangkaian magnetis itu mempunyai permeabilitas konstan, maka

(2.6) Dan dari sini timbullah definisi induktansi-sendiri (self-inductance) dari suatu rangkaian listrik, yaitu fluks gandeng dari rangkaian per satuan arus. Dengan induktansi sebagai faktornya, fluks gandeng menjadi

(2.7)

C. Kapasitansi

Kapasitansi suatu saluran transmisi adalah akibat beda potensial antara penghantar (konduktor), kapasitansi menyebabkan penghantar tersebut bermuatan seperti yang terjadi pada pelat kapasitor bila terjadi beda potensial diantaranya. Kapasitansi antara penghantar adalah muatan per unit beda potensial. Kapasitansi antara penghantar sejajar adalah suatu konstanta yang tergantung pada ukuran dan jarak pemisah antara penghantar. Untuk saluran daya yang panjangnya 80 km (50

mil), pengaruh kapasitansinya kecil dan biasanya dapat diabaikan. Untuk saluran-saluran yang lebih panjang dengan tegangan yang lebih tinggi, kapasitansi menjadi bertambah penting.

Suatu tegangan bolak balik yang terpasang pada saluran transmisi akan menyebabkan muatan pada penghantar-penghantarnya di setiap titik bertambah dan berkurang sesuai dengan kenaikan dan penurunan nilai sesaat tegangan antara penghantar pada titik tersebut. Aliran muatan adalah arus, dan arus yang disebabkan oleh pengisian dan pengosongan bolak-balik (alternate charging and discharging) saluran karena tegangan bolak-balik disebut arus pengisian saluran. Arus pengisian mengalir dalam saluran transmisi meskipun saluran tersebut dalam keadaan terbuka. Hal ini mempengaruhi jatuh tegangan sepanjang saluran, effisiensi dan faktor daya saluran serta kestabilan sistem dimana saluran tersebut merupakan salah satu bagiannya.

Kapasitansi antara dua penghantar pada saluran dua kawat didefinisikan sebagai muatan pada penghantar itu per unit beda potensial diantara keduanya. Dalam bentuk persamaan, kapasitansi persatuan panjang saluran adalah

(2.8) Dimana q adalah muatan pada saluran dalam coulomb per meter dan v adalah beda potensial antar kedua penghantar dalam volt.

2.2 Busbar

Busbar adalah sebagai terminal tempat pengambilan sumber listrik. Semua peralatan pada gardu induk dihubungkan ke bus dan berada disekelilingnya. Pada umumnya konfigurasi busbar terbagi menjadi empat yaitu : Single breaker, single bus; single breaker, double bus with tie; 1½ breaker configuration; and Ring Bus.

Single breaker, single bus adalah susunan busbar yang paling sederhana dan paling murah. Kelemahan dari konfigurasi ini yaitu memiliki keterbatasan operasi. Apabila ada gangguan yang menyebabkan breker terbuka maka seluruh beban pada saluran itu akan padam.

Single breaker, double bus with tie yaitu konfigurasi dua busbar yang dihubungkan dengan satu pemutus tenaga. Konfigurasi ini memiliki fleksibilitas operasi, yaitu apabila pada salah satu busbar terjadi gangguan maka pemutus tenaga akan membuka konfigurasinya sehingga gangguan tersebut tidak mengganggu busbar yang satu.

Sistem ring bus digunakan bila ada dua sumber yang mensuplai, kelebihan konfigurasi ini yaitu apabila terjadi gangguan pada salah satu sumber akan langsung mengisolir gangguan tersebut. Pada keadaan normal semua breaker pada ring bus berada dalam keadaan tertutup.

Sistem satu setengah breaker memiliki tiga breaker yang terhubung seri diantara dua bus. Susunan ini mempunyai faktor pengamanan yang tinggi, karena bila suatu lokasi mengalami gangguan, tidak akan mempengaruhi bagian lain yang sedang beroperasi.

Gambar 2.1 Konfigurasi Busbar 2.3 Studi Aliran Daya

Studi aliran daya bertujuan untuk kepentingan perencanaan dan perancangan guna kondisi operasi optimal pada sistem yang ada dan untuk pengembangan sistem yang akan datang secara optimal. Keterangan yang diperoleh dari studi aliran daya adalah besar dan sudut fasa tegangan pada setiap bus dan daya nyata dan reaktif yang mengalir pada setiap saluran.

Dalam studi aliran daya terdapat tiga penggolongan bus, yaitu [7]:

1. Bus beban; pada bus ini terhubung beban-beban yang permintaan daya nyata (P) dan daya reaktif (Q), sedangkan besar tegangan (V) dan sudut fasanya (δ) dihitung. Bus beban sering juga disebut bus P-Q.

2. Bus generator; pada bus generator terdapat generator-generator yang besaran tegangan (V) dan daya aktif (P) diketahui, sedangkan sudut fasa tegangan (δ) dan daya reaktif (Q) tidak diketahui. Bus generator sering juga disebut bus P-V.

3. Bus referensi(slack bus); pada bus referensi besar tegangan (V) dan sudut fasanya (δ) diketahui, sudut fasa δ pada bus referensi menjadi acuan untuk sudut fasa tegangan pada bus yang lain.

2.3.1 Persamaan Aliran Daya

Suatu sistem tenaga listrik terdapat banyak bus. Berikut gambar 2.2 menunjukkan diagram satu garis beberapa bus dari sistem tenaga [8]:

1

V

2

V

n

V

1 i y i

V

2 i y in y 0 i

y

i I

Gambar 2.2 Diagram satu garis dari n-bus dalam suatu sistem tenaga Arus pada bus i dapat ditulis:

(2.9) Sehingga dapat didefinisikan sebagai berikut:

[

] (2.10)

Sehingga Ii pada Persamaan (2.9) dapat ditulis:

(2.11) Atau dapat ditulis menjadi:

∑

(2.12)

Persamaan daya pada bus i adalah:

; dimana adalah V conjugate pada bus i

(2.13)

Dengan mensubsitusikan Persamaan (2.13) ke Persamaan (2.12), maka diperoleh:

∑

(2.14)

Dari Persamaan (2.14) terlihat bahwa persamaan aliran daya bersifat tidak linear dan harus diselesaikan dengan metode iterasi.

2.3.2 Metode Penyelesaian Aliran Daya

Metode yang umum digunakan untuk menyelesaikan aliran daya adalah metode Gauss-Seidel, Newton-Raphson, dan Fast Decoupled. Metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan studi aliran daya pada Tugas Akhir ini adalah Newton-Raphson.

2.3.2.1 Metode Newton-Raphson

Untuk sistem yang sangat luas, metode ini ditemukan untuk memudahkan perhitungan aliran daya pada sistem tersebut. Pada suatu bus, dimana besarnya

tegangan dan daya reaktif tidak diketahui, unsur nyata dan khayal tegangan untuk setiap iterasi didapatkan dengan pertama-tama menghitung nilai daya aktif dan reaktif. Dari Persamaan (2.14) kita peroleh:

∑

(2.15)

Dimana , sehingga diperoleh:

∑ (2.16)

∑ (2.17)

Penyelesaian persamaan aliran daya dengan metode ini tegangan bus dan admitansi saluran dinyatakan dalam bentuk polar. Jika kita pilih bentuk polar dan kita uraikan Persamaan (2.15) kedalam unsur nyata dan khayalnya dengan:

| | | | | | Maka diperoleh :

∑ | | (2.18)

∑ | | (2.19)

Atau Pi dapat ditulis dalam Persamaan (2.20)

| | ∑ | | (2.20) ∑ | | (2.21) Atau Qi dapat ditulis dalam Persamaan (2.22).

| | ∑ | | (2.22) Persamaan (2.19) dan (2.21) merupakan langkah awal perhitungan aliran daya dengan metode Newton Raphson. Penyelesaian aliran menggunakan proses

iterasi (k+1), untuk iterasi pertama nilai k = 0, pada iterasi merupakan nilai perkiraan awal yang ditetapkan sebelum dimulai perhitungan aliran daya.

