(4) BAB II (-Kap Seri)-Rev3

8/18/2019 (4) BAB II (-Kap Seri)-Rev3

1/32

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 State of The Art Review

Penelitian tentang metode penentuan letak dan nilai optimal kapasitor

shunt untuk memperbaiki faktor daya dan tegangan pada sistem distribusi telah

banyak dilakukan dengan berbagai metode yang ada. Tetapi dari penelitian-

penelitian tersebut, belum ada yang melakukan penelitian tentang Pengoptimasian

kapasitor shunt pada Penyulang Abang (GI Amlapura) untuk perbaikan faktor

daya dan tegangan dengan metode Algoritma Genetika. Algoritma genetika

merupakan salah satu teknik komputasi yang sesuai dengan ruang solusi yang

sangat besar. Parameter-parameter yang digunakan sebagai fungsi objektif pada

algoritma genetika adalah data pembangkitan dan pembebanan pada masing-

masing sistem bus serta data saluran transmisi antar bus. engan meminimumkan

parameter-parameter tersebut maka akan dapat didapatkan letak dan nilai optimal

kapasitor shunt dengan memenuhi batas-batas tegangan serta faktor daya yang

ditentukan.

!erikut ini terdapat beberapa refrensi yang dapat dijadikan a"uan untuk

menjelaskan mengenai penelitian tentang #ptimasi $apasitor %hunt pada sistem

distribusi adalah sebagai berikut &

'. Pada penelitian yang dilakukan oleh I engah %uartika (Tugas Akhir **)

berjudul %tudi Penentuan +okasi Pemasangan dan $apasitas $apasitor pada

%istem istribusi aya +istrik !erdasarkan Penyebaran !eban dan odel

Penyulang yang isedehanakan, diperoleh baha dalam Tugas Akhir ini

penulis menggunakan metode penyederhanaan jaringan memakai metode

momen daya dan penentuan besarnya kapasitas kapasitor dilakukan dengan

optimasi menggunakan program aplikasi Microsoft Excel sehingga melalui

kompensasi daya reaktif kapasitif tersebut dapat diperoleh kualitas daya yang

baik sehingga tingkat layanan dan efisiensi menjadi lebih baik.

5


2/32

6

. Pada penelitian yang dilakukan oleh adha Alamajibuono (Tugas Akhir

*'') berjudul #ptimasi Penempatan $apasitor enggunakan Algoritma

Genetika pada %istem istribusi untuk emperbaiki /aktor aya dan

Tegangan, diperoleh baha penulis melakukan optimasi letak dan ukuran

kapasitor pada sistem distribusi 00 bus yang diperoleh dari I111 dengan

batas tegangan *,23 hingga ',*3 dan faktor daya nominal sebesar *,43

melakukan injeksi kapasitor sebesar '** k5ar sehingga diperoleh nilai

penghematan biaya selama 3 tahun sebesar 6'2.432,777.0. Pada penelitian yang dilakukan oleh 1ko 8ijanarko (Tugas Akhir *'*)

berjudul #ptimasi Penempatan $apasitor %hunt 9ntuk Perbaikan aya

:eaktif pada Penyulang istribusi Primer :adial engan Algoritma

Genetika, diperoleh baha penulis melakukan silmulasi optimum dengan

Algoritma Genetika pada penyulang distribusi primer radial sistem '' k5

dilakukan injeksi tiga buah kapasitor shunt sehingga didapatkan kenaikan

tegangan sebesar ',2'; serta faktor daya sebesar ',27; serta kapasitas

penyaluran daya bertambah sebesar '',4*;7. Pada penelitian yang dilakukan oleh %arjiya, !ambang %ugiyantoro dan 1ko

aryono (%eminar asional) berjudul #ptimalisasi Pemasangan $apasitor

Pada /eeder engan Algoritma Genetika, diperoleh baha penulis

melakukan simulasi pemasangan kapasitor pada feeder dengan menggunakan

algoritma genetika. elalui simulasi tersebut, penulis menyimpulkan baha&

• >; hingga '**; dari sisi

aal segmen feeder.

• 9kuran kapasitor yang terbaik pada feeder berkisar antara >>; hingga

2*; terhadap arus reaktif pada aal segmen feeder.

• 9ntuk jenis beban terdistribusi seragam, jarak pemasangan yang

terbaik adalah *,>>>>>>>>>? pu dengan ukuran *,>>>>>>>>>? pu.

