PEMILIHAN RELAY PENGAMAN DI DALAM SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN KRITERIA MAJEMUK
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Di dalam suatu sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik, sistem
pengaman tenaga listrik merupakan salah satu komponen penting (Supriyadi,
1999: 3). Hal ini disebabkan oleh letak sistem transmisi dan distribusi yang
tersebar di berbagai daerah, sehingga seringkali terjadi gangguan pada sistem
tersebut baik yang disebabkan oleh alam maupun sebab-sebab lain (Arismunandar
dan Kuwahara, 1993: 69). Gangguan dimaksud dapat berupa arus lebih dan
tegangan lebih (Supriyadi, 1999: 21; Short, 2004: bab 8) maupun hubung singkat
dan putusnya kawat (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 69; Short, 2004: bab 8).
Sistem Pengaman juga merupakan salah satu skenario yang dapat ditempuh untuk
meningkatkan keandalan sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik
(Short,
2004: sub-bab 9.5).
Salah satu elemen penting di dalam sistem pengaman adalah
relay
pengaman, mengingat kemampuannya untuk melindungi sistem distribusi dan
peralatan terhadap kerusakan dengan cara menghilangkan gangguan secara cepat
dan tepat serta membatasi daerah yang terkena gangguan seminimum mungkin
(Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79; Borbely dan Kreider, 2001). Dengan
beroperasinya relay pengaman, maka besaran-besaran seperti arus, tegangan,
daya sudut fase, frekuensi, impedansi, dan sebagainya dapat diukur atau
dibandingkan, sehingga relay pengaman akan memberikan sinyal untuk membuka
circuit breaker (pemutus tenaga) ketika terjadi kondisi yang membahayakan
(Supriyadi, 1999: 21).
Dengan berbagai peranan tersebut, relay pengaman
merupakan elemen penting di dalam keamanan dan keandalan suatu sistem tenaga
listrik (Meliopoulos dan Cokkinides, 2004: 104).
Mengingat arti penting relay pengaman, maka relay pengaman yang
digunakan haruslah relay pengaman terbaik, di mana terbaik di sini berarti terbaik
ditinjau dari beberapa kriteria pemilihan. Kriteria dimaksud di antaranya adalah
faktor-faktor tekno-ekonomis (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79) yang
mencakup keterandalan, selektivitas, sensitivitas, kecepatan kerja, dan ekonomis
(Supriyadi, 1999: 22-24) serta frekuensi gangguan, pentingnya saluran yang
hendak dilindungi, dan kekurangan dan kelebihan jenis yang satu terhadap yang
lain (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79).
Berkebalikan dengan pentingnya pemilihan relay pengaman yang
mempertimbangkan berbagai kriteria, bahasan maupun penelitian tentang hal
tersebut sulit didapatkan. Dari 21 (dua puluh satu) daftar pustaka maupun 48
(empat puluh delapan) daftar bacaan yang ditelusuri oleh peneliti, baik yang
berupa buku teks maupun artikel jurnal ilmiah, hanya 2 (dua) buku teks terbitan
tahun
1993 dan 1999 yang membahas tentang kriteria pemilihan relay
pengaman dan tidak satu pun artikel jurnal yang berisi bahasan maupun
penelitian tentang hal tersebut. Berdasarkan temuan ini dan mengingat arti
penting relay pengaman, maka penelitian tentang pemilihan relay pengaman
berdasarkan berbagai kriteria yang relevan sangat diperlukan.
Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN) (Persero) Area Pelayanan dan
Jaringan (APJ) Surakarta merupakan salah satu sistem distribusi tenaga listrik
yang tidak terlepas dari keberadaan relay pengaman. Berdasarkan diskusi yang
dilakukan oleh peneliti dengan rekan sejawat di Universitas Muhammadiyah
Surakarta (UMS) maupun dengan pihak manajemen APJ Surakarta, manajemen
PT. PLN APJ Surakarta seringkali dihadapkan pada kebutuhan pengadaan dan
penyediaan relay pengaman, baik untuk mengganti relay pengaman lama yang
sudah rusak maupun untuk persediaan dan cadangan. Dilatarbelakangi hal
tersebut, manajemen PLN APJ Surakarta harus mengajukan usulan pengadaan
kepada pihak manajemen PLN pada level yang lebih tinggi. Untuk keperluan
pengajuan tersebut, diperlukan adanya pertimbangan-pertimbangan tertentu yang
rasional.
1.2
Perumusan Masalah
Proses pemilihan relay pengaman yang diusulkan oleh manajemen di suatu
sistem distribusi tenaga listrik kepada manajemen pada level yang lebih tinggi
memerlukan dipertimbangkannya beberapa kriteria keputusan, sehingga antar-
2
kriteria tersebut dimungkinkan terjadinya konflik. Di samping itu, proses
pemilihan usulan relay pengaman melibatkan preferensi pihak-pihak yang
berkompeten maupun memiliki otoritas terhadap keberadaan relay pengaman
dimaksud, sehingga seringkali bersifat subyektif.