Hasil perhitungan daya menggunakan Persamaan (2.19) dan (2.21) akan diperoleh nilai dan . Hasil ini digunakan untuk menghitung nilai dan menggunakan persamaan berikut:

(2.23)

(2.24)

Hasil perhitungan Persamaan (2.23) dan (2.24) digunakan untuk membentuk matriks Jacobian, persamaan matriks Jacobian dapat dilihat pada Persamaan (2.25). [ ] [ | | | | | | | | | | | | | | | |] [ | | | _|] (2.25)

Secara umum Persamaan (2.25) dapat kita sederhanakan ke dalam Persamaan (2.26).

[ ] [ ] [ _{| |} ] (2.26)

Unsur Jacobian diperoleh dengan membuat turunan parsial dari Persamaan (2.19) dan (2.21) dan memasukkan nilai tegangan perkiraan pada iterasi pertama atau yang diperhitungkan dalam yang terdahulu dan terakhir. Dari Persamaan (2.19) dan (2.21) kita dapat menulis matriks Jacobian sebagai berikut:

| | (2.27)

∑ | | (2.28) Bentuk umum yang serupa dapat diperoleh dari Persamaan (2.20) dan (2.22), sehingga dapat dicari untuk submatriks Jacobian yang lain.

Setelah itu menghitung nilai dan | | dengan cara menginvers matriks Jacobian yang telah diperoleh sebelumnya. Sehingga diperoleh Persamaan (2.29).

[ _{| |} ] [ ] [ ] (2.29)

Setelah nilai dan | | didapat, kita dapat menghitung nilai tersebut untuk iterasi berikutnya, yaitu dengan menambahkan nilai dan | | , sehingga diperoleh Persamaan (2.30) dan (2.31).

_(2.30)

| | | | | | (2.31)

Hasil perhitungan Persamaan (2.27) dan (2.28) digunakan lagi untuk proses iterasi selanjutnya, yaitu dengan memasukkan nilai ini ke dalam Persamaan (2.19) dan (2.21) sebagai langkah awal perhitungan aliran daya. Proses ini dilakukan terus menerus yaitu n-iterasi sampai diperoleh nilai yang konvergen.

Secara ringkas metode perhitungan aliran daya menggunkan metode Newton-Raphson dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Hitung nilai dan yang mengalir ke dalam sistem pada setiap bus untuk nilai yang diperkirakan dari besar tegangan (V) dan sudut fasanya δ

untuk iterasi pertama atau nilai tegangan yang ditentukan paling akhir untuk iterasi berikutnya.

2. Hitung pada setiap rel.

3. Hitunglah nilai-nilai untuk Jacobian dengan menggunakan nilai-nilai perkiraan atau yang ditentukan dari besar dan sudut fasa tegangan dalam persamaan untuk turunan parsial yang ditentukan dengan persamaan diferensial Persamaan (2.19) dan (2.21)

4. Invers matriks Jacobian dan hitung koreksi-koreksi tegangan dan | | pada setiap rel

5. Hitung nilai yang baru dari | | dan dengan menambahkan nilai dan | | pada nilai sebelumnya.

6. Kembali ke langkah 1 dan ulangi proses itu dengan menggunakan nilai besar dan sudut fasa tegangan yang ditentukan paling akhir sehingga semua nilai yang diperoleh lebih kecil dari indeks ketepatan yang telah dipilih.

2.3.3 Rugi-rugi pada Jaringan

Rugi – rugi pada jaringan dapat dicari melalui representasi Gambar 2.3 berikut [8]:

Gambar 2.3 Representasi Rugi-rugi Jaringan

Dari gambar di atas dapat dinyatakan bahwa arus yang mengalir dari i ke j adalah:

( ) (2.32) Begitu pula sebaliknya, arus yang mengalir dari j ke I dapat dinyatakan dengan :

( ) (2.33) Daya Semu yang terjadi dari bus i ke j dan dari bus j ke i adalah :

(2.34)

(2.35)

Sedangkan rugi – rugi daya yang terjadi dari i ke j secara aljabar dapat ditulis sebagai :

(2.36)

Dengan begitu, untuk menghitung nilai rugi – rugi secara keseluruhan dari jaringan dapat dihitung dengan menjumlahkan seluruh rugi – rugi yang diperoleh pada setiap saluran.

∑

2.3.4 Contoh Penyelesaian Studi Aliran Daya Newton Raphson

Gambar 2.4 menunjukkan gambar oneline diagram sistem tenaga dengan 3 bus. Bus 1 adalah slack bus, bus 2 adalah bus beban dan bus 3 adalah bus generator. Nilai yang diketahui masing-masing bus dan impedansi penghantar terdapat pada gambar tersebut. Base daya sama dengan 100 MVA.

Gambar 2. 4 diagram satu garis dengan tiga bus

Untuk melakukan studi aliran daya pada contoh tersebut, langkah pertama yang dilakukan yaitu mencari nilai matriks admitansi.

[ ] , , , , , , G1 Bus-2 Bus-1 G1 , Slack bus Bus-3 | |

[

]

[

]

Mengubah nilai matriks bus admitansi ke dalam bentuk polar dengan sudut dalam radian.

[

, , , , , , , , , , , , , , , , , , ] Kemudian langkah selanjutnya menghitung nilai daya aktif dan daya reaktif dengan menggunakan persamaan dibawah ini.

∑ | |

∑ | |

| || || | | || | | || || |

| || || | | || || | | || |

| || || | | || | | || || |

Langkah selanjutnya yaitu membentuk matriks jacobian.

| || || | | || || |

| || || |

| | | || |

| || | | || |

| || || |

| || || | | || || |

| | | || |

| || || | | || || |

| | | || | | || | | || |

Beban dan daya yang dibangkitkan diubah ke dalam bentuk per unit.

Tegangan pada slack bus , , tegangan pada bus 3 =1,04 pu. Estimasi awal untuk nilai | |=1.0, =0. Selanjutnya yaitu menghitung nilai residu daya.

_{, , , , , , ,}

Langkah selanjutnya yaitu mencari nilai-nilai dari matriks jacobian. Berikut hasil dari perhitungan dalam bentuk matriks :

[ ] [ , , , , , , , , , ] [ | _|] [ , , , , , , , , , ] [ ] [ | _|] [ , , , , , , , , , ] [ , , , ]

, | | ,

Maka,

, , , | | , ,

Nilai tersebut kembali disubstitusikan untuk mencari nilai , , , dan nilai matriks jacobian. Berikut adalah hasil iterasi kedua :

[ , , , ] [

, , ,

, , ,

, , , ] [

| _|] Sehingga diperoleh nilai,

, , | | ,

, , , , , , | | , , , Untuk Iterasi ketiga :

[ , , , ] [

, , ,

, , ,

, , , ]

[

| _|] Sehingga didapat nilai,

, , | | ,

, , , , , , | | , , ,

Solusi untuk studi aliran daya ini konvergen pada iterasi ketiga. Sehingga diperoleh nilai

, , , ,

Maka nilai daya aktif dan reaktif pada slack bus, dan daya reaktif pada bus 3 dapat dicari dengan rumus dibawah ini:

| || || | | || || | | || || |

| || | | || || | | || || |

| || || |

Setelah disubstitusi setiap nilai dalam persamaan diatas, maka diperoleh nilai: , ,

, , , ,

Langkah selanjutnya yaitu menghitung rugi-rugi dalam saluran. Pertama sekali yaitu menghitung arus di setiap saluran.

, , , , , ,

, ,

, , , , , ,

, ,

, , , , , ,

, , Aliran daya pada saluran adalah :

, , , , , , , ,

, , , , , ,

, , , , , ,

, , , ,

, , , , , , , ,

, ,

, , , , , ,

, , , , Sehingga total rugi-rugi adalah :

, ,

2.4 Artificial Bee Colony (ABC)

Metode optimisasi yang digunakan untuk menentukan letak slack bus adalah dengan metode Artificial Bee Colony (ABC). ABC adalah sebuah metode optimisasi yang terinspirasi oleh perilaku mencari makan lebah madu diperkenalkan oleh Karaboga pada tahun 2005 [9]. Metode ini mensimulasikan perilaku lebah untuk menentukan slack bus yang terbaik. Dalam metode ini terdapat tiga kelompok lebah, yaitu: lebah pekerja, lebah onlooker, dan lebah scout. Lebah pekerja yaitu lebah yang pergi ke sumber makanan yang yang pernah dikunjung sendiri sebelumnya, lebah onlooker adalah lebah yang membuat keputusan dalam memilih sumber makanan,dan yang mencari sumber makanan secara acak yaitu lebah scout. Setiap sumber makanan hanya ada satu lebah pekerja. Lebah pekerja yang sumber makananya telah habis akan menjadi lebah scout.