• 9ntuk jenis beban terkonsentrasi, jarak pemasangan yang terbaik

adalah *,227'0742?0> pu dengan ukuran *,44>2?27?' pu.3. Pada penelitian yang dilakukan oleh .:. aghifam @ #.P. alik ( paper

**?) yang berjudul Genetic algorithm-based approach for fixed and

switchable capacitors placement in distribution systems with uncertainty and


3/32

7

time varying loads, diperoleh baha dalam paper ini penulis menggunakan

=ariasi aktu terhadap perkiraan akan ketidak pastian dari beban pun"ak

dalam penentuan letak kapasitor pada sistem distribusi dengan menggunakan

metode perhitungan Algoritma Genetika dilakukan optimasi letak dan ukuran

kapasitor pada sistem distribusi sebanyak >2 bus sehingga dilakukan injeksi

kapasitor sebesar '** $5Ar .

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Sistem Tenaga Listrik


4/32

8

%istem tenaga listrik merupakan sebuah sistem yang komplek yang

berfungsi untuk membangkitkan, mentransmisikan dan mendistribusikan energi

listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban (:ial Tri %usilo, *'').

Penyaluran energi listrik dari pusat pembangkit sampai ke pusat beban

dapat digambarkan seperti Gambar .', pada gambar berikut ini yang sudah

men"akup tiga bagian utama sistem tenaga listrik.

Gambar 2.1 iagram satu garis sistem tenaga listrik (:ial Tri %usilo, *'')

Tegangan Generator sinkron pada pusat pembangkit biasanya

menghasilkan tenaga listrik dengan tegangan relatif rendah antara > B 7 k5 serta

kemudian tegangan dinaikkan dengan transformator step up menjadi '3* B 3**

k5 dengan tujuan peningkatan tegangan ini, selain memperbesar daya hantar dari

saluran (berbanding lurus dengan kuadrat tegangan) dan juga untuk mengurangi

rugi daya dan susut tegangan pada saluran transmisi. Penyaluran tenaga listrik

menggunakan %aluran Tegangan Tinggi (%TT) menuju pusat penerima mengalami

penurunan tegangan sebanyak dua kali, yaitu pertama kali dilakukan di gardu

induk (GI) dengan menurunkan tegangan 3** k5 menjadi '3* k5 atau '3* k5

menjadi ?* k5. $emudian tahap kedua terjadi pada gardu induk (GI) distribusi

dengan menurunkan tegangan menjadi tegangan subtransmisi '3* k5 menjadi *

k5 atau ?* k5 menjadi * k5. Pada gardu induk (GI) distribusi, tenaga listrik

yang diterima kemudian dilepaskan menuju trafo distribusi (T) dalam bentuk

tegangan menengah * k5. Pada trafo distribusi di setiap pusat beban, tegangan


5/32

9

distribusi primer yang akan diterima pihak konsumen ini diturunkan menjadi

tegangan rendah *C04* 5.

%e"ara umum sistem tenaga listrik dapat dikatakan terdiri dari tiga bagian

utama, yaitu&

a. Pembangkit tenaga listrik Pembangkitan tenaga listrik merupakan tempat dibangkitkannya energi

listrik melalui komponen utama pada pembangkit yaitu turbin dan

generator serta dilengkapi dengan gardu induk sebagai penaik tegangan

rendah yang dihasilkan generator dinaikkan menjadi tegangan tertentu

dengan transformator penaik tegangan (step-up). b. Transmisi tenaga listrik

Transmisi tenaga listrik atau saluran udara tegangan tinggi berfungsi untuk

menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi yang berasal dari sumber

pembangkitan yang kemudian dinaikkan dengan transformator step-up

menuju suatu sistem gardu distribusi dengan jarak yang jauh.". istribusi tenaga listrik.

%e"ara umum distribusi tenaga listrik merupakan pendistribusian tenaga

listrik dari gardu distribusi menuju ke konsumen dengan menggunakan

tegangan yang sudah diturunkan menjadi tegangan rendah dengan

menggunakan transformator penurun tegangan (step-down).