Berdasarkan uraian tersebut dan uraian di bagian Pendahuluan, maka
permasalahan yang ada dapat dirumuskan sebagai berikut:
“Dengan mempertimbangkan berbagai kriteria pengambilan keputusan yang
relevan serta dengan menyertakan preferensi pengambil keputusan, alternatif
usulan relay pengaman manakah yang terbaik bagi suatu sistem distribusi tenaga
listrik?”
1.3
Asumsi yang Digunakan
Asumsi yang digunakan di dalam pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai
berikut:
[1] Selama penelitian berlangsung diasumsikan tidak ada perubahan kebijakan
manajemen dalam hal pengadaan relay pengaman maupun peralatan lainnya
[2] Informasi sekunder maupun informasi primer yang diperoleh dari pihak
manajemen PT. PLN APJ Surakarta diasumsikan benar
[3] Informasi sekunder yang diperoleh dari website PT. PLN adalah benar
1.4
Batasan Penelitian
Agar pembahasan yang dilakukan lebih terfokus dan tidak melebar, maka
penelitian ini dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
1. Penelitian dilaksanakan di PT. Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN)
(Persero) Area Pelayanan dan Jaringan (APJ) Surakarta.
2. Metode pemilihan relay pengaman yang digunakan adalah fuzzy analytic
hierarchy process (fuzzy AHP) dengan pendekatan extent analysis (Chang,
1992, 1996; Zhu dkk., 1999, dalam Kwong dan Bai, 2003; Kahraman dkk,
2003; Büyüközkan dkk.,
2004; dan Perçin, 2008) dengan membership
function berupa triangular fuzzy number (TFN) (Kwong dan Bai, 2003;
Kahraman dkk, 2003; Büyüközkan dkk., 2004; dan Perçin, 2008).
3
3. Untuk memenuhi keperluan uji konsistensi, digunakan pendekatan distribusi
beta (Kwong dan Bai, 2003: 622) di dalam mencari nilai crisp pembandingan
berpasangan hasil sintesis.
4. Di dalam menggali penilaian berpasangan dari responden, digunakan skala
kepentingan linguistik maupun skala fuzzy triangular sebagaimana diusulkan
oleh Perçin (2008: 273).
5. Pemunculan kriteria pengambilan keputusan dilakukan melalui studi literatur
dan wawancara dengan pihak manajemen APJ Surakarta.
6. Pemunculan alternatif relay pengaman didasarkan pada kebutuhan relay
pengaman yang sesuai dengan kondisi sistem distribusi di lokasi penelitian.
7. Relay pengaman yang diteliti adalah relay pada feeder Gardu Induk (GI) yang
menjadi area kerja APJ Surakarta.
8. Dengan mempertimbangkan keterwakilan area, penilaian pembandingan
berpasangan yang diolah adalah penilaian pembandingan berpasangan
terhadap relay pada feeder GI di Jajar (mewakili Surakarta kota), Banyudono
(mewakili wilayah barat-utara), Palur mewakili wilayah timur-utara), dan
Wonogiri (mewakili wilayah selatan).
4
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, Artono dan Kuwahara, S. (1993), Buku Pegangan Teknik Tenaga
Listrik, cetakan keenam. Pradnya Paramita, Jakarta.
Ayağ, Zeki (2005), ‘A fuzzy AHP-based simulation approach to concept
evaluation in a NPD environment’, IIE Transaction, Vol. 37, pp. 827-842.
Ayağ, Zeki dan Özdemir, Rifat Gürcan (2007), ‘A combined fuzzy AHP-goal
programming approach to assembly-line selection’, Journal of Intelligent &
Fuzzy Systems, Vol. 18, pp. 345-362.
Bayou, Mohamed E. dan Reinstein, Alan (2005), ‘Analyzing the product mix
decision by using a fuzzy hierarchical model’, Managerial Finance, Vol.
31, No. 5, pp. 35 – 48.
Borbely, Ann-Marie dan Kreider, Jan F. (eds.) (2001), Distributed Generation:
The Power Paradigm for the New Millennium. CRC Press, Boca Raton.
Büyüközkan, Gülcin, Kahraman, Cengiz, dan Ruan, Da (2004), ‘A fuzzy multicriteria decision approach for software development strategy selection’,
International Journal of General Systems, Vol. 33, No. 2, pp. 259 – 280.
Chan, Felix T.S., Kumar, N., Tiwari, M.K., Lau, H.C.W., dan Choy, K.L. (2008),
‘Global supplier selection: a fuzzy AHP approach’, International Journal of
Production Research, Vol. 46, No. 14, pp. 3825-3857.
El-Hawary, Mohamed E. (2000), Electrical Energy Systems. CRC Press, Boca
Raton.
Ertuğrul, İrfan dan Karakaşoğlu, Nilsen (2008), ‘Comparison of fuzzy AHP and
fuzzy TOPSIS methods for facility location selection’, Int J Adv Manuf
Technol, Vol. 39, pp. 783-795.
Gu, Xiangbai dan Zhu, Qunxiong (2006), ‘Fuzzy multi attribute decision-making
method based on eigenvector of fuzzy attribute evaluation space’, Decision
Support Systems, No. 41, pp. 400 – 410.