Adapun tahapan yang dilakukan oleh lebah dalam menentukan tempat makanan adalah :

1. Mengirim lebah scout ke sumber makanan,

2. Mengirim lebah pekerja menuju sumber makanan dan mengidentifikasikan jumlah nektar yang ada.

3. Lebah – lebah on-looker menghitung nilai probabilitas tempat dari sumber makanan yang telah diperoleh oleh lebah pekerja.

4. Lebah – lebah On-looker memutuskan tempat yang akan dituju, dan ikut ke lokasi untuk melihat jumlah nectar yang ada. Lebah on-looker mengingat tempat yang dituju.

5. Bila sumber makanan pada tempat yang dituju telah habis, eksploitasi nectar dihentikan.

6. Kemudian lebah scout dikirim untuk mencari tempat sumber makanan baru 7. Lebah scout datang kepada lebah on-looker memberitahukan informasi

tentang sumber makanan terdekat. 8. Lalu mengulang ke prosedur nomor 3.

9. Hingga diperoleh letak sumber makanan terbaik, lebah-lebah on-looker menentukan tempat makanan terbaik dan meminta lebah lainnya hanya menuju ke tempat makanan yang terbaik.

Adapun secara sederhana, tahapan – tahapan di atas dapat dibentuk dalam bentuk flowchart pada Gambar 2.5:

Gambar 2.5 Flowchart Artificial Bee Colony

Metode di atas tersebut akan digunakan dalam tugas akhir ini sebagai metode yang digunakan untuk menentukan slack bus yang terbaik.

Penggunaan metode Artificial Bee Colony dalam penentuan slack bus dapat direpresentasikan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Representasi Penggunaan Metode ABC Algoritma ABC Penentuan Slack Bus

Posisi Sumber Makanan Kandidat bus yang akan dijadikan slack bus Jumlah Sumber

Makanan

Jumlah Bus yang menjadi kandidat slack bus

Fungsi Objektif Rugi – rugi pada jaringan = ∑

Pada tabel di atas, dijelaskan bahwa posisi sumber makanan direpresentasikan sebagai kandidat bus yang akan dijadikan slack bus. Kandidat slack bus yaitu semua bus generator. Jumlah sumber makanan direpresentasikan sebagai jumlah bus yang menjadi kandidat slack bus. Kualitas sumber makanan direpresentasikan sebagai kualitas tegangan yang dihasilkan pada jaringan setelah penentuan slack bus. Dan fungsi objektif dari pemilihan titik optimum adalah nilai rugi – rugi daya tekecil. Atau, bila dikonversikan menjadi fungsi fitness :

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini mensimulasikan jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV dengan pemograman komputer. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Februari sampai dengan bulan Maret.

3.2 Bahan dan Peralatan

Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah data pembangkit dan beban saluran transmisi SUMBAGUT 150 kV. Peralatan yang akan digunakan untuk penelitian penentuan slack bus ini adalah komputer dan program komputer.

3.3 Pelaksanaan Penelitian

Penelitian dimulai dari pengambilan data yang dibutuhkan. Kemudian mengelola data yang diperoleh dalam bentuk pemograman untuk simulasi penelitian penentuan slack bus. Simulasi tersebut yaitu simulasi aliran daya newton raphson dan program untuk menganalisis penentuan slack bus yang terbaikdengan metode Artificial Bee Colony.

3.4 Variabel yang Diamati

Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :  Kandidat slack bus

 Besar tegangan dan sudut tegangan setiap bus  Rugi – rugi daya

3.5 Prosedur Penelitian

a. Penulis akan merancang simulasi yang menyerupai sistem kelistrikan SUMBAGUT 150 kV dengan menggunakan data yang didapatkan sebagai parameter dalam simulasi dengan bantuan program komputer yaitu Matlab.

b. Merancang program aliran daya dengan metode Newton Raphson dengan bantuan program Matlab.

c. Merancang program untuk menentukan slack bus yang terbaik dengan menggunakan metode ABC dengan bantuan program komputer.

d. Menentukan kandidat slack bus yaitu seluruh bus generator dapat dijadikan slack bus.

e. Mensimulasikan program aliran daya dan program untuk menentukan slack bus dengan menggunakan metode ABC.

f. Dengan metode ABC maka akan ditemukan slack bus yang yaitu slack bus yang akan menghasilkan rugi-rugi pada jaringan yang minimum.

Penentuan slack bus pada jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV ini, secara flowchart dapat digambarkan pada Gambar 3.1.

Mulai

Pengambilan data dan persiapan single line diagram

Penentuan Kandidat slack bus ( semua bus generator )

Mencari letak slack bus awal (kode bus =1 )

Menjalankan simulasi aliran daya newton raphson

Memperolah hasil aliran daya dan rugi-rugi jaringan pada saat slack bus

awal

Mencari posisi kandidat slack bus (semua bus generator )

Menggantikan kode slack bus sebelumnya menjadi kode bus generator dan kode bus generator

yang ditemukan diganti menjadi kode slack bus secara bergantian

Apakah semua bus generator sudah diganti menjadi slack bus secara

bergantian Tidak

Kumpulkan semua nilai rugi-rugi daya untuk setiap proses aliran daya

Menjalankan simulasi aliran daya newton raphson

Memperolah hasil aliran daya dan rugi-rugi jaringan pada saat slack bus

awal

1

Hitung Fitness untuk setiap nilai rugi-rugi total analisa aliran daya

Menentukan slack bus berdasarkan nilai fitness terbesar

Posisi Slack bus terbaik ditemukan

Selesai

Gambar 3.1 Flowchart Penentuan slack bus dengan metode ABC

Gambar 3.1 menjelaskan bagaimana alur kerja untuk menentukan posisi slack bus yang terbaik dengan menggunakan metode ABC.

1. Pertama sekali yang dilakukan yaitu mecari data jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV. Data yang diperlukan yaitu beban setiap bus, besar daya yang dibangkitkan, tegangan nominal, data penghantar saluran transmisi, dan lain-lain. Setelah mendapatkan data tersebut, maka data dikelola dalam bentuk kode pemograman untuk merepresentasikan single line diagram jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV.

2. Menentukan kandidat slack bus, yaitu semua bus generator dijadikan kandidat slack bus.

3. Hal selanjutnya yang dilakukan yaitu mencari letak posisi awal slack bus. Setelah ditemukan maka program aliran daya newton raphson dijalankan untuk memperoleh rugi-rugi saluran, daya yang dibangkitkan, daya yang digunakan, tegangan setiap bus, dan sudut tegangan.

4. Selanjutnya menemukan posisi bus generator. Setelah ditemukan, bus generator tersebut satu per satu diganti menjadi slack bus dan slack bus sebelumnya digantikan menjadi bus generator. Kemudian menjalankan program aliran daya newton raphson. Hal ini secara bergantian dilakukan untuk semua bus generator.

5. Setelah selesai menjalankan satu persatu bus generator menjadi slack bus, maka semua total rugi-rugi daya dikumpulkan. Dari total rugi-rugi daya ini dihitung nilai fitness. Fitness yaitu 1 per total rugi-rugi daya.

A. Data Beban

Tabel 4.1 adalah data beban yang akan digunakan untuk studi aliran daya jaringan tenaga listrik SUMBAGUT 150 kV.