2.3 Sistem Jaringan Distribusi

%istem jaringan distribusi berdasarkan letak jaringan terhadap posisi gardu

distribusi dapat dikelompokkan dalam dua tingkat, yaitu&

•


6/32

10

distribusi primer ini dapat dikelompokkan menjadi lima model, yaitu &


7/32

11

daerah yang mengalami pemadaman total yaitu saluran yang berada di

daerah setelah titik gangguan . b.


8/32

12

Gambar 2. $onfigurasi


9/32

13

Gambar 2." $onfigurasi %istem $luster (. %iregar, *')

$eterangan&PT D Pemutus Tegangan

2.3.2 Sistem Jaringan Distribusi Sekun#er


10/32

14

Gambar 2.$ ubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen (. %iregar, *')

elihat letaknya, sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung

berhubungan dengan konsumen, jadi sistem ini selain berfungsi menerima daya

listrik dari sumber daya (trafo distribusi), juga akan mengirimkan serta

mendistribusikan daya tersebut ke konsumen. engingat bagian ini berhubungan

langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat

diperhatikan.

2. Dasar Pengaturan Tegangan

Tegangan merupakan suatu besaran listrik yang disuplai dari Pembangkit

Tenaga +istrik menuju konsumen melalui Gardu Induk (GI) atau Gardu Induk

(GI) istribusi. %uplai besar tegangan ini perlu perlu mendapatkan perhatian akan

kestabilan suplai tenaga listrik sebab peralatan-peralatan listrik yang dipakai oleh

konsumen telah di desain oleh pabrik pembuatnya sesuai dengan sistem tegangan


11/32

15

yang telah diberi standard oleh suatu negara dengan tujuan agar penggunaan

setiap daya dan tegangannya menjadi ekonomis. Penurunan atau kenaikan

tegangan juga sangat berpengaruh pada lama pengunaan (life time) peralatan-

peralatan listrik yang dapat memanaskan bahkan dapat merusak peralatan listrik

tersebut.

%eperti yang diketahui, baha tegangan "atu bagi setiap pelanggan

tidaklah sama yang disebabkan karena adanya impedansi pada jaringan transmisi

maupun distribusi. aka, akan selalu ada rugi-rugi tegangan pada setiap bagian

dari sistem tenaga mulai dari Pembangkitan Tenaga +istrik hingga pada

konsumen. #leh karena itu, kestabilan tegangan yang disuplai dari Pembangkitan

Tenaga +istrik perlu dipertahanan. %esuai P9I+ (Panduan 9mum Instalasi +istrik)

Tahun *** menyatakan baha, kenaikan tegangan di Indonesia yang diijinkan

sebesar E3; dan penurunan tegangan yang diijinkan sebesar '*;. al ini berarti,

jika tegangan * 5olt hanya mengalami kenaikan tegangan sebesar F* E

(*3;)H 5olt atau sebesar 0' 5olt begitu juga penurunan tegangan yang

diijinkan sebesar F* B (*3;)H 5olt atau sebesar '24 5olt. !atas penurunan

tegangan ini dapat dirumuskan sebagai berikut &

5min ⩽ 5i ⩽ 5maks , untuk i D ',... n ................................................... (.')

dengan &

i D nomor bus

5min D !atas minimal tegangan

5maks D !atas maksimal tegangan

!atas penurunan tegangan maksimum pada beban penuh yang diijinkan di

beberapa titik pada jaringan distribusi berdasarkan P9I+ *** adalah &

a. %9T D 3; dari tegangan kerja pada sistem radial di atas tanah dan

sistem simpul. b. %$T D ; dari tegangan kerja pada sistem spindle dan gugus.". Trafo distribusi D 0; dari tegangan kerja.d. %aluran tegangan rendah D 7; dari tegangan kerja yang tergantung pada

kepadatan beban.e. %ambungan rumah D '; dari tegangan nominal.

2.! %akt&r Da'a


12/32

φ

P = Daya Aktif (W)

Q = Daya Reaktif (VAR)

S = D a

y a S e

!