Hsu, Pi-Fang dan Chen, Bi-Yu (2007), ‘Developing and implementing a selection
model for bedding chain retail store franchisee using Delphi and fuzzy AHP’,
Quality & Quantity, Vol. 41, pp. 275-290.
Johnsson, Mattias dan Daalder, Jaap E. (2003), ‘An adaptive scheme to prevent
undesirable distance protection operation during voltage instability’, IEEE
Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp. 1174 – 1180.
Kahraman, Cengiz, Cebeci, Ufuk, dan Ruan, Da (2004), ‘Multi-attribute
comparison of catering service companies using fuzzy AHP: The case of
Turkey’, International Journal of Production Economics, No. 87, pp. 171 –
184.
Kwong, C.K. dan Bai, H. (2003), ‘Determining the importance weights for the
customer requirements in QFD using a fuzzy AHP with an extent analysis
approach’, IIE Transactions, Vol. 35, pp. 619-626.
Marimin (2004), Teknik dan Aplikasi Pengambilan Keputusan Kriteria Majemuk.
Grasindo, Jakarta.
Martin, Francisco dan Aguado, José A. (2003), ‘Wavelet-based ANN approach
for transmission line protection’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.
18, No. 4, pp. 1572 – 1574.
Meliopoulos, A.P. Sakis dan Cokkinides, George J. (2004), ‘A virtual
environment for protective relaying evaluation and testing’, IEEE
Transactions on Power Systems, Vol. 19, No. 1, pp. 104 – 111.
Mikhailov, L. dan Tsvetinov, P. (2004), ‘Evaluation of services using a fuzzy
analytic hierarchy process’, Applied Soft Computing, No. 5, pp. 23 – 33.
Nagahanumaiah, Ravi, B., dan Mukherjee, N.P. (2007), ‘Rapid tooling
manufacturability evaluation using fuzzy-AHP methodology’, International
Journal of Production Research, Vol. 45, No. 5, pp. 1161-1181.
Nassar, Syed A. (1990), Schaum’s Outline of Theory and Problems of Electric
Power Systems, 4th ed. McGraw-Hill Companies, Inc., New York.
Perçin, Selçuk (2008), ‘Use of fuzzy AHP for evaluating the benefits of
information-sharing decisions in a supply chain’, Journal of Enterprise
Information Management, Vol. 21, No. 3, pp. 263-284.
Saaty, Thomas L. (2001), Decision Making with Dependence and Feedback: The
Analytic Network Process, 2nd ed. RWS Publications, Pittsburg.
Shin, Myong-Chul, Park, Chul-Won, dan Kim, Jong-Hyung (2003), ‘Fuzzy logicbased relaying for large power transformer protection’, IEEE Transactions on
Power Delivery, Vol. 18, No. 3, pp. 718 – 724.
Short, T.A. (2004), Electric Power Distribution Handbook. CRC Press, Boca
Raton.
Srdjevic, Bojan dan Medeiros, Yvonilde Dantas Pinto (2008), ‘Fuzzy AHP
assessment of water management plans’, Water Resour Manage, Vol. 22,
pp. 877-894.
Stevenson, Jr., William D. (1982), Elements of Power Systems Analysis, 4th ed.
McGraw-Hill,Inc., Singapore.
Supriyadi (1999), Sistem Pengaman Tenaga Listrik. Adicita Karya Nusa,
Yogyakarta.
Triantaphyllou, Evangelos dan Mann, Stuart H. (1995), ‘using the analytic
hierarchy process for decision making in engineering applications: some
challenges’, International Journal of Industrial Engineering: Applications
and Practice, Vol. 2, No. 1, pp. 35 – 44.
Tseng, Kuo-Hsiung, Kao, Wen-Shiow, dan Lin, Jia-Renn (2003), ‘Load model
effects on distance relay settings’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.
18, No. 4, pp. 1140 – 1146.
Youssef, Omar A.S. (2003), ‘Online applications of wavelet transforms to power
system relaying’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp.
1158 – 1165.
LAPORAN PENELITIAN DOSEN MUDA
PEMILIHAN RELAY PENGAMAN
DI DALAM SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
MENGGUNAKAN KRITERIA MAJEMUK
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional
Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian
188/SP2H/PP/DP2M/III/2008, TERTANGGAL 06 MARET 2008
Oleh:
Eko Setiawan, ST, MT
Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oktober 2008
RINGKASAN
Mengingat arti penting relay pengaman di dalam sistem distribusi tenaga
listrik, maka relay pengaman yang digunakan haruslah relay pengaman terbaik.
Namun berkebalikan dengan hal tersebut, penelitian tentang relay pengaman
amatlah sedikit. Berdasarkan dua hal yang bertolak belakang tersebut, maka
penelitian tentang pemilihan relay pengaman berdasarkan berbagai kriteria yang
relevan sangat diperlukan.
Sebagai kerangka acuan, penelitian menggunakan metode AHP yang
diintegrasikan dengan metode fuzzy. Untuk mendapatkan bobot kepentingan yang
diperlukan, kepada metode fuzzy AHP tersebut diterapkan prinsip extent analysis.
