EVALUASI KESTABILAN TEGANGAN SISTEM JAWA BALI 500KV MENGGUNAKAN METODE CONTINUATION POWER FLOW (CPF)
Agiesta Pradios Ayustinura 2209100154 Dosen Pembimbing ; Prof.Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT. Dr. Eng. Rony Seto Wibowo, ST., MT.
Pendahuluan Latar belakang
Tujuan penelitian
Kebutuhan daya konsumen fluktuatif
• •
Meningkatnya beban aktif dan reaktif Kondisi kritis
Kestabilan tegangan terganggu Voltage collapse
•
Menentukan nilai titik kritis (lambda maksimum) pada setiap skenario penambahan beban. Mengetahui bus mana saja yang terlemah dalam mempertahankan kestabilannya. Mengetahui nilai beban aktif maksimum yang dapat ditanggung oleh masing-masing bus.
Batasan masalah • •
•
(runtuh tegangan) •
•
Metode yang digunakan adalah continuation power flow Simulasi dilakukan menggunakan software Matlab, dan validasi menggunakan toolbox Matpower 4.1 Model sistem tenaga yang digunakan Jawa Bali 500kV Penambahan beban dilakukan pada satu-persatu bus beban dengan asumsi bus yang lain dianggap konstan. Beban yang dinaikkan adalah beban aktif.
Kestabilan tegangan •
Kemampuan sistem tenaga listrik untuk kembali pada kondisi awal kesetimbangan yang beroperasi pada kondisi normal dan memperoleh kembali titik keseimbangan setelah terjadi gangguan.
•
Masalah kestabilan berhubungan dengan singularitas pada aliran daya.
Persamaan continuation power flow ΔPi = PGi(λ) – PLi(λ) – PTi = 0 ΔQi = QGi – QLi(λ) – QTi = 0 Dimana ;
PLi(λ) = PLi0 (1 + λ) QLi(λ) = QLi0 (1 + λ) 0 ≤ λ ≤ λkritis
Continuation Power Flow (CPF) •
CPF adalah metode untuk menganalisis kestabilan tegangan steady state akibat penambahan beban secara terus menerus. Penambahan beban secara terus menerus ini dapat berujung runtuh tegangan (voltage collapse). Oleh karena itu guna menghindari runtuh tegangan digunakan metode continuation power flow.
Continuation Power Flow (CPF)
Continuation
Power Flow
Skema prediktor-korektor pada continuation power flow
Prediktor & Korektor Prediktor merupakan langkah awal dalam penelusuran kurva Tangen vektor
prediktor
korektor
Tangen vektor merupakan langkah untuk mengetahui ke arah mana titik prediktor ini akan dituju
Titik kritis Titik kritis dapat diketahui dari nilai tangen vektor (dλ = 0) Menghindari titik kritis degan cara mengubah parameternya
λ
F
V
FV ek
F
t
0 1
Diagram alir penyelesaian CPF Mulai
Simulasi aliran daya pada kondisi dasar
Menentukan parameter continuation
Hitung tangen vektor
Cek titik kritis
Hitung prediktor
Koreksi solusi dari prediktor
berhenti
Data dan Simulasi Data yang digunakan adalah sistem Jawa Bali 500kV pada tanggal 26 Mei 2011 pukul 18.30 WIB. 25 bus terdiri dari 1 bus slack, 7 bus generator, dan 17 bus beban. Nomor bus
1 (Suralaya) 2 (Cilegon) 3 (Kembangan) 4 (Gandul) 5 (Cibinong) 6 (Cawang) 7 (Bekasi) 8 (Muara Tawar) 9 (Cibatu) 10 (Cirata) 11 (Saguling) 12 (Bandung Selatan) 13 (Mandiracan) 14 (Unggaran) 15 (Tanjung Jati) 16 (Surabaya Barat) 17 (Gresik) 18 (Depok) 19 (Tasikmalaya) 20 (Pedan) 21 (Kediri) 22 (Paiton) 23 (Grati) 24 (Balaraja) 25 (Ngimbang)
Kode bus 3 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1
Beban MW MVAR 220 69 186 243 254 36 447 46 680 358 566 164 621 169 0 0 994 379 550 177 0 0 666 400 293 27 494 200 0 0 440 379 123 91 327 67 213 73 530 180 551 153 267 50 111 132 681 226 279 59
Generator MW MVAR 2874 1737,09 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1410 1293,15 0 0 700 468 700 420 0 0 0 0 0 0 658 460 0 0 1970 664 0 0 0 0 0 0 0 0 3670 1297,73 450 300 0 0 0 0
Single Line Diagram Jawa Bali 500kV
Simulasi dilakukan dengan menambahkan beban secara bergantian pada satu persatu bus beban. Diambil lima skenario pembebanan yakni pada bus Kembangan, Cibinong, Bekasi, Pedan, dan Ngimbang. Penambahan beban pada bus Kembangan
Penambahan beban pada bus Pedan
Penambahan beban pada bus Cibinong
Penambahan beban pada bus Ngimbang
Penambahan beban pada bus Bekasi