( V A )

16

/aktor daya atau sering disebut 'ower actor (pf) atau cos phi merupakan

rasio perbandingan antara daya aktif (P) yang dapat dimanfaatkan terhadap daya

semuC daya total (%) yang dihasilkan oleh sumber. Pada sistem tenaga listrik A

(!lternaiting "urrent) atau arus bolak-balik terdapat tiga jenis daya, yaitu & daya

aktif, daya reaktif dan daya semu. aya semu (%) dengan satuan 5A merupakan

total daya yang dikirimkan dari sumber pembangkit tenaga listrik sehingga dapat

dimnfaatkan sebagai daya aktif, namun sebaliknya semua daya semu yang

disuplai dari sumber tidak dapat dimanfaatkan keseluruhannya dan menjadi daya

reaktif pada jaringan saja. al ini dikarenakan oleh daya reaktif (5A:) pada

jaringan menghasilkan fluJ medan magnetik sehingga timbul magnetisasi dan

daya ini akan dikirimkan ke sumber akibat efek induksi elektromagnetik tersebut

sehingga daya ini menjadi beban pada sistem tenaga listrik.

aya yang dimanfaatkan oleh konsumen yaitu berupa daya aktif yang

dapat dikon=ersi kebentuk energi lain, seperti& energi gerak, enargi panas, energi

"ahaya dan lain-lain. aya reaktif yang dikirimkan ini tidak dimanfaatkan oleh

konsumen tetapi, jika penggunaan daya reaktif yang besar dari total daya yang

dikirimkan tersebut akan meningkatkan sudut dan menghasilkan faktor daya yang

lebih rendah dari yang diharapkan. !erikut ini kita dapat melihat diagram =ektor

hubungan antara daya aktif dan daya reaktif pada Gambar .4 &

Gambar 2.( iagram 5ektor aya

ari Gambar .4, dinyatakan baha daya semu (%) adalah&

% D √ P2+Q2 ..................................................................................

(.)

P D 5 I os K (8att) ........................................................................ (.0)

L D 5 I %in K (5A:) ....................................................................... (.7)


13/32

17

% D 5 I (5A) .......................................................................... (.3)

/aktor daya ("os ) dapat dinyatakan sebagai berikut &

/aktor aya (') D Daya Aktif ( P) Daya Semu(S)

DW

VA

DV I cosφ

V I D "os &..........................................

(.>)

2." )ugi Pa#a Pa#a Sistem Distribusi

Pada proses pendistribusian daya listrik dari gardu indukCtrafo distribusi

menuju konsumen seringkali mengalami rugi-rugi daya yang "ukup besar yang

dipengaruhi oleh beberapa faktor konfigurasi dari sistem jaringan distribusi,

transformator, kapasitor, isolasi dan rugi-rugi daya listrik yang dikategorikan atas

bagian, yaitu& rugi-rugi daya aktif dan daya reaktif seperti persamaan di baah

ini &

% D P M jL (5A) .......................................................................... (.?)

imana &

P D :ugi-rugi daya aktif (8att)

L D :ugi-rugi daya reaktif (5A:)

% D aya semu (5A)

:ugi-rugi daya listrik di atas akan mempengaruhi tegangan kerja sistem

dan besarnya rugi-rugi daya dapat dinyatakan sebagai berikut &

P+oss D ∑i=1

nbr

| I i|2

.r i .............................................................................

(.4)

L+oss D ∑i=1

nbr

| I i|2

. x i ............................................................................ (.2)


14/32

Vs

∆V

R X

IR

IX

ZI Vr

Z = R + jXL

I

"

#

$

18

$edua jenis rugi-rugi daya listrik tersebut memberi pengaruh yang besar

terhadap faktor daya serta kestabilan tegangan yang disuplai ke sisi konsumen.

ilai tegangan yang melebihi batas toleransi akan menyebabkan tidak optimalnya

kerja dari peralatan listrik pada sisi konsumen serta apabila rugi daya yang besar

akan menimbulkan kerugian finansial dari sisi pengelola energi listrik.

2.$ Jatu* Tegangan (Voltage Drop)

rop tegangan merupakan perbedaan tegangan antara tegangan yang

dikirim dari sumber dengan tegangan yang diterima oleh beban yang disebabkan

oleh adanya impedansi pada penghantar (beban resistif induktif). !eban induktif

ini akan menyerap daya reaktif dari generator sehingga menyebabkan drop

tegangan sehingga ada perbedaan nilai tegangan diantara sisi penerima dengan

nilai tegangan di sisi pengirim. Pada umumnya drop tegangan dapat dirumuskan

sebagai berikut &

N5 D I (: "osK E O sinK) ................................................................... (.'*)

Persamaan drop tegangan tersebut dapat diturunkan melalui gambar diagram

saluran distribusi tenaga listrik serta diagram fasor transmisi daya ke beban seri

pada di baah ini &

Gambar 2.+ iagram saluran distribusi tenaga listrik


15/32

19


16/32

20

Gambar 2.1, iagram phasor transmisi daya ke beban seri

Persamaan drop tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut &

5s D (5r E N5 p) E (N5)

$eterangan &

5s D Tegangan di sisi pengirim

5r D Tegangan di sisi penerima

N5 p D rop tegangan

imana &

N5 p D ab E b"

D I: "osQ E IO sinQ ...............................................................(.'')