Tabel 4.1 Data Beban SUMBAGUT NO

BUS NAMA BUS

BEBAN

MW MVAR

1 Banda Aceh 31,5 15

2 Sigli 11,8 7,2

3 Bireun 19,1 11,8

4 lhokseumawe 34,9 21,8

5 Idie 10,4 6,4

6 Langsa 8,2 5,1

7 Tualang cut 8,6 5,3

8 Pangkalan brandan 24,5 15,2

9 Binjai 44,1 27

10 Belawan 0 0

11 Labuhan 9 5,6

12 Lamhotma 5,3 3,3

13 Paya pasir 36 21,3

14 Mabar 11,7 6,8

15 Paya Geli 66,7 41,1

16 Glugur 81,7 51,4

17 Namurambe 18,8 11,6

18 Titi Kuning 0 0

19 Gis Listrik 16 10,2

20 Berastagi 16 10,2

21 Renun 0 0

22 Sidikalang 7 12

23 Tele 5,3 3,3

24 Tarutung 8 4,5

25 Porsea 5,7 3,5

26 Pematang Siantar 30,4 18,6

Lanjutan Tabel 4.1 Data Beban SUMBAGUT NO

BUS NAMA BUS

BEBAN

MW MVAR

28 Tebing Tinggi 25,3 15,6

29 Perbaungan 15,7 9,7

30 Sei rotan 43,3 28,6

31 Kim 33,5 20,7

32 Denai 27,1 16,7

33 Tanjung morawa 22,4 13,9

34 Kualanamu 48 36

35 Kuala Tanjung 17,6 10,9

36 Kisaran 25,6 15,7

37 Aek Kanopan 7,8 4,8

38 Rantau prapat 27 16,6

39 Gunung tua 4,5 2,8

40 Padang sidempuan 19,8 12,1

41 Martabe 7,8 4,8

42 Sibolga 12,8 8,6

43 Sipan Sipahoras 1 0 0

44 Sipan Sipahoras 2 0 0

45 Labuhan Angin 0 0

B. DATA PEMBANGKITAN

Untuk studi aliran daya, data pembangkitan juga dibutuhkan didalam perhitungannya. Dalam mencari slack bus yang terbaik maka seluruh kapasitas pembangkitan yang dimasukkan dalam perhitungan, kecuali pembangkit yang disewa tidak dimasukkan dalam kapasitas pembangkitan.

Tabel 4.2 Kapasitas Pembangkitan

NO GARDU NAMA PEMBANGKIT Kapasitas

(MW)

1 Belawan PLTGU BELAWAN 585,9

2 Belawan PLTU BELAWAN 260

3 Labuhan Angin PLTU LABUHAN ANGIN 140

Lanjutan Tabel 4.2 Kapasitas Pembangkitan

NO GARDU NAMA PEMBANGKIT Kapasitas

(MW)

5 Berastagi PLTP SIBAYAK 10

6 Kuala tanjung INALUM 90

7 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR 90

8 Glugur PLTG GLUGUR 11

9 Sipansipahoras 1 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 33

10 Sipansipahoras 2 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 17

11 Renun PLTA RENUN 80

12 Titi Kuning PLTD TITI KUNING 12,5

13 Banda Aceh PLTD Leung Bata 49,82

14 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng 8

15 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR SEWA 122,5

16 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng Sewa 11

17 Banda Aceh PLTD Leung Bata Sewa 147,88

TOTAL 1868,6

C. Data Saluran Transmisi

Data saluran terlebih dahulu dikonversikan ke dalam satuan p.u (per unit) (Tabel 4.3). Untuk itu perlu menghitung nilai impedansi basenya.

Pbase = 100MVA

Tegangan nominal = 150 kV

………(4.1) Contoh :

Z=5,4 + j18,45 ohm

, ,

Tabel 4.3 SaluranTransmisi dalam pu

No SALURAN TRANSMISI

KODE

TRANSMISI SIRKIT R (pu) X(pu)

DARI BUS KE BUS DARI KE

1 Langsa Idie 6 5 1 0.024 0.082

2 Langsa Lhokseumawe 6 4 1 0.068 0.226

3 Langsa Tualang Cut 6 7 1 0.013 0.042

4 Langsa P. Brandan 6 8 1 0.041 0.138

5 Langsa P. Brandan 6 8 2 0.041 0.138

6 Idie Lhokseumawe 5 4 1 0.043 0.145

7 Lhokseumawe Bireun 4 3 1 0.032 0.108

8 Lhokseumawe Bireun 4 3 2 0.032 0.108

9 Bireun Sigli 3 2 1 0.052 0.175

10 Bireun Sigli 3 2 2 0.052 0.175

11 Sigli B. Aceh 2 1 1 0.049 0.162

12 Sigli B. Aceh 2 1 2 0.049 0.162

13 Belawan (Gu) Sei Rotan 10 30 1 0.002 0.029

14 Belawan (Gu) Sei Rotan 10 30 2 0.002 0.031

15 Belawan (Gu) Binjai 10 9 1 0.006 0.046

16 Belawan (Gu) Binjai 10 9 2 0.006 0.046

17 Belawan (Tu) Paya Pasir 10 13 1 0.001 0.007

18 Belawan (Tu) Paya Pasir 10 13 2 0.001 0.007

19 Belawan (Tu) Labuhan 10 11 1 0.002 0.005

20 Paya Pasir Sei Rotan 13 30 1 0.011 0.042

21 Paya Pasir Sei Rotan 13 30 2 0.011 0.042

22 Paya Pasir Mabar 13 14 1 0.003 0.011

23 Paya Pasir Mabar 13 14 2 0.003 0.011

24 Paya Pasir Paya Geli 13 15 1 0.010 0.038

25 Paya Pasir Paya Geli 13 15 2 0.010 0.038

26 Sei Rotan Kim 30 31 1 0.006 0.027

27 Sei Rotan Kim 30 31 2 0.006 0.027

28 Sei Rotan Titi Kuning 30 18 1 0.008 0.031

29 Sei Rotan Titi Kuning 30 18 2 0.008 0.031

30 Sei Rotan Perbaungan 30 29 1 0.028 0.095

31 Sei Rotan Tanjung Morawa 30 33 1 0.002 0.010

32 Sei Rotan Denai 30 32 1 0.003 0.015

Lanjutan Tabel 4.3 SaluranTransmisi dalam pu

No SALURAN TRANSMISI

KODE

TRANSMISI SIRKIT R (pu) X(pu)

DARI BUS KE BUS DARI KE

34 Paya Geli Binjai 15 9 1 0.004 0.018

35 Paya Geli Binjai 15 9 2 0.004 0.018

36 Paya Geli Titi Kuning 15 18 1 0.014 0.054

37 Paya Geli Namurambe 15 17 1 0.008 0.033

38 Paya Geli Glugur 15 16 1 0.005 0.021

39 Paya Geli Glugur 15 16 2 0.005 0.021

40 Binjai P. Brandan 9 8 1 0.027 0.089

41 Binjai P. Brandan 9 8 2 0.027 0.089

42 Labuhan Lamhotma 11 12 1 0.002 0.006

43 Titi Kuning Namurambe 18 17 1 0.006 0.022

44 Titi Kuning Gis Listrik 18 19 1 0.009 0.032

45 Titi Kuning Gis Listrik 18 19 2 0.009 0.032

46 Titi Kuning Brastagi 18 20 1 0.028 0.092

47 Titi Kuning Brastagi 18 20 2 0.028 0.092

48 Perbaungan Tebing 29 28 1 0.019 0.064

49 Renun Brastagi 21 20 1 0.027 0.088

50 Renun Sidikalang 21 22 1 0.013 0.044

51 Sipan Sihaporas 2 Sipan Sihaporas 1 44 43 1 0.004 0.012

52 Sipan Sihaporas 2 Sibolga 44 42 1 0.006 0.021

53 Sipan Sihaporas 1 Sibolga 43 42 1 0.002 0.008

54 Tanjung Morawa Denai 33 32 1 0.003 0.014

55 Tebing Kuala Tanjung 28 35 1 0.019 0.063

56 Tebing Kuala Tanjung 28 35 2 0.019 0.063

57 Tebing P. Siantar 28 26 1 0.026 0.087

58 Tebing G. Para 28 27 1 0.015 0.052

59 Kuala Tanjung Kisaran 35 36 1 0.030 0.100

60 Kuala Tanjung Kisaran 35 36 2 0.030 0.100

61 P. Siantar G. Para 26 27 1 0.013 0.044

62 P. Siantar Porsea 26 25 1 0.038 0.128

63 P. Siantar Porsea 26 25 2 0.038 0.128

64 Brastagi Sidikalang 20 22 1 0.034 0.113

65 Sidikalang Tele 22 23 2 0.021 0.071

Lanjutan Tabel 4.3 SaluranTransmisi dalam pu

No SALURAN TRANSMISI

KODE

TRANSMISI SIRKIT R (pu) X(pu)

DARI BUS KE BUS DARI KE

67 Tele Tarutung 23 24 2 0.043 0.144

68 Porsea Tarutung 25 24 1 0.033 0.109

69 Porsea Tarutung 25 24 2 0.033 0.109

70 Tarutung Sibolga 24 42 1 0.026 0.087

71 Tarutung Sibolga 24 42 2 0.026 0.087

72 Aek Kanopan R. Prapat 37 38 1 0.026 0.084

73 Aek Kanopan Kisaran 37 36 1 0.047 0.134

74 G. Tua R. Prapat 39 38 1 0.049 0.140

75 G. Tua P. Sidempuan 39 40 1 0.045 0.147

76 Sibolga Labuhan Angin 42 45 1 0.010 0.049

77 Sibolga Labuhan Angin 42 45 2 0.010 0.049

78 Sibolga Martabe 42 41 2 0.007 0.025

79 Sibolga P. Sidempuan 42 40 1 0.037 0.125

80 R. Prapat Kisaran 38 36 1 0.053 0.178

81 R. Prapat P. Sidempuan 38 40 1 0.066 0.218

82 Martabe P. Sidempuan 41 40 1 0.030 0.100

4.2 KANDIDAT SLACK BUS

Bus yang dapat dijadikan slack bus yaitu semua bus generator. Tabel 4.4 adalah bus-bus yang dapat dijadikan kandidat slack bus.