Dari hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan bahwa relay digital
merupakan relay feeder Gardu Induk terbaik di keempat wilayah kerja APJ
Surakarta yang menjadi obyek penelitian. Pada sisi yang lain, tidak terdapat
perbedaan bobot kriteria, sub-kriteria, maupun alternatif yang mencolok di antara
keempat wilayah kerja yang diteliti meskipun lokasi-lokasi tersebut saling
berjauhan.
SUMMARY
Protective relays play an important role in a electrical power distribution
system, therefore protective relays used in such a system should be those which is
the best ones. On the other hand, research on protective relays are not extensively
undertaken. These two contradictory facts lead to the need of certain research on
protective relay selection which is based on multiple criteria of selection.
As a framework, this research applied an AHP method combined with fuzzy
approach. Extent analysis approach was then used to derive priorities of various
criteria, sub-criteria, and alternatives included in the research.
At the end of the research, it could be inferred that in terms of four working
area under APJ Surakarta management, digital relays were considered the best for
GI feeder in the location under survey. It was also concluded that, in spite of their
distance which are far to each other, the priority vectors of criteria, sub-criteria,
and alternatives for each working area have no significant differences.
PRAKATA
Assalamu’alaikum wr. wb.
Pelaksanaan penelitian merupakan dharma kedua dari Tridharma Perguruan
Tinggi. Hal ini mendorong peneliti untuk melaksanakan penelitian dengan judul
“Pemilihan Relay Pengaman di dalam Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Menggunakan Kriteria Majemuk”.
Dan alhamdulillah, setelah melaksanakan penelitian selama kurang lebih 7
(tujuh) bulan, penelitian tersebut berhasil terselesaikan. Di mana penelitian ini
difokuskan pada pemilihan relay pengaman pada feeder Gardu Induk ditinjau dari
bahan baku pembuatannya.
Berlangsungnya penelitian ini tidak terlepas dari bantuan beberapa pihak.
Oleh karena itu, pada kesempatan ini peneliti ini mengucapkan terima kasih
kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian tersebut.
Peneliti sekaligus juga mengharapkan adanya kritik dan saran demi kebaikan
penelitian ini sendiri.
Wassalamu’alaikum wr. wb.
Surakarta, Oktober 2008
Peneliti
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................
i
A. LAPORAN HASIL PENELITIAN
RINGKASAN ................................................................................................
ii
SUMM ARY......................................................................................................
iii
PRAKATA ......................................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
viii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
ix
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1
Latar Belakang ..................................................................
1
1.2
Perumusan Masalah ..........................................................
2
1.3
Asumsi yang Digunakan ...................................................
3
1.4
Batasan Penelitian .............................................................
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA...............................................................
5
2.1
Sistem Pengaman Tenaga Listrik .....................................
5
2.2
Relay Pengaman
....... ..........................................
5
2.3
Penelitian tentang Relay Pengaman....................................
7
2.4
Analytic Hierarchy Process (AHP).....................................
9
2.5
Pustaka tentan Fuzzy AHP...................................................
9
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ...............................
14
3.1
Tujuan Penelitian ..............................................................
14
3.2
Manfaat Penelitian ............................................................
14
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN ..................................................
12
4.1
Metode Penelitian ..............................................................
15
4.2
Kerangka Pemecahan Masalah ..........................................
22
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
23
5.1
Pengumpulan Data .............................................................
23
5.2
Hasil Pengolahan Data .......................................................
26
5.3
Pembahasan ........................................................................
28
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................
31
6.1
Kesimpulan ........................................................................
31
6.2
Saran ..................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR BACAAN
LAMPIRAN
B. DRAF ARTIKEL ILMIAH
C. SINOPSIS PENELITIAN LANJUTAN
DAFTAR TABEL
TABEL 4.1
Skala kepentingan, skala fuzzy, dan skala fuzzy resiprokal yang
digunakan
................................................................................
18
TABEL 4.2
Konversi skala linguistik ke dalam kuesioner serta pengertian skala
fuzzy-nya ................................................................................
19
TABEL 4. 3
Besarnya RI ............................................................................
20
TABEL 5.1
Hasil uji konsistensi ........................................................................
27
TABEL 5.2
28
Rekapitulasi bobot global ................................................................
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2.1
Sistem pengaman tenaga listrik.............................................
5
GAMBAR 4.1
Flowchart kerangka pemecahan masalah ...........................
22
GAMBAR 5.1
26
Struktur organisasi PT. PLN (Persero) ...........................