N5 D df B "f D df B be

D IO "osQ B I: sin Q ............................................................. (.')

%ehingga persamaan tegangan pada sisi pengirim (5s) di rumuskan menjadi &

5s D (5r E N5 p) E (N5)

D (5r E (I: "osQ E IO sinQ)) E (I: "osQ E IO sinQ) ............(.'0)

$arena nilai dari N5 sangat ke"il, maka nilai tersebut dapat diabaikan, sehingga

persamaan 5s menjadi &

5s D (5r E N5 p)

#leh $arena itu, drop tegangan dapat di rumuskan sebagai berikut &

N5 p D I: "osQ E IO sinQ

D :(I p) E O(I)

N5 p D P

V r R

EQ

V r X

...........................................................................(.'7)

$eterangan &

: D :esistansi saluran

O D :eaktansi saluran

I p D $omponen arus aktif

I D $omponen arus reaktif induktif

I: D $omponen real arus

IO D :eaktansi jaringan


17/32

21

P D aya aktif yang dikirimkan ke beban

L D aya reaktif yang dikirimkan ke beban

ari persamaan (.'7) di atas dapat dilihat baha, nilai drop tegangan

ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu & aya Aktif (P), aya :eaktif (L),

:esistansi, :eaktansi saluran (: dan O). Pengaturan daya reaktif tersebut dapat

mempengaruhi nilai tegangan, sehingga "ara yang dilakukan untuk memperbaiki

drop tegangan yaitu dengan mengatur nilai daya reaktifnya.

2.( Ka-asit&r

$apasitor atau disebut juga kondensator adalah komponen yang digunakan

untuk menyimpan muatan listik. $apasitor memiliki kemampuan untuk

menyimpan energi, seperti yang dinyatakan oleh %uharyanto (2>) menyebutkan

baha besarnya kapasitas kapasitor adalah *perbandingan antara banya+nya

muatan listri+ yang tersimpan dalam +apasitor dengan beda potensial yang

timbul pada uung-uung +apasitor& Pernyataan di atas dapat ditulis dengan

persamaan berikut &

DQ

V (arad) ....................................................................................

(.'3)

L D muatan listrik ("oulomb)

5 D tegangan (5olt)

$apasitor merupakan peralatan listrik yang terdiri dari dua pelat metal

yang dipisahkan oleh dielektrik (bahan isolasi) yang menyebabkan arus tidak

dapat mengalir dan akan bermuatan hingga aktu tak hingga sehingga pada saat

diberi tegangan akan menyimpan muatan listrik. Pada sistem tenaga listrik

kapasitor sering digunakan untuk memperbaiki tegangan jaringan dan untuk

menyuplai daya reaktif ke beban sehingga dapat memperbaiki nilai faktor daya

dari sistem. alam penggunaannya di sistem tenaga listrik, kapasitor dapat

dihubungkan se"ara seri maupun paralel. Pada kesempatan ini saya akan

membahas tentang penggunaan kapasitor se"ara paralel (shunt)& Pengaplikasian

kapasitor shunt ini telah banyak digunakan sebagai perbaikan tegangan serta


18/32

Vs

P

R X

IR

IX

ZI Vr

Z = R + jXL

"%

#

$

"

22

pengrangan rugi-rugi daya pada sistem distribusi dkarenakan kapasitor shunt ini

dapat menginjeksi daya reaktif pada sistem jaringan yang dapat mengurangi akan

penggunaan daya reaktif yang disuplai dari sumber pembangkitan sehingga dapat

mengoptimalkan penggunaan daya aktif yang disuplai dari sumber ke beban

(masyarakat) dengan kualitas tegangan yang baik juga.