Nilai Lambda kelima skenario Nama bus
Lambda maksimum
Kembangan
0.244063
Cibinong
0.314808
Bekasi
0.245454
Pedan
0.115249
Ngimbang
0.169191
Menentukan bus terlemah Bus terlemah merupakan kondisi terdekat untuk mengalami runtuh tegangan. Pada kurva P-V kondisi ini mendekati bentuk dari nose curve. Bus terlemah dapat dilihat dari rasio perubahan tegangan atau dengan membandingkan nilai dari tegangan pada titik kritisnya. Bentuk nose curve
Penambahan pada bus Bekasi
Perbandingan nilai tegangan pada titik kritis
Tabel perbandingan nilai titik kritis pada bus Bekasi Lokasi bus
Nilai tegangan pada saat lambda maksimum
Magnitude tegangan kritis
Cilegon
1.0013 - 0.0228i
10.011
Kembangan
0.7026 - 0.3988i
0.8078
Gandul
0.7063 - 0.3949i
0.8092
Cibinong
0.6472 - 0.4766i
0.8037
Cawang
0.3392 - 0.6017i
0.6907
Bekasi
0.2240 - 0.5649i
0.6076
Cibatu
0.7315 - 0.6705i
0.9923
Bandung Selatan
0.7840 - 0.5560i
0.9611
Mandiracan
0.8074 - 0.3792i
0.9494
Unggaran
0.8760 - 0.0026i
0.8760
Surabaya Barat
0.9305 + 0.3038i
0.9788
Depok
0.9431 + 0.3324i
0.9999
Tasikmalaya
0.7361 - 0.2536i
0.7785
Pedan
0.8280 - 0.0240i
0.8283
Kediri
0.8575 + 0.1717i
0.8745
Balaraja
0.8383 - 0.2283i
0.8688
Ngimbang
0.9189 + 0.2279i
0.9467
Beban Maksimum PLi(λ) = PLi0 [1 + λ]
Nilai beban aktif maksimum saat penambahan beban di bus Bekasi dengan lambda maksimum 0.245454 Bus Cilegon Kembangan Gandul Cibinong Cawang Bekasi Cibatu Bandung Selatan Mandiracan Unggaran Surabaya Barat Depok Tasikmalaya Pedan Kediri Balaraja Ngimbang
Beban awal (MW) 186 254 447 680 566 621 994 666 293 494 440 327 213 530 551 681 279
Beban maksimum (MW) 231,654444 316,345316 556,717938 846,90872 704,926964 773,426934 1237,981276 829,472364 364,918022 615,254276 547,99976 407,263458 265,281702 660,09062 686,245154 848,154174 347,481666
Perbandingan nilai beban maksimum di bus Bekasi pada semua skenario Lokasi penambahan beban Cilegon Kembangan Gandul Cibinong Cawang Bekasi Cibatu Bandung Selatan Mandiracan Unggaran Surabaya Barat Depok Tasikmalaya Pedan Kediri Balaraja Ngimbang
Nilai Lambda Beban awal (MW) 0,665789 186 0,244063 186 0,35744 186 0,314808 186 0,249388 186 0,245454 186 0,352632 186 0,29951 186 0,160507 186 0,178403 186 0,216727 186 0,339014 186 0,067621 186 0,115249 186 0,118587 186 0,372889 186 0,169191 186
Beban maksimum (MW) 309,836754 231,395718 252,48384 244,554288 232,386168 231,654444 251,589552 241,70886 215,854302 219,182958 226,311222 249,056604 198,577506 207,436314 208,057182 255,357354 217,469526
Nilai lambda maksimum semua bus beban Jawa Bali 500kV dengan validasi Matpower 4.1 Lokasi Penam bahan beban
Nilai lam bda m aksim um 0.665789
Nilai lam bda m aksim um dengan Matpow er 4.1 0.588372
Cilegon
Kem bangan
0.244063
0.215684
kembangan
Gandul
0.357440
0.315878
Gandul
Cibinong
0.314808
0.278203
Kembangan
Caw ang
0.249388
0.220389
Caw ang
Bekasi
0.245454
0.216913
Bekasi
Cibatu
0.352632
0.311628
Cibatu
Bandung Selatan
0.299510
0.264684
Pedan
Mandiracan
0.160507
0.141843
Pedan
Unggaran
0.178403
0.157659
Pedan
Surabaya Barat
0.216727
0.191520
Pedan
Depok
0.339014
0.299594
Gandul
Tasikm alaya
0.067621
0.059758
Tasikmalaya
Pedan
0.115249
0.101848
Pedan
Kediri
0.118587
0.104798
Kediri
Balaraja
0.372889
0.329530
Balaraja
Ngim bang
0.169191
0.149517
Ngimbang
Cilegon
Bus terlem ah
Kesimpulan •
Metode continuation power flow efektif untuk menghindari singularitas pada titik kritisnya. Nilai kritisnya dapat diketahui dari tangen vektornya yang mengandung nilai magnitude tegangan, sudut tegangan, dan lambda.
•
Pada uji keseluruhan bus baban pasa sistem Jawa Bali 500kV didapat nilai lambda terbesar ada pada bus Cilegon sebesar 0.665789, dan terkecil pada bus Tasikmalaya sebesar 0.067621. Dengan didapatkan bus terlemah adalah bus Pedan yang muncul sebanyak lima kali.
•
Dari nilai lambda dapat diketahui berapa persen tingkat kenaikan beban di masing-masing bus pada sistem Jawa Bali 500kV.
TERIMA KASIH