Tabel 4.4 Kandidat Slack Bus

No No. Bus Nama Bus Jenis Bus

1 1 Banda Aceh Bus Generator

2 2 Sigli Bus Generator

3 4 lhokseumawe Bus Generator

4 10 belawan Bus Generator

5 13 Paya pasir Bus Generator

6 16 Glugur Bus Generator

Lanjutan Tabel 4.4 Kandidat Slack Bus

No No. Bus Nama Bus Jenis Bus

8 20 Berastagi Bus Generator

9 21 Renun Bus Generator

10 35 Kuala Tanjung Bus Generator

11 43 Sipan Sipahoras 1 Bus Generator 12 44 Sipan Sipahoras 2 Bus Generator

13 45 Labuhan Angin Bus Generator

4.3 HASIL STUDI ALIRAN DAYA

Hasil studi aliran daya akan menampilkan kondisi tegangan setiap bus dalam pu, sudut tegangan, beban dalam MW dan MVAR, pembangkitan daya dalam MW dan MVAR, dan injeksi MVAR.

4.3.1 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 1 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 1 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di bus 5,6,7, dan 8 berada dibawah standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 1099,264 MW dan 1393,605 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 245,568 MW dan 855,019 MVAR.

4.3.2 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 2 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 2 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di bus 5,6,7, dan 8 berada dibawah standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan

538,600 MVAR, total pembangkitan 1068,471 MW dan 1291,924 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 214,776 MW dan 753,342 MVAR.

4.3.3 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 4 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 4 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di bus 5,6,7, dan 8 berada dibawah standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 1097,477 MW dan 1389,654 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 243,783 MW dan 851,075 MVAR.

4.3.4 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 10 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 10 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 916,713 MW dan 757,375 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 63,019 MW dan 218,793 MVAR.

4.3.5 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 13 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 13 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 918,457 MW dan 771,548 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 64,763 MW dan 232,966 MVAR.

4.3.6 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 16 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 16 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 940,686 MW dan 866,709 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 86,993 MW dan 328,129 MVAR.

4.3.7 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 18 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 18 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 928,679 MW dan 818,179 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 74,985 MW dan 279,598 MVAR.

4.3.8 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 20 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 20 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 946,956 MW dan 877,813 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 93,262 MW dan 339,230 MVAR.

4.3.9 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 21 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 21 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada

di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 953,282 MW dan 899,016 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 99,589 MW dan 360,433 MVAR.

4.3.10 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 35 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 35 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 966,035 MW dan 944,187 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 112,345 MW dan 405,613 MVAR.

4.3.11 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 43 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 43 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 961,883 MW dan 929,424 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 108,183 MW dan 390,824 MVAR.

4.3.12 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 44 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 44 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 963,379 MW dan 933,841 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 109,679 MW dan 395,241 MVAR.

4.3.13 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SAAT SLACK BUS PADA BUS 45 Hasil perhitungan program ketika slack bus berada pada bus 45 dapat dilihat pada lampiran 5. Hasil yang diperoleh bahwa tegangan di setiap bus berada di dalam standard tegangan yang diijinkan. Total beban sebesar 853,700 MW dan 538,600 MVAR, total pembangkitan 964,625 MW dan 944,126 MVAR dan total rugi-rugi daya sebesar 110,925 MW dan 405,526 MVAR.

4.4 PENENTUAN SLACK BUS

Untuk menentukan slack bus terbaik, maka perlu membandingkan rugi-rugi yang terjadi setiap kemungkinan slack bus ditempatkan. Untuk itu perlu menghitung nilai fitness setiap kemungkinan. Rumus fitness yaitu 1 per total rugi-rugi dalam saluran. Fitness terbesar yang akan dipilih menjadi slack bus. Dari Tabel 4.5 dapat dilihat total rugi-rugi daya, tatal beban dan total daya yang dibangkitkan untuk setiap posisi slack bus. Setelah memperoleh total rugi-rugi daya, maka langkah selanjutnya adalahh menghitung nilai fitness. Nilai fitness dapat dilihat pada tabel 4.6. Fitness yang terbesar yaitu 0,00439 pada posisi slack bus pada Bus 10 (Bus Belawan).

Tabel 4.5 Total Beban, Total Rugi-Rugi, dan Total Pembangkitan

Posisi Slack Bus

Total Load Total Losses Total Generation

MW MVAR MW MVAR MW MVAR

1 853.7 538.6 245.564 855.005 1099.264 1393.605

2 853.7 538.6 214.771 753.324 1068.471 1291.924

4 853.7 538.6 243.777 851.054 1097.477 1389.654

10 853.7 538.6 63.019 218.793 916.719 757.393

13 853.7 538.6 64.763 232.966 918.463 771.566

Lanjutan Tabel 4.5 Total Beban, Total Rugi-Rugi, dan Total Pembangkitan

Posisi Slack Bus

Total Load Total Losses Total Generation

MW MVAR MW MVAR MW MVAR

18 853.7 538.6 74.985 279.598 928.685 818.198

20 853.7 538.6 93.262 339.23 946.962 877.83

21 853.7 538.6 99.589 360.433 953.289 899.033

35 853.7 538.6 112.345 405.613 966.045 944.213

43 853.7 538.6 108.183 390.824 961.883 929.424

44 853.7 538.6 109.679 395.241 963.379 933.841

45 853.7 538.6 110.925 405.526 964.625 944.126

Tabel 4.6 Nilai Fitness

Posisi Slack Bus

Total Losses

Fitness

MW MVAR MVA

1 245.564 855.005 _{889.5702 0.001124}

2 214.771 753.324 783.3413 0.001277

4 243.777 851.054 885.2797 0.00113

10 63.019 218.793 _{227.6879 0.004392}

13 64.763 232.966 241.8003 0.004136

16 86.993 328.129 339.4649 0.002946

18 74.985 279.598 289.4785 0.003454

20 93.262 339.23 _{351.8164 0.002842}

21 99.589 360.433 373.9384 0.002674

35 112.345 405.613 420.884 0.002376

43 108.183 390.824 405.5206 0.002466

44 109.679 395.241 _{410.1767 0.002438}

45 110.925 405.526 420.4232 0.002379

Besar tegangan untuk setiap kemungkinan posisi slack bus juga dapat dilihat pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Besar Tegangan Setiap Bus (dalam pu)

NO BUS

Posisi Slack Bus

BUS 1 BUS 2 BUS 4 BUS 10 BUS 13 BUS 16 BUS 18 BUS 20 BUS 21 BUS 35 BUS 43 BUS 44 BUS 45

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3 0.982 0.982 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945 0.945

4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5 0.759 0.759 0.759 0.964 0.964 0.963 0.964 0.964 0.964 0.964 0.964 0.964 0.964 6 0.659 0.659 0.659 0.955 0.955 0.954 0.955 0.955 0.955 0.955 0.955 0.955 0.955 7 0.654 0.654 0.654 0.951 0.951 0.950 0.951 0.951 0.951 0.951 0.951 0.951 0.951 8 0.655 0.655 0.655 0.953 0.954 0.952 0.953 0.954 0.954 0.954 0.954 0.954 0.954 9 0.932 0.932 0.932 0.983 0.983 0.981 0.983 0.983 0.983 0.983 0.983 0.983 0.983