2.(.1 Ka-asit&r Shunt Para/e/

$apasitor shunt merupakan kapasitor yang dipasang se"ara paralel pada

jaringan (Gambar .'7). $apasitor shunt yang dipasang pada jaringan distribusi

akan memperbaiki tegangan pada titik dimana kapasitor tersebut dipasang yang

berada dekat dengan pusat beban. $apasitor shunt dapat membangkitkan daya

reaktif negatif yang dapat berpengaruh untuk mengurangi daya aliran reaktif di

dalam jaringan sehingga dapat merubah karakteristik arus lagging dari beban

induktif menjadi arus leading&

aka, pengaruh kapasitor shunt sama dengan kondenser, generator dan

motor sinkron yang eksitasi. engan dipasang kapasitor shunt pada saluran sisi

penerima, dengan I adalah arus kapasitor sebagai komponen arus reaktif yang

leading 2** terhadap tegangan, maka drop tegangan dapat diturunkan melalui

diagram fasor berikut &

Gambar 2.11 :angkaian eki=alen saluran dengan kapasitor shunt C paralel


19/32

23


20/32

24

(a)


21/32

I ’

’

IC

IC

25


22/32

26

(b)

Gambar 2.12 iagram phasor (a)R saluran tanpa kapasitor shunt C paralel (b)R saluran dengan

kapasitor shunt C paralel

Pada rangkaian eki=alen saluran tanpa menggunakan kapasitor shunt C

paraleldengan faktor daya lagging memiliki persamaan drop tegangan sebagai

berikut &

N5 p D I: "osQ E IO sinQ

aka setelah sistem ditambahkan dengan kapasitor shunt C paralel, nilai drop

tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut &

N5 p D I: "osQS E (IOO+ B IO) sinQS ........................................... (.'>)

Atau, persamaan dapat disederhanakan menjadi &

N5 p D I: "osQS E (IOO+ B IO) sinQS

D I: "osQS E (I+O+sin QS B IO sinQ

S)

D : (

P

V r' ) E O+ (

Q L

V r' ) B O (

QC

V r' )

N5 p D

C

P

V r' R+

Q L X ¿ X C

V r'

..............................................................(.'?)

$eterangan &

5sS D Tegangan dari sisi pengirim

5r S D Tegangan pada sisi penerima

: D :esistansi saluran

O D :eaktansi saluran

O+ D :eaktansi Induktif

O D :eaktansi apasitif

I p D $omponen arus aktif

I D $omponen arus reaktif induktif

I: D $omponen real arus

IO D :eaktansi jaringan

P D aya aktif yang dikirimkan ke beban


23/32

27

L D aya reaktif yang dikirimkan ke beban

$etika memasang kapasitor shunt C paralel, terjadi injeksi arus I pada

sistem sehingga faktor daya meningkat dan I+ berkurang. al ini mengakibatkan

drop tegangan berkurang (I+ J O+) sehingga 5r meningkat. Pernyataan ini dapat

dilihat melalui persamaan berikut ini &

ari Gambar .'' di atas dapat dijelaskan baha &

5r D 5s B (I: E jIO) .................................................................(.'4)

$emudian, melalui Gambar .'0 dijelaskan baha &

5r S D 5s B (I: E jI+ O+ B jI O) ................................................. (.'2)

aka melalui kedua persamaan tersebut, diperoleh selisih drop tegangan sebagai

berikut&

N5r D 5r S B 5r

D F5s B (I: E jI+ O+ B jI O)H B F5s B (I: E jI+ O+)H

D jI O ...................................................................................(.*)

ari Persamaan (.*), menyatakan baha tegangan kirim yang sama

diperoleh dari tegangan terima yang lebih besar ketika sistem ditambahkan

kapasitor paralel. al itu terjadi ketika faktor daya bus diperbaiki dengan

menambah kapasitor paralel, tegangan terima bus juga meningkat. 9ntuk

memperoleh hasil yang optimal, kekurangan daya reaktif yang dibutuhkan oleh

beban sedapat mungkin dipenuhi oleh kapasitor paralel yang dipasang sehingga

diperoleh faktor daya pada bus yang sama dengan '. amun dalam kenyataannya,

hai ini tidak dapat dipenuhi karena kapasitor shunt C paralel yang digunakan

memiliki nilai tertentu, yaitu dengan step '* 5Ar. eskipun demikian, tidak

dapat diperoleh faktor daya yang sama dengan ', tetapi hanya mendekati '.