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1
Contoh kuesioner yang digunakan
LAMPIRAN 2
Rekapitulasi kuesioner - Jajar
LAMPIRAN 3
Rekapitulasi kuesioner - Banyudono
LAMPIRAN 4
Rekapitulasi kuesioner - Palur
LAMPIRAN 5
Rekapitulasi kuesioner - Wonogiri
LAMPIRAN 6
Hasil pengolahan data – lokasi Jajar
LAMPIRAN 7
Hasil pengolahan data – lokasi Banyudono
LAMPIRAN 8
Hasil pengolahan data – lokasi Palur
LAMPIRAN 9
Hasil pengolahan data – lokasi Wonogiri
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Di dalam suatu sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik, sistem
pengaman tenaga listrik merupakan salah satu komponen penting (Supriyadi,
1999: 3). Hal ini disebabkan oleh letak sistem transmisi dan distribusi yang
tersebar di berbagai daerah, sehingga seringkali terjadi gangguan pada sistem
tersebut baik yang disebabkan oleh alam maupun sebab-sebab lain (Arismunandar
dan Kuwahara, 1993: 69). Gangguan dimaksud dapat berupa arus lebih dan
tegangan lebih (Supriyadi, 1999: 21; Short, 2004: bab 8) maupun hubung singkat
dan putusnya kawat (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 69; Short, 2004: bab 8).
Sistem Pengaman juga merupakan salah satu skenario yang dapat ditempuh untuk
meningkatkan keandalan sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik
(Short,
2004: sub-bab 9.5).
Salah satu elemen penting di dalam sistem pengaman adalah
relay
pengaman, mengingat kemampuannya untuk melindungi sistem distribusi dan
peralatan terhadap kerusakan dengan cara menghilangkan gangguan secara cepat
dan tepat serta membatasi daerah yang terkena gangguan seminimum mungkin
(Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79; Borbely dan Kreider, 2001). Dengan
beroperasinya relay pengaman, maka besaran-besaran seperti arus, tegangan,
daya sudut fase, frekuensi, impedansi, dan sebagainya dapat diukur atau
dibandingkan, sehingga relay pengaman akan memberikan sinyal untuk membuka
circuit breaker (pemutus tenaga) ketika terjadi kondisi yang membahayakan
(Supriyadi, 1999: 21).
Dengan berbagai peranan tersebut, relay pengaman
merupakan elemen penting di dalam keamanan dan keandalan suatu sistem tenaga
listrik (Meliopoulos dan Cokkinides, 2004: 104).
Mengingat arti penting relay pengaman, maka relay pengaman yang
digunakan haruslah relay pengaman terbaik, di mana terbaik di sini berarti terbaik
ditinjau dari beberapa kriteria pemilihan. Kriteria dimaksud di antaranya adalah
faktor-faktor tekno-ekonomis (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79) yang
mencakup keterandalan, selektivitas, sensitivitas, kecepatan kerja, dan ekonomis
(Supriyadi, 1999: 22-24) serta frekuensi gangguan, pentingnya saluran yang
hendak dilindungi, dan kekurangan dan kelebihan jenis yang satu terhadap yang
lain (Arismunandar dan Kuwahara, 1993: 79).
Berkebalikan dengan pentingnya pemilihan relay pengaman yang
mempertimbangkan berbagai kriteria, bahasan maupun penelitian tentang hal
tersebut sulit didapatkan. Dari 21 (dua puluh satu) daftar pustaka maupun 48
(empat puluh delapan) daftar bacaan yang ditelusuri oleh peneliti, baik yang
berupa buku teks maupun artikel jurnal ilmiah, hanya 2 (dua) buku teks terbitan
tahun
1993 dan 1999 yang membahas tentang kriteria pemilihan relay
pengaman dan tidak satu pun artikel jurnal yang berisi bahasan maupun
penelitian tentang hal tersebut. Berdasarkan temuan ini dan mengingat arti
penting relay pengaman, maka penelitian tentang pemilihan relay pengaman
berdasarkan berbagai kriteria yang relevan sangat diperlukan.
Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN) (Persero) Area Pelayanan dan
Jaringan (APJ) Surakarta merupakan salah satu sistem distribusi tenaga listrik
yang tidak terlepas dari keberadaan relay pengaman. Berdasarkan diskusi yang
dilakukan oleh peneliti dengan rekan sejawat di Universitas Muhammadiyah
Surakarta (UMS) maupun dengan pihak manajemen APJ Surakarta, manajemen
PT. PLN APJ Surakarta seringkali dihadapkan pada kebutuhan pengadaan dan
penyediaan relay pengaman, baik untuk mengganti relay pengaman lama yang
sudah rusak maupun untuk persediaan dan cadangan. Dilatarbelakangi hal
tersebut, manajemen PLN APJ Surakarta harus mengajukan usulan pengadaan
kepada pihak manajemen PLN pada level yang lebih tinggi. Untuk keperluan
pengajuan tersebut, diperlukan adanya pertimbangan-pertimbangan tertentu yang
rasional.
1.2
Perumusan Masalah
Proses pemilihan relay pengaman yang diusulkan oleh manajemen di suatu
sistem distribusi tenaga listrik kepada manajemen pada level yang lebih tinggi
memerlukan dipertimbangkannya beberapa kriteria keputusan, sehingga antar-
2
kriteria tersebut dimungkinkan terjadinya konflik. Di samping itu, proses
pemilihan usulan relay pengaman melibatkan preferensi pihak-pihak yang
berkompeten maupun memiliki otoritas terhadap keberadaan relay pengaman
dimaksud, sehingga seringkali bersifat subyektif.
