TESIS
Optimisasi Injeksi Daya Aktif dan Reaktif Dalam Penempatan Distributed Generator (DG) Menggunakan Fuzzy - Particle Swarm Optimization (FPSO)
PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN TEKNIK SISTEM TENAGA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng. Ph.D Prof. Dr. Ir. Imam Robandi, MT.
PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN KONTRIBUSI PENELITIAN
FUZZY PSO (FPSO) Optimisasi Injeksi Daya Aktif dan Reaktif dalam Penempatan DG Menggunakan FPSO
PERANCANGAN SISTEM DENGAN FUZZY PSO (FPSO) HASIL DAN ANALISIS KESIMPULAN DAN SARAN STOP
TERIMA KASIH
LATAR BELAKANG
Distributed Generation adalah salah satu pembangkit alternatif dalam memenuhi kebutuhan listrik yang semakin meningkat. Perhitungan penempatan DG pada jaring listrik belum memanfaatkan injeksi daya reaktif sehingga perlu diteliti penempatan DG yang menginjeksi daya aktif dan reaktif pada jaring listrik.
PERUMUSAN MASALAH Berapa besar dan dimana daya aktif dan reaktif dari Unit DG diinjeksikan pada jaring dengan rugi daya sistem yang minimal dan tegangan sistem tidak melebihi batas yang diijinkan.
GAMBARAN PERMASALAHAN Fungsi Objektif Minimum
n
pada jaring IEEE 14 dan 30 bus
F = ∑ Pi i =1 Batasan Tegangan Pada Bus Vmin ≤ Vi ≤ Vmaks Vmin ≥ 0.9 pu dan Vmaks ≤ 1.1 pu Loss
Power Flow Analysis Newton – Raphson
TUJUAN PENELITIAN
Menentukan kapasitas injeksi daya aktif dan reaktif dalam penempatan DG sehingga dihasilkan regulasi penentuan penempatan DG dan kapasitas daya yang di berikan DG ke jaring listrik .
KONTRIBUSI PENELITIAN
Menempatkan DG pada Jaring dengan Injeksi daya aktif dan reaktif yang berbeda dengan penelitian sebelumnya. Metode yang digunakan adalah Fuzzy PSO yang merupakan perbaikan dari PSO standar memiliki kinerja pencarian solusi lebih baik sehingga mempercepat waktu pencarian solusi. Memberikan data masukan bagi regulator (PLN) untuk membuat regulasi penempatan DG di jaring milik PLN
PSO PSO adalah algoritma pencarian berbasis populasi yang diperkenalkan oleh Kennedy dan Eberhart pada tahun 1995. Nilai optimal yang dicari menggunakan PSO meniru perilaku sekelompok burung dan ikan dalam mencari makanan. Ini adalah persamaan matematis pembaruan kecepatan (update velocity) untuk masing-masing partikel : k +1 i
v
= wvi + c1r1 ( Pbest1 − x ) + c2 r2 ( Gbest − x ) k i
Pembaruan posisi partikel sesuai persamaan berikut:
xik +1 = xi + vik +1
k i
VISUALISASI PSO
y
xik +1
vik vik +1 xik
Gbest k Pbestik
x
FUZZY
Sistem Fuzzy Tipe Sugeno
Sistem Fuzzy Tipe Sugeno menggunakan fungsi keanggotaan yang bersifat linier atau konstan. IF -THEN rule dalam Sistem Fuzzy tipe Sugeno berbentuk : IF input1=v AND input2 =w THEN Output adalah z=av+bw+c Jika b=0 maka sistem fuzzy tersebut ber-orde 1 dimana output adalah persamaan garis av + c, jika a=b=0 maka fuzzy tersebut berorde nol dengan output berupa sebuah konstanta yaitu z=c. Dalam pengaturan Inertia Weight (w) pada PSO digunakan Sistem Fuzzy tipe Sugeno orde nol. Input Fuzzy berupa perubahan Gbest dan output berupa konstanta w.