24/32

MW

MVA2

MVA1

MVArc

MVAr - MVArc

MVAr

28

Gambar 2.13 Perbandinga besar daya semu yang dibutuhkan sebelum dan sesudah ditambahkan

kapasitor shunt C paralel (Imam :obandi, **>)

5A' D 8 E j5Ar .....................................................................(.')

5A D 8 E j5Ar B j5Ar" .....................................................(.)

N5AD 5A B 5A' D j5A: " ....................................................(.0)

$eterangan &

5A D aya semuCnyata

8 D aya aktif

5Ar D aya reaktif

5Ar" D Injeksi daya reaktif dari kapasitor.

2.+ Ana/isa Penem-atan Ka-asit&r Shunt

Pada kesempatan ini, penulis menggunakan metode *Genetic !lgorithm

untuk menganalisa penentuan letak dan nilai optimal kapasitor shunt pada sistem

jaringan distribusi primer radial sehingga dapat menjaga kualitas tegangan dan

kompensasi daya reaktif pada sistem.

2.+.1 Prinsi- Dasar A/g&ritma Genetika

Algoritma genetika sebagai "abang dari Algoritma 1=olusi atau

perkembangan dunia komputer dalam bidang ke"erdasan buatan (artificial

intelligent) dengan metode adaptive yang biasa digunakan untuk meme"ahkan

suatu pen"arian nilai pada sebuah masalah optimasi. Penggunaan metode ini


25/32

Populasi Awal Ealuasi !i"#$ss %$l$&si I#'ii'u

R$pro'u&si( Cross-)$r * Mu"asi

Populasi aru

Populasi Awal Ealuasi !i"#$ss

%$l$&si I#'ii'u

Populasi aru

R$pro'u&si( Cross-)$r * Mu"asi

Eli"is,

29

bertujuan sebagai penetuan letak dan nilai optimum kompensasi daya reaktif

(5A:) pada sistem jaringan distribusi primer radial.

Pada proses perhitungannya a=id Goldberg memperkenalkan siklus

Algoritma genetika, sebagai berikut &

Gambar 2.1 %iklus Algoritma Genetika oleh a=id Goldberg

%iklus ini kemudian diperbaiki oleh beberapa ilmuan yang

mengembangkan algoritma genetika, yaitu bignie i"halei" dengan

menambahkan operatod dan membalik proses seleksi setelah proses reproduksi.

Gambar 2.1! %iklus Algoritma Genetika yang diperbaharui oleh bignie i"halei"

2.+.2 Parameter0-arameter A/g&ritma Genetika

Parameter-parameter genetika berperan dalam pengendalian operator-

operator genetika yang digunakan pada proses optimasi dengan menggunakan


26/32

30

metode Algoritma Genetika (a=is, '22'R %undhararajan, '227R %astry, **7).

Pada penerapannya, parameter ini dapat berperan untuk menentukan kesuksesan

suatu proses optimasi. Parameter yang sering digunakan meliputi pemilihan

ukuran populasi (pop.si/e), probabilitas crossover (' c ), dan probabilitas mutasi

(' m )&

a. Pemilihan ukuran populasi yang digunakan tergantung pada masalah yang

akan diselesaikan. 9ntuk masalah yang lebih kompleks biasanya

diperlukan ukuran populasi yang lebih besar guna men"egah kon=ergensi

prematur (menghasilkan optimum lokal).

b. Probabilitas crossover dapat mempengaruhi hasil dari generasi yang baru,

jika crossover tidak terjadi antar kromosom maka generasi yang baru akan

sama persis dengan kromosom yang lama, tetapi tidak berarti generasi

yang baru akan sama persis dengan generasi yang lama. Apabila semakin

besar nilai dari probabilitas crossover (' c ), maka semakin "epat struktur

indi=idu baru yang diperkenalkan ke dalam populasi sehingga dapat

menghasilkan generasi yang baru dengan hasil yang terbaik.

". Probabilitas mutasi merupakan probabilitas pada setiap posisi bit di tiap

string dalam populasi baru mengalami prubahan se"ara a"ak setelah

proses crossover& alam sebuah generasi, dengan panjang stuktur + maka

kemungkinan terjadinya mutasi yaitu sebanyak & Pm+.