Berdasarkan uraian tersebut dan uraian di bagian Pendahuluan, maka
permasalahan yang ada dapat dirumuskan sebagai berikut:
“Dengan mempertimbangkan berbagai kriteria pengambilan keputusan yang
relevan serta dengan menyertakan preferensi pengambil keputusan, alternatif
usulan relay pengaman manakah yang terbaik bagi suatu sistem distribusi tenaga
listrik?”
1.3
Asumsi yang Digunakan
Asumsi yang digunakan di dalam pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai
berikut:
[1] Selama penelitian berlangsung diasumsikan tidak ada perubahan kebijakan
manajemen dalam hal pengadaan relay pengaman maupun peralatan lainnya
[2] Informasi sekunder maupun informasi primer yang diperoleh dari pihak
manajemen PT. PLN APJ Surakarta diasumsikan benar
[3] Informasi sekunder yang diperoleh dari website PT. PLN adalah benar
1.4
Batasan Penelitian
Agar pembahasan yang dilakukan lebih terfokus dan tidak melebar, maka
penelitian ini dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
1. Penelitian dilaksanakan di PT. Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN)
(Persero) Area Pelayanan dan Jaringan (APJ) Surakarta.
2. Metode pemilihan relay pengaman yang digunakan adalah fuzzy analytic
hierarchy process (fuzzy AHP) dengan pendekatan extent analysis (Chang,
1992, 1996; Zhu dkk., 1999, dalam Kwong dan Bai, 2003; Kahraman dkk,
2003; Büyüközkan dkk.,
2004; dan Perçin, 2008) dengan membership
function berupa triangular fuzzy number (TFN) (Kwong dan Bai, 2003;
Kahraman dkk, 2003; Büyüközkan dkk., 2004; dan Perçin, 2008).
3
3. Untuk memenuhi keperluan uji konsistensi, digunakan pendekatan distribusi
beta (Kwong dan Bai, 2003: 622) di dalam mencari nilai crisp pembandingan
berpasangan hasil sintesis.
4. Di dalam menggali penilaian berpasangan dari responden, digunakan skala
kepentingan linguistik maupun skala fuzzy triangular sebagaimana diusulkan
oleh Perçin (2008: 273).
5. Pemunculan kriteria pengambilan keputusan dilakukan melalui studi literatur
dan wawancara dengan pihak manajemen APJ Surakarta.
6. Pemunculan alternatif relay pengaman didasarkan pada kebutuhan relay
pengaman yang sesuai dengan kondisi sistem distribusi di lokasi penelitian.
7. Relay pengaman yang diteliti adalah relay pada feeder Gardu Induk (GI) yang
menjadi area kerja APJ Surakarta.
8. Dengan mempertimbangkan keterwakilan area, penilaian pembandingan
berpasangan yang diolah adalah penilaian pembandingan berpasangan
terhadap relay pada feeder GI di Jajar (mewakili Surakarta kota), Banyudono
(mewakili wilayah barat-utara), Palur mewakili wilayah timur-utara), dan
Wonogiri (mewakili wilayah selatan).
4
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, Artono dan Kuwahara, S. (1993), Buku Pegangan Teknik Tenaga
Listrik, cetakan keenam. Pradnya Paramita, Jakarta.
Ayağ, Zeki (2005), ‘A fuzzy AHP-based simulation approach to concept
evaluation in a NPD environment’, IIE Transaction, Vol. 37, pp. 827-842.
Ayağ, Zeki dan Özdemir, Rifat Gürcan (2007), ‘A combined fuzzy AHP-goal
programming approach to assembly-line selection’, Journal of Intelligent &
Fuzzy Systems, Vol. 18, pp. 345-362.
Bayou, Mohamed E. dan Reinstein, Alan (2005), ‘Analyzing the product mix
decision by using a fuzzy hierarchical model’, Managerial Finance, Vol.
31, No. 5, pp. 35 – 48.
Borbely, Ann-Marie dan Kreider, Jan F. (eds.) (2001), Distributed Generation:
The Power Paradigm for the New Millennium. CRC Press, Boca Raton.
Büyüközkan, Gülcin, Kahraman, Cengiz, dan Ruan, Da (2004), ‘A fuzzy multicriteria decision approach for software development strategy selection’,
International Journal of General Systems, Vol. 33, No. 2, pp. 259 – 280.
Chan, Felix T.S., Kumar, N., Tiwari, M.K., Lau, H.C.W., dan Choy, K.L. (2008),
‘Global supplier selection: a fuzzy AHP approach’, International Journal of
Production Research, Vol. 46, No. 14, pp. 3825-3857.
El-Hawary, Mohamed E. (2000), Electrical Energy Systems. CRC Press, Boca
Raton.
Ertuğrul, İrfan dan Karakaşoğlu, Nilsen (2008), ‘Comparison of fuzzy AHP and
fuzzy TOPSIS methods for facility location selection’, Int J Adv Manuf
Technol, Vol. 39, pp. 783-795.
Gu, Xiangbai dan Zhu, Qunxiong (2006), ‘Fuzzy multi attribute decision-making
method based on eigenvector of fuzzy attribute evaluation space’, Decision
Support Systems, No. 41, pp. 400 – 410.