10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

11 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 12 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999

13 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

14 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 15 0.972 0.972 0.972 0.990 0.990 0.987 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990

16 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

17 0.986 0.986 0.986 0.994 0.994 0.992 0.994 0.994 0.994 0.994 0.994 0.994 0.994

18 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

19 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995 0.995

20 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

21 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

22 0.991 0.991 0.991 0.991 0.991 0.991 0.991 0.988 0.984 0.990 0.982 0.982 0.982 23 0.985 0.985 0.985 0.985 0.985 0.985 0.985 0.980 0.975 0.983 0.970 0.970 0.970 24 0.981 0.981 0.981 0.981 0.981 0.981 0.981 0.977 0.973 0.977 0.961 0.961 0.961 25 0.966 0.966 0.966 0.965 0.965 0.966 0.967 0.966 0.962 0.953 0.948 0.948 0.947 26 0.958 0.958 0.958 0.958 0.958 0.959 0.959 0.960 0.957 0.939 0.946 0.946 0.946 27 0.963 0.963 0.963 0.962 0.963 0.963 0.964 0.964 0.962 0.943 0.952 0.952 0.952 28 0.971 0.971 0.971 0.970 0.970 0.971 0.971 0.972 0.970 0.950 0.963 0.963 0.963 29 0.969 0.969 0.969 0.968 0.969 0.969 0.970 0.970 0.969 0.950 0.962 0.962 0.962 30 0.981 0.981 0.981 0.980 0.980 0.981 0.981 0.982 0.982 0.977 0.980 0.980 0.980 31 0.973 0.973 0.973 0.972 0.973 0.973 0.973 0.974 0.974 0.969 0.973 0.973 0.973 32 0.976 0.976 0.976 0.975 0.976 0.976 0.977 0.977 0.977 0.972 0.976 0.976 0.976 33 0.975 0.975 0.975 0.974 0.975 0.975 0.975 0.976 0.976 0.971 0.975 0.975 0.975 34 0.968 0.968 0.968 0.967 0.968 0.969 0.969 0.969 0.969 0.964 0.968 0.968 0.968

35 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Lanjutan Tabel 4.7 Besar Tegangan Setiap Bus (dalam pu)

NO BUS

Posisi Slack Bus

BUS 1 BUS 2 BUS 4 BUS 10 BUS 13 BUS 16 BUS 18 BUS 20 BUS 21 BUS 35 BUS 43 BUS 44 BUS 45

37 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.944 0.947 0.947 0.927 0.928 0.928 0.927 38 0.942 0.942 0.942 0.942 0.942 0.942 0.943 0.946 0.946 0.924 0.928 0.928 0.928 39 0.952 0.952 0.952 0.952 0.952 0.952 0.952 0.955 0.955 0.935 0.939 0.939 0.939 40 0.969 0.969 0.969 0.968 0.968 0.969 0.969 0.971 0.971 0.958 0.962 0.962 0.961 41 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.990 0.991 0.991 0.987 0.988 0.988 0.987 42 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.997 0.996 0.996 0.995

43 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

44 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

45 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

44 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

45 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Gambar 4.1 Grafik Total Rugi-Rugi Daya

8 8 9 .5 7 0 2 4 9 1 7 8 3 .3 4 1 3 2 5 8 8 5 .2 7 9 6 9 4 2 2 7 .6 8 7 8 8 1 1 2 4 1 .8 0 0 3 3 7 7 3 3 9 .4 6 4 9 0 6 4 2 8 9 .4 7 8 4 8 2 5 3 5 1 .8 1 6 4 2 0 2 3 7 3 .9 3 8 3 8 5 8 4 2 0 .8 8 3 9 5 6 4 4 0 5 .5 2 0 6 0 4 2 4 1 0 .1 7 6 7 0 7 2 4 2 0 .4 2 3 2 3

1 2 4 1 0 1 3 1 6 1 8 2 0 2 1 3 5 4 3 4 4 4 5

TOTAL R

UGI

-RU

GI

DAYA

Gambar 4.2 Grafik Nilai Fitness

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 0.005

1 2 4 10 13 16 18 20 21 35 43 44 45

Fi

tness

5.1 KESIMPULAN

1. Slack bus yang dipilih berdasarkan nilai rugi-rugi terkecil adalah Bus 10. Bus 10 yaitu Bus Belawan dengan total rugi-rugi daya sebesar 63.019 MW dan 218.793 MVAR, total beban sebesar 853.700 MW dan 538.600 MVAR, total pembangkitan 916.713 MW dan 757.375 MVAR, dan tegangan di setiap bus berada pada batas yang ijinkan.

2. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa letak slack bus berada pada bus generator yang memiliki kapasitas paling besar. Hal ini sesuai dengan pemilihan slack bus yang biasa dilakukan untuk studi aliran daya yaitu memilih bus generator yang memiliki kapasitas paling besar.

5.2 SARAN

1. Penelitian ini dapat dikembangkan kembali dengan membandingkan beberapa metode, diantaranya yaitu Metode Genetika Algoritma, Metode Logika Fuzzy, dan lain-lain.

2. Penelitian ini juga dapat dilanjutkan dengan penambahan topik pembahasan penempatan kapasitor bank untuk menghasilkan kualitas aliran daya yang lebih baik lagi dan tentang pengaturan tegangan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alshawawreh, Jumana A. & Atef S. Al-Mashaqbeh. 2013. Effect of Slack bus Selection in Load Flow Solution and the Total Generation Cost. Tafila Technical University, Electrical Engineering Department.

[2] Fauzi, Muhamad Rizki, Sabhan Kanata, dan Zulkifli. 2014. Pengaturan Slack Bus dalam Mengoptimalkan Aliran Daya pada Kasus IEEE 30 BUS Menggunakan Metode Newton Raphson pada AplikasiMatlab 7.0. Jurusan Teknik Elektro, Universitas Ichsan Gorontalo.

[3] Tyas, Yusniar Ully Andrianing. 2009. Pemilihan Slack Bus untuk Memperkecil Losses dengan Studi Aliran Daya. Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

[4] H., Ahmad Zakaria, Sjamsjul Anam, dan Imam Robandi. 2012. Penempatan Dan Penentuan Kapasitas Optimal Distributed Generator (DG) Menggunakan Artificial Bee Colony (ABC). Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

[5] Kadir, Abdul. 1998.Transmisi Tenaga Listrik. Jakarta:Penerbit Universitas Indonesia 4.

[6] Stevenson, William D. 1982. Elements of Power System Analysis. New York: McGraw-Hill, Inc.

[7] Zuhal. 1968. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. 5.

[8] Saadat, Hadi. 1999. Power System Analysis. Singapura: McGraw-Hill Book Co.

[9] Karaboga, D. 2005. An Idea Based On Honey Bee Swarm For Numerical Optimization. Technical Report-TR06, Erciyes University, Engineering Faculty, Computer Engineering Department.

NO GARDU NAMA PEMBANGKIT Kapasitas (MW)

1 Belawan PLTGU BELAWAN 585.9

2 Belawan PLTU BELAWAN 260

3 Labuhan Angin PLTU LABUHAN ANGIN 140

4 Sigli PLTU Nagan R 200

5 Berastagi PLTP SIBAYAK 10

6 Kuala tanjung INALUM 90

7 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR 90

8 Glugur PLTG GLUGUR 11

9 Sipansipahoras 1 PLTA SIPANSIPAHORAS 1 33 10 Sipansipahoras 2 PLTA SIPANSIPAHORAS 2 17

11 Renun PLTA RENUN 80

12 Titi Kuning PLTD TITI KUNING 12.5

13 Banda Aceh PLTD Leung Bata 49.82

14 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng 8

15 Paya Pasir PLTG PAYA PASIR SEWA 122.5 16 Lhokseumawe PLTD Cot Trueng Sewa 11 17 Banda Aceh PLTD Leung Bata Sewa 147.88

No SALURAN TRANSMISI TRANSMISI SIRKIT R (ohms) X (ohms) Panjan g (Km) DARI BUS KE BUS DARI KE