MF Fuzzy Sugeno Input
SK
AK
K
S
AB
B
SB
∆ Gbest
0 0.22 0.42
0.22 0.42 0.62
0.42 0.62 0.82
0 .62 0.82 1.02
0.82 1.02 1.22
1.02 1.22 1.42
1.22 1.42 1.62
Output
SK
AK
K
S
AB
B
SB
w
0.4
0.42
0.44
0.46
0.48
0.5
0.52
Flowchart FPSO dari metode yang diusulkan
Single Line Diagram Sistem IEEE 14 Bus
Perbandingan Konvergensi PSO - FPSO pada Jaring IEEE 14 Bus 11.5 PSO Fuzzy PSO 11.4
Rugi Daya (MW)
11.3
11.2
11.1
11
10.9
0
5
10
15 Iterasi
20
25
30
Magnitudo Tegangan Bus pada IEEE 14 Bus 1.08 Tanpa DG DG dengan PSO DG dengan FPSO
1.07
Magnitudo Tegangan (p.u)
1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1 0.99 0.98
0
2
4
6
8 Bus
10
12
14
Ringkasan Hasil Optimisasi PSO pada IEEE 14 Bus dengan 3 Unit DG Jenis Injeksi Daya
Besar Injeksi DG 7,702 MW
Lokasi Bus 10
Kapasitas Maks 8 MW
Daya Aktif (P)
7,131 MW
10
8 MW
7,622 MW
12
8 MW
1,355 MVar
10
2 MVar
-2,000 MVar
10
2 MVar
1,617 Mvar
12
2 MVar
Daya Reaktif (Q)
Rugi Daya Aktif Tanpa DG
13,4416 MW
Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 100%)
11,1273 MW
Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 90%)
8,5954 MW
Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 80%)
6,4058 MW
Rugi Daya Aktif dengan 3 Unit DG rata-rata
8,7095 MW
Penurunan Rugi daya Aktif (13,4416-11,1273)
2,3140 MW
Cadangan daya pada Slack Bus (232,423-207,673)
24,75 MW
Ringkasan Hasil Optimisasi FPSO pada IEEE 14 Bus dengan 3 Unit DG
Jenis Injeksi Daya
Daya Aktif (P)
Daya Reaktif (Q)
Besar Injeksi DG
Lokasi Bus
Kapasitas Maks
7,943 MW
10
8 MW
7,348 MW
10
8 MW
7743 MW
14
8 MW
-2,000 MVar
10
2 MVar
-2,000 MVar
10
2 MVar
0,542 Mvar
14
2 MVar
Rugi Daya Aktif Tanpa DG Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 100%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 90%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 80%) Rugi Daya Aktif dengan 3 Unit DG rata-rata Penurunan Rugi daya Aktif (13,4416-10,9273) Cadangan daya pada Slack Bus (232,423-206,893)
13,4416 MW 10,9273 MW 8,4026MW 6,2336 MW 8,5211 MW 2,5143 MW 25,53 MW
Single Line Diagram Sistem IEEE 14 Bus (3 Unit DG hasil FPSO)
Single Line Diagram Sistem IEEE 30 Bus
Perbandingan Konvergensi PSO - FPSO pada Jaring IEEE 30 Bus 14.3 PSO Fuzzy PSO
14.2 14.1
Rugi Daya (MW)
14 13.9 13.8 13.7 13.6 13.5 13.4 13.3
0
5
10
15 Iterasi
20
25
30
Magnitudo Tegangan Bus pada IEEE 30 Bus 1.1
Magnitudo Tegangan (p.u)
Tanpa DG DG dengan PSO DG dengan FPSO
1.05
1
0.95
0
5
10
15 Bus
20
25
30
Ringkasan Hasil Optimisasi PSO pada IEEE 30 Bus dengan 5 Unit DG
Jenis Injeksi Daya
Daya Aktif (P)
Daya Reaktif (Q)
Besar Injeksi DG
Lokasi Bus
6,518 MW 10 7,152 MW 10 7,929 MW 26 7,459 MW 30 6,553 MW 30 1,853 MVar 10 -0,753 MVar 10 1,120 MVar 26 0,314 MVar 30 -0,595 MVar 30 Rugi Daya Aktif Tanpa DG Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 100%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 90%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 80%) Rugi Daya Aktif dengan 3 Unit DG rata-rata Penurunan Rugi daya Aktif (17,9773 -13,4121) Cadangan daya Slack Bus (261,376-221,201)
Kapasitas Maks 8 MW 8 MW 8 MW 8 MW 8 MW 2 MVar 2 MVar 2 MVar 2 MVar 2 MVar 17,9773 MW 13,4121 MW 10,3127 MW 7,7044 MW 10,4764 MW 4,5652 MW 40,17MW
Ringkasan Hasil Optimisasi FPSO pada IEEE 30 Bus dengan 5 Unit DG
Jenis Injeksi Daya
Daya Aktif (P)
Daya Reaktif (Q)
Besar Injeksi DG
Lokasi Bus
7,286 MW 10 7,523 MW 10 6,362 MW 26 6,907 MW 30 7,243 MW 30 -0,314 MVar 10 1,087 MVar 10 1,350 MVar 26 -2,000MVar 30 -2,000 MVar 30 Rugi Daya Aktif Tanpa DG Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 100%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 90%) Rugi Daya Aktif 3 Unit DG (beban 80%) Rugi Daya Aktif dengan 3 Unit DG rata-rata Penurunan Rugi daya Aktif (17,9773 -13,3292) Cadangan daya Slack Bus (261,376-221,407)
Kapasitas Maks 8 MW 8 MW 8 MW 8 MW 8 MW 2 MVar 2 MVar 2 MVar 2 MVar 2 MVar 17,9773 MW 13,3292 MW 10,1838 MW 7,5331 MW 10,3487 MW 4,6481 MW 39,97 MW
Single Line Diagram Sistem IEEE 30 Bus (5 Unit DG hasil FPSO)
ANALISIS Injeksi daya aktif dan reaktif dari unit DG kedalam sistem pembangkit dapat dilakukan dengan rugi daya saluran menurun dan tegangan pada bus tetap berada pada batas aman. Penempatan unit DG menambah cadangan daya slack bus Sistem IEEE 14 dan 30 bus.
KESIMPULAN Injeksi daya Aktif dan reaktif dari unit DG kedalam sistem pembangkit dengan dapat menyebabkan rugi-rugi daya saluran menurun. Penempatan DG berpengaruh terhadap cadangan daya Sistem IEEE 14 dan 30 bus. Injeksi daya aktif dan reaktif dari unit DG yang berlebihan dapat menyebabkan kenaikan magnitude tegangan bus yang melampaui batas yang diijinkan. Algoritma Fuzzy - PSO memiliki iterasi lebih sedikit daripada PSO standard sehingga waktu komputasi yang diperlukan lebih singkat.
SARAN
Saran untuk penelitian lebih lanjut dapat dilakukan pada distribusi listrik yang ada di sistem kelistrikan PLN. Sehingga PLN dapat membuat regulasi penempatan DG di jaring milik PLN.