Hsu, Pi-Fang dan Chen, Bi-Yu (2007), ‘Developing and implementing a selection
model for bedding chain retail store franchisee using Delphi and fuzzy AHP’,
Quality & Quantity, Vol. 41, pp. 275-290.
Johnsson, Mattias dan Daalder, Jaap E. (2003), ‘An adaptive scheme to prevent
undesirable distance protection operation during voltage instability’, IEEE
Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp. 1174 – 1180.
Kahraman, Cengiz, Cebeci, Ufuk, dan Ruan, Da (2004), ‘Multi-attribute
comparison of catering service companies using fuzzy AHP: The case of
Turkey’, International Journal of Production Economics, No. 87, pp. 171 –
184.
Kwong, C.K. dan Bai, H. (2003), ‘Determining the importance weights for the
customer requirements in QFD using a fuzzy AHP with an extent analysis
approach’, IIE Transactions, Vol. 35, pp. 619-626.
Marimin (2004), Teknik dan Aplikasi Pengambilan Keputusan Kriteria Majemuk.
Grasindo, Jakarta.
Martin, Francisco dan Aguado, José A. (2003), ‘Wavelet-based ANN approach
for transmission line protection’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.
18, No. 4, pp. 1572 – 1574.
Meliopoulos, A.P. Sakis dan Cokkinides, George J. (2004), ‘A virtual
environment for protective relaying evaluation and testing’, IEEE
Transactions on Power Systems, Vol. 19, No. 1, pp. 104 – 111.
Mikhailov, L. dan Tsvetinov, P. (2004), ‘Evaluation of services using a fuzzy
analytic hierarchy process’, Applied Soft Computing, No. 5, pp. 23 – 33.
Nagahanumaiah, Ravi, B., dan Mukherjee, N.P. (2007), ‘Rapid tooling
manufacturability evaluation using fuzzy-AHP methodology’, International
Journal of Production Research, Vol. 45, No. 5, pp. 1161-1181.
Nassar, Syed A. (1990), Schaum’s Outline of Theory and Problems of Electric
Power Systems, 4th ed. McGraw-Hill Companies, Inc., New York.
Perçin, Selçuk (2008), ‘Use of fuzzy AHP for evaluating the benefits of
information-sharing decisions in a supply chain’, Journal of Enterprise
Information Management, Vol. 21, No. 3, pp. 263-284.
Saaty, Thomas L. (2001), Decision Making with Dependence and Feedback: The
Analytic Network Process, 2nd ed. RWS Publications, Pittsburg.
Shin, Myong-Chul, Park, Chul-Won, dan Kim, Jong-Hyung (2003), ‘Fuzzy logicbased relaying for large power transformer protection’, IEEE Transactions on
Power Delivery, Vol. 18, No. 3, pp. 718 – 724.
Short, T.A. (2004), Electric Power Distribution Handbook. CRC Press, Boca
Raton.
Srdjevic, Bojan dan Medeiros, Yvonilde Dantas Pinto (2008), ‘Fuzzy AHP
assessment of water management plans’, Water Resour Manage, Vol. 22,
pp. 877-894.
Stevenson, Jr., William D. (1982), Elements of Power Systems Analysis, 4th ed.
McGraw-Hill,Inc., Singapore.
Supriyadi (1999), Sistem Pengaman Tenaga Listrik. Adicita Karya Nusa,
Yogyakarta.
Triantaphyllou, Evangelos dan Mann, Stuart H. (1995), ‘using the analytic
hierarchy process for decision making in engineering applications: some
challenges’, International Journal of Industrial Engineering: Applications
and Practice, Vol. 2, No. 1, pp. 35 – 44.
Tseng, Kuo-Hsiung, Kao, Wen-Shiow, dan Lin, Jia-Renn (2003), ‘Load model
effects on distance relay settings’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.
18, No. 4, pp. 1140 – 1146.
Youssef, Omar A.S. (2003), ‘Online applications of wavelet transforms to power
system relaying’, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp.
1158 – 1165.
LAPORAN PENELITIAN DOSEN MUDA
PEMILIHAN RELAY PENGAMAN
DI DALAM SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
MENGGUNAKAN KRITERIA MAJEMUK
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional
Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian
188/SP2H/PP/DP2M/III/2008, TERTANGGAL 06 MARET 2008
Oleh:
Eko Setiawan, ST, MT
Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oktober 2008
RINGKASAN
Mengingat arti penting relay pengaman di dalam sistem distribusi tenaga
listrik, maka relay pengaman yang digunakan haruslah relay pengaman terbaik.
Namun berkebalikan dengan hal tersebut, penelitian tentang relay pengaman
amatlah sedikit. Berdasarkan dua hal yang bertolak belakang tersebut, maka
penelitian tentang pemilihan relay pengaman berdasarkan berbagai kriteria yang
relevan sangat diperlukan.
Sebagai kerangka acuan, penelitian menggunakan metode AHP yang
diintegrasikan dengan metode fuzzy. Untuk mendapatkan bobot kepentingan yang
diperlukan, kepada metode fuzzy AHP tersebut diterapkan prinsip extent analysis.