1 Langsa Idie 6 5 1 5.4 18.45 46.3

2 Langsa Lhokseumawe 6 4 1 15.3 50.85 128.49 3 Langsa Tualang Cut 6 7 1 2.925 9.45 24.12 4 Langsa P. Brandan 6 8 1 9.2249 31.05 78.27 5 Langsa P. Brandan 6 8 2 9.2249 31.05 78.27 6 Idie Lhokseumawe 5 4 1 9.675 32.625 81.19 7 Lhokseumawe Bireun 4 3 1 7.2000 24.3 61.3 8 Lhokseumawe Bireun 4 3 2 7.2000 24.3 61.3

9 Bireun Sigli 3 2 1 11.7 39.375 99.2

10 Bireun Sigli 3 2 2 11.7 39.375 99.2

11 Sigli B. Aceh 2 1 1 11.025 36.45 91.9

12 Sigli B. Aceh 2 1 2 11.025 36.45 91.9

13 Belawan (Gu) Sei Rotan 10 30 1 0.4275 6.6262 25.07 14 Belawan (Gu) Sei Rotan 10 30 2 0.45 6.975 26.39 15 Belawan (Gu) Binjai 10 9 1 1.35 10.35 35 16 Belawan (Gu) Binjai 10 9 2 1.35 10.35 35 17 Belawan (Tu) Paya Pasir 10 13 1 0.225 1.575 6.2 18 Belawan (Tu) Paya Pasir 10 13 2 0.225 1.575 6.2 19 Belawan (Tu) Labuhan 10 11 1 0.45 1.125 2.95 20 Paya Pasir Sei Rotan 13 30 1 2.475 9.45 23.72 21 Paya Pasir Sei Rotan 13 30 2 2.475 9.45 23.72 22 Paya Pasir Mabar 13 14 1 0.675 2.475 5.93 23 Paya Pasir Mabar 13 14 2 0.675 2.475 5.93 24 Paya Pasir Paya Geli 13 15 1 2.25 8.55 21.27 25 Paya Pasir Paya Geli 13 15 2 2.25 8.55 21.27

26 Sei Rotan Kim 30 31 1 1.35 6.075 20.74

27 Sei Rotan Kim 30 31 2 1.35 6.075 20.74

DARI BUS KE BUS DARI KE

29 Sei Rotan Titi Kuning 30 18 2 1.8 6.975 17.2 30 Sei Rotan Perbaungan 30 29 1 6.3 21.375 1 31 Sei Rotan Tanjung

Morawa 30 33 1 0.45 2.25 7.76

32 Sei Rotan Denai 30 32 1 0.675 3.375 1 33 Sei Rotan Tebing 30 28 1 6.30 21.15 53.48

34 Paya Geli Binjai 15 9 1 0.9 4.05 13.92

35 Paya Geli Binjai 15 9 2 0.9 4.05 13.92

36 Paya Geli Titi Kuning 15 18 1 3.15 12.15 30.43 37 Paya Geli Namurambe 15 17 1 1.8 7.425 1 38 Paya Geli Glugur 15 16 1 1.125 4.725 11.92 39 Paya Geli Glugur 15 16 2 1.125 4.725 11.92 40 Binjai P. Brandan 9 8 1 6.075 20.025 50.8 41 Binjai P. Brandan 9 8 2 6.075 20.025 50.8 42 Labuhan Lamhotma 11 12 1 0.45 1.35 3.2 43 Titi Kuning Namurambe 18 17 1 1.35 4.95 12.44 44 Titi Kuning Gis Listrik 18 19 1 2.025 7.2 18.2 45 Titi Kuning Gis Listrik 18 19 2 2.025 7.2 18.2 46 Titi Kuning Brastagi 18 20 1 6.3 20.7 52.32 47 Titi Kuning Brastagi 18 20 2 6.3 20.7 52.32 48 Perbaungan Tebing 29 28 1 4.275 14.4 36.51 49 Renun Brastagi 21 20 1 6.075 19.8 50.19 50 Renun Sidikalang 21 22 1 2.925 9.9 24.89 51 Sipan

Sihaporas 2

Sipan Sihaporas

1 44 43 1 0.9 2.7 7

52 Sipan

Sihaporas 2 Sibolga 44 42 1 1.35 4.725 12 53 Sipan

54 Tanjung

Morawa Denai 33 32 1 0.675 3.15 11.15

55 Tebing Kuala Tanjung 28 35 1 4.275 14.175 35.73 56 Tebing Kuala Tanjung 28 35 2 4.275 14.175 35.73 57 Tebing P. Siantar 28 26 1 5.850 19.575 49.4 58 Tebing G. Para 28 27 1 3.465 11.677 1 59 Kuala Tanjung Kisaran 35 36 1 6.75 22.5 57.01 60 Kuala Tanjung Kisaran 35 36 2 6.75 22.5 57.01 61 P. Siantar G. Para 26 27 1 2.9025 9.81 1 62 P. Siantar Porsea 26 25 1 8.55 28.8 72.48 63 P. Siantar Porsea 26 25 2 8.55 28.8 72.48 64 Brastagi Sidikalang 20 22 1 7.65 25.425 63.98 65 Sidikalang Tele 22 23 2 4.725 15.975 40.35 66 Sidikalang Tarutung 22 24 1 14.625 48.375 122 67 Tele Tarutung 23 24 2 9.6749 32.4 81.5 68 Porsea Tarutung 25 24 1 7.4249 24.525 61.69 69 Porsea Tarutung 25 24 2 7.4249 24.525 61.69 70 Tarutung Sibolga 24 42 1 5.8500 19.575 49.52 71 Tarutung Sibolga 24 42 2 5.8500 19.575 49.52 72 Aek Kanopan R. Prapat 37 38 1 5.76 18.832 1 73 Aek Kanopan Kisaran 37 36 1 10.507 30.172 1 74 G. Tua R. Prapat 39 38 1 10.935 31.432 1 75 G. Tua P. Sidempuan 39 40 1 10.125 33.03 1 76 Sibolga Labuhan Angin 42 45 1 2.25 11.025 38 77 Sibolga Labuhan Angin 42 45 2 2.25 11.025 38 78 Sibolga Martabe 42 41 2 1.665 5.625 14.16 79 Sibolga P. Sidempuan 42 40 1 8.3249 28.125 70.78 80 R. Prapat Kisaran 38 36 1 11.925 40.05 101.04 81 R. Prapat P. Sidempuan 38 40 1 14.85 49.05 124 82 Martabe P. Sidempuan 41 40 1 6.6599 22.5 56.62

% M.FILE I. PENENTUAN_SB_SUMBAGUT

basemva = 100; accuracy = 0.0001; accel = 1.8; maxiter = 500;

% Bus Bus Volt Angle ---Load--- ---Generator-- Static Mvar % No code Mag. Degree MW Mvar MW Mvar Qmin Qmax +Qc/-Ql busdata=[1 1 1.0 0.0 31.5 15.0 49.82 0.0 0 0 0 2 2 1.0 0.0 11.8 7.2 200.0 0.0 0 0 0 3 0 1.0 0.0 19.1 11.8 0.0 0.0 0 0 0 4 2 1.0 0.0 34.9 21.8 8.0 0.0 0 0 0 5 0 1.0 0.0 10.4 6.4 0.0 0.0 0 0 0 6 0 1.0 0.0 8.2 5.1 0.0 0.0 0 0 0 7 0 1.0 0.0 8.6 5.3 0.0 0.0 0 0 0 8 0 1.0 0.0 24.5 15.2 0.0 0.0 0 0 0 9 0 1.0 0.0 44.1 27.0 0.0 0.0 0 0 0 10 2 1.0 0.0 0.0 0.0 595.9 0.0 0 0 0 11 0 1.0 0.0 9.0 5.6 0.0 0.0 0 0 0 12 0 1.0 0.0 5.3 3.3 0.0 0.0 0 0 0 13 2 1.0 0.0 36.0 21.3 90.0 0.0 0 0 0 14 0 1.0 0.0 11.7 6.8 0.0 0.0 0 0 0 15 0 1.0 0.0 66.7 41.1 0.0 0.0 0 0 0 16 2 1.0 0.0 81.7 51.4 11.0 0.0 0 0 0 17 0 1.0 0.0 18.8 11.6 0.0 0.0 0 0 0 18 2 1.0 0.0 0.0 0.0 12.5 0.0 0 0 0 19 0 1.0 0.0 16.0 10.2 0.0 0.0 0 0 0 20 2 1.0 0.0 16.0 10.2 10.0 0.0 0 0 0 21 2 1.0 0.0 0.0 0.0 80.0 0.0 0 0 0 22 0 1.0 0.0 7.0 12.0 0.0 0.0 0 0 0 23 0 1.0 0.0 5.3 3.3 0.0 0.0 0 0 0 24 0 1.0 0.0 8.0 4.5 0.0 0.0 0 0 0 25 0 1.0 0.0 5.7 3.5 0.0 0.0 0 0 0 26 0 1.0 0.0 30.4 18.6 0.0 0.0 0 0 0 27 0 1.0 0.0 4.8 2.9 0.0 0.0 0 0 0 28 0 1.0 0.0 25.3 15.6 0.0 0.0 0 0 0 29 0 1.0 0.0 15.7 9.7 0.0 0.0 0 0 0 30 0 1.0 0.0 43.3 28.6 0.0 0.0 0 0 0 31 0 1.0 0.0 33.5 20.7 0.0 0.0 0 0 0 32 0 1.0 0.0 27.1 16.7 0.0 0.0 0 0 0