Dari hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan bahwa relay digital
merupakan relay feeder Gardu Induk terbaik di keempat wilayah kerja APJ
Surakarta yang menjadi obyek penelitian. Pada sisi yang lain, tidak terdapat
perbedaan bobot kriteria, sub-kriteria, maupun alternatif yang mencolok di antara
keempat wilayah kerja yang diteliti meskipun lokasi-lokasi tersebut saling
berjauhan.
SUMMARY
Protective relays play an important role in a electrical power distribution
system, therefore protective relays used in such a system should be those which is
the best ones. On the other hand, research on protective relays are not extensively
undertaken. These two contradictory facts lead to the need of certain research on
protective relay selection which is based on multiple criteria of selection.
As a framework, this research applied an AHP method combined with fuzzy
approach. Extent analysis approach was then used to derive priorities of various
criteria, sub-criteria, and alternatives included in the research.
At the end of the research, it could be inferred that in terms of four working
area under APJ Surakarta management, digital relays were considered the best for
GI feeder in the location under survey. It was also concluded that, in spite of their
distance which are far to each other, the priority vectors of criteria, sub-criteria,
and alternatives for each working area have no significant differences.
PRAKATA
Assalamu’alaikum wr. wb.
Pelaksanaan penelitian merupakan dharma kedua dari Tridharma Perguruan
Tinggi. Hal ini mendorong peneliti untuk melaksanakan penelitian dengan judul
“Pemilihan Relay Pengaman di dalam Sistem Distribusi Tenaga Listrik
Menggunakan Kriteria Majemuk”.
Dan alhamdulillah, setelah melaksanakan penelitian selama kurang lebih 7
(tujuh) bulan, penelitian tersebut berhasil terselesaikan. Di mana penelitian ini
difokuskan pada pemilihan relay pengaman pada feeder Gardu Induk ditinjau dari
bahan baku pembuatannya.
Berlangsungnya penelitian ini tidak terlepas dari bantuan beberapa pihak.
Oleh karena itu, pada kesempatan ini peneliti ini mengucapkan terima kasih
kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian tersebut.
Peneliti sekaligus juga mengharapkan adanya kritik dan saran demi kebaikan
penelitian ini sendiri.
Wassalamu’alaikum wr. wb.
Surakarta, Oktober 2008
Peneliti
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................
i
A. LAPORAN HASIL PENELITIAN
RINGKASAN ................................................................................................
ii
SUMM ARY......................................................................................................
iii
PRAKATA ......................................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
viii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
ix
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1
Latar Belakang ..................................................................
1
1.2
Perumusan Masalah ..........................................................
2
1.3
Asumsi yang Digunakan ...................................................
3
1.4
Batasan Penelitian .............................................................
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA...............................................................
5
2.1
Sistem Pengaman Tenaga Listrik .....................................
5
2.2
Relay Pengaman
....... ..........................................
5
2.3
Penelitian tentang Relay Pengaman....................................
7
2.4
Analytic Hierarchy Process (AHP).....................................
9
2.5
Pustaka tentan Fuzzy AHP...................................................
9
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ...............................
14
3.1
Tujuan Penelitian ..............................................................
14
3.2
Manfaat Penelitian ............................................................
14
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN ..................................................
12
4.1
Metode Penelitian ..............................................................
15
4.2
Kerangka Pemecahan Masalah ..........................................
22
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
23
5.1
Pengumpulan Data .............................................................
23
5.2
Hasil Pengolahan Data .......................................................
26
5.3
Pembahasan ........................................................................
28
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................
31
6.1
Kesimpulan ........................................................................
31
6.2
Saran ..................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR BACAAN
LAMPIRAN
B. DRAF ARTIKEL ILMIAH
C. SINOPSIS PENELITIAN LANJUTAN
DAFTAR TABEL
TABEL 4.1
Skala kepentingan, skala fuzzy, dan skala fuzzy resiprokal yang
digunakan
................................................................................
18
TABEL 4.2
Konversi skala linguistik ke dalam kuesioner serta pengertian skala
fuzzy-nya ................................................................................
19
TABEL 4. 3
Besarnya RI ............................................................................
20
TABEL 5.1
Hasil uji konsistensi ........................................................................
27
TABEL 5.2
28
Rekapitulasi bobot global ................................................................
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2.1
Sistem pengaman tenaga listrik.............................................
5
GAMBAR 4.1
Flowchart kerangka pemecahan masalah ...........................
22
GAMBAR 5.1
26
Struktur organisasi PT. PLN (Persero) ...........................
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1
Contoh kuesioner yang digunakan
LAMPIRAN 2
Rekapitulasi kuesioner - Jajar
LAMPIRAN 3
Rekapitulasi kuesioner - Banyudono
LAMPIRAN 4
Rekapitulasi kuesioner - Palur
LAMPIRAN 5
Rekapitulasi kuesioner - Wonogiri
LAMPIRAN 6
Hasil pengolahan data – lokasi Jajar
LAMPIRAN 7
Hasil pengolahan data – lokasi Banyudono
LAMPIRAN 8
Hasil pengolahan data – lokasi Palur
LAMPIRAN 9
Hasil pengolahan data – lokasi Wonogiri