37 0 1.0 0.0 7.8 4.8 0.0 0.0 0 0 0 38 0 1.0 0.0 27.0 16.6 0.0 0.0 0 0 0 39 0 1.0 0.0 4.5 2.8 0.0 0.0 0 0 0 40 0 1.0 0.0 19.8 12.1 0.0 0.0 0 0 0 41 0 1.0 0.0 7.8 4.8 0.0 0.0 0 0 0 42 0 1.0 0.0 12.8 8.6 0.0 0.0 0 0 0 43 2 1.0 0.0 0.0 0.0 33.0 0.0 0 0 0 44 2 1.0 0.0 0.0 0.0 17.0 0.0 0 0 0 45 2 1.0 0.0 0.0 0.0 140.0 0.0 0 0 0];

% Line code

% Bus bus R X 1/2 B = 1 for lines

% nl nr p.u. p.u. p.u. > 1 or < 1 tr. tap at bus nl linedata=[1 2 0.0490 0.1618 0.0 1

2 3 0.0519 0.1748 0.0 1 3 4 0.0320 0.1079 0.0 1 4 5 0.0430 0.1449 0.0 1 4 6 0.0679 0.2258 0.0 1 5 6 0.0240 0.0819 0.0 1 6 7 0.0130 0.0420 0.0 1 6 8 0.0410 0.1379 0.0 1 8 9 0.0270 0.0889 0.0 1 9 10 0.0060 0.0460 0.0 1 9 15 0.0040 0.0180 0.0 1 10 11 0.0010 0.0025 0.0 1 10 13 0.0010 0.0070 0.0 1 11 12 0.0020 0.0060 0.0 1 13 14 0.0030 0.0110 0.0 1 13 15 0.0100 0.0380 0.0 1 15 16 0.0050 0.0210 0.0 1 15 17 0.0080 0.0330 0.0 1 15 18 0.0140 0.0539 0.0 1 17 18 0.0060 0.0220 0.0 1 18 19 0.0090 0.0320 0.0 1 18 20 0.0280 0.0919 0.0 1 20 21 0.0270 0.0879 0.0 1 20 22 0.0340 0.1129 0.0 1

24 42 0.0260 0.0869 0.0 1 24 25 0.0330 0.1089 0.0 1 25 26 0.0380 0.1279 0.0 1 26 27 0.0129 0.0436 0.0 1 26 28 0.0260 0.0869 0.0 1 27 28 0.0154 0.0518 0.0 1 28 29 0.0190 0.0639 0.0 1 28 30 0.0280 0.0939 0.0 1 28 35 0.0190 0.0629 0.0 1 29 30 0.0280 0.0949 0.0 1 30 10 0.0020 0.0310 0.0 1 30 13 0.0110 0.0420 0.0 1 30 18 0.0080 0.0310 0.0 1 30 31 0.0060 0.0270 0.0 1 30 32 0.0030 0.0150 0.0 1 30 33 0.0020 0.0100 0.0 1 32 33 0.0030 0.0140 0.0 1 33 34 0.0030 0.0140 0.0 1 35 36 0.0300 0.0999 0.0 1 36 37 0.0467 0.1340 0.0 1 37 38 0.0256 0.0836 0.0 1 38 36 0.0529 0.1778 0.0 1 38 39 0.0486 0.1396 0.0 1 39 40 0.0450 0.1467 0.0 1 40 38 0.0659 0.2178 0.0 1 41 40 0.0296 0.0999 0.0 1 42 40 0.0370 0.1249 0.0 1 42 41 0.0074 0.0250 0.0 1 43 42 0.0010 0.0040 0.0 1 44 43 0.0040 0.0120 0.0 1 44 42 0.0030 0.0105 0.0 1 45 42 0.0100 0.0490 0.0 1];

tLoses(:,2)=busdata(:,4); pos=0;

kodebus=length(busdata(:,2));

for brs=1:kodebus

if(busdata(brs,2)==1)

pos=brs;

end

end

Lebah_Pekerja % panggil lebah pekerja

tLoses(pos,1)=pos; tLoses(pos,2)=real(xSLT); tLoses(pos,3)=imag(xSLT); total=sqrt((real(xSLT))^2+(imag(xSLT))^2); tLoses(pos,4)=total; tLoses(pos,5)=1/total; pause; tmp=0; posisi=pos;

for ibrs=1:kodebus

busdata(:,:)=basdata(:,:); if(busdata(ibrs,2)==2) busdata(ibrs,2)=1; busdata(posisi,2)=2;

Lebah_Pekerja % panggil lebah pekerja

tLoses(ibrs,1)=ibrs; tLoses(ibrs,2)=real(xSLT); tLoses(ibrs,3)=imag(xSLT); total=sqrt((real(xSLT))^2+(imag(xSLT))^2); tLoses(ibrs,4)=total; tLoses(ibrs,5)=1/total; pos=ibrs; pause; end end pause; clc;

fprintf('\n')

fprintf('#===========================================================#\n');

fprintf('= K E S I M P U L A N =\n')

fprintf('= PENENTUAN SLACK BUS PADA JARINGAN TENAGA LISTRIK =\n')

fprintf('= SUMBAGUT 150 KV MENGGUNAKAN METODE ARTIFICIAL BEE COLONY =\n')

fprintf('= OLEH : TOMMY OYS DAMANIK (100402066) =\n')

fprintf('= No # No SLack # --- Losses --- # =\n')

fprintf('=Urut # Bus # MW Mvar MVA # Fitness =\n')

FRbusout % Prints the power flow solution on the screen

FRlineflow % Computes and displays the line flow and losses

% M.FILE IV. FRlfybus

% Copyright (C) 1998 by H. Saadat. j=sqrt(-1); i = sqrt(-1);

nl = linedata(:,1); nr = linedata(:,2); R = linedata(:,3); X = linedata(:,4); Bc = j*linedata(:,5); a = linedata(:, 6); nbr=length(linedata(:,1)); nbus = max(max(nl), max(nr));

Z = R + j*X; y= ones(nbr,1)./Z; %branch admittance

for n = 1:nbr

if a(n) <= 0 a(n) = 1; else end

Ybus=zeros(nbus,nbus); % initialize Ybus to zero

%******************* formation of the off diagonal elements

for k=1:nbr;

Ybus(nl(k),nr(k))=Ybus(nl(k),nr(k))-y(k)/a(k); Ybus(nr(k),nl(k))=Ybus(nl(k),nr(k));

end

end

%******************** formation of the diagonal elements

for n=1:nbus

for k=1:nbr

if nl(k)==n

Ybus(n,n) = Ybus(n,n)+y(k)/(a(k)^2) + Bc(k);

elseif nr(k)==n

Ybus(n,n) = Ybus(n,n)+y(k) +Bc(k);

else, end

end

end Ybus

%Zbus=inv(Ybus)

clear Pgg

% M.FILE V. FRlfnewton

% Copyright (C) 1998 by H. Saadat. ns=0; ng=0; Vm=0; delta=0; yload=0; deltad=0;

nbus = length(busdata(:,1));

for k=1:nbus

n=busdata(k,1); kb(n)=busdata(k,2); Vm(n)=busdata(k,3); delta(n)=busdata(k, 4); Pd(n)=busdata(k,5); Qd(n)=busdata(k,6); Pg(n)=busdata(k,7);