2.+.3 K&m-&nen0K&m-&nen A/g&ritma Genetika

Terdapat beberapa komponen utama dalam algoritma genetika, yaitu &

2.+.3.1 Teknik Pengkean

Teknik pengkodean disini meliputi pengkodean gen dari kromosom,

dimana gen merupakan bagian dari kromosom dengan satu gen biasanya akan

meakili satu =ariabel. Pada umumnya, terdpat tiga skema yang paling umum

digunakan dalam pengkodean, yaitu &

a. 0eal-number encoding& Pada skema ini, nilai gen berada dalam inter=al

F*,:H, dimana : adalah bilangan real positif dan biasanya : D '.


27/32

31

b. 1iscrete decimal encoding& %etiap gen bisa bernilai salah satu bilangan

bulat dalam inter=al F*,2H.

". 2inary encoding& %etiap gen hanya dapat bernilai * atau '.

%kema pengkodean yang saya gunakan dalam Tugas Akhir ini adalah

dengan menggunakan skema 2inary encoding& 2inary encoding merupakan

kromosom yang disusun dari gen-gen yang bernilai * dan '. $romosom ini adalah

model standar dan sederhana dengan tingkat keberhasilan yang tinggi dalam

algoritma genetika. Apabila pada studi kasusnya menggunakan parameter dengan

jumlah dan range nilainya tertentu maka sebaiknya menggunakan bentuk

kromosom biner untuk men"ari nilai optimal fungsi transedental, sebab jumlah

gen pada kromosom biner menunjukkan tingkat ketelitian yang diharapkan.

2.+.3.2 Ni/ai %itness

Pada algoritma genetika, nilai fitness merupakan nilai yang diperoleh

berdasarkan fungsi tertentu sebagai ukuran akan baik tidaknya suatu solusi

(indi=idu). ilai fitness ini yang dijadikan a"uan dalam men"apai nilai optimal

dalam suatu masalah optimasi melalui metode algoritma genetika. %eperti yang

sudah diketahui, baha algoritma genetika merupakan metode perhitungan

optimasi yang men"ari indi=idu dengan nilai fitness yang paling baik yang akan

bertahan hidup sedangkan indi=idu dengan nilai fitness rendah akan mati. Agar

tidak ada hal buruk pada proses seleksi yang memilih orang tua se"ara

proporsional sesuai dengan nilai fitness-nya maka diperlukan suatu mekanisme

yang disebut linear fitness ran+ing .

2.+.3.3 Se/eksi

Tahapan seleksi merupakan proses pemilihan indi=idu-indi=idu yang akan

dipilih untuk selanjutnya masuk pada tahapan kain silang (crossover)dan mutasi.

%eleksi digunakan sebagai pemilihan "alon induk yang baik se"ara proporsional

melalui nilai fitness-nya yang baik sehingga menghasilkan keturunan yang baik.

%eleksi memiliki beberapa metode seleksi yang digunakan untuk pen"arian nilai

fitness yang baik, yaitu & roulette wheel dan tournamen. etode seleksi yang pada


28/32

32

umumnya digunakan adalah roulette wheel (roda raolette). %esuai dengan

namanya, metode ini menirukan permainan roulette wheel di mana masing-masing

kromosom menempati bagian lingkaran pada roda raulette se"ara proporsional

sesuai dengan nilai fitnessnya. Apabila kromosom yang memiliki nilai fitness

lebih besar maka akan menempati potongan lingkaran yang lebih besar jika

dibandingkan dengan kromosom yang memiliki nilai fitness lebih rendah seperti

yang diilustrasikan pada gambar .* berikut &

Gambar 2.1" Ilustrasi roulette wheel selection (Geneti" Algorithm Performan"e ith ifferent

%ele"tion %trategies in %ol=ing T%P, :aali @ Geraghty - *'')

2.+.3. Pin#a* Si/ang (crossover)

Pindah silang (crossover) merupakan komponen penting dalam algoritma

genetika yang melibatkan dua induk untuk membentuk kromosom baru. Pindah

silang menghasilkan titik baru dalam ruang pen"arian yang siap untuk diuji.

#perasi ini tidak selalu dilakukan pada semua indi=idu yang ada. Indi=idu dipilih

se"ara a"ak untuk dilakukan "rossing.


29/32

33

Proses mutasi merupakan proses mengubah gen yang hilang pada indi=idu

tanpa menukar dengan indi=idu lainnya dari populasi akibat proses seleksi yang

memungkinkan mun"ul kembali gen yang tidak mun"ul pada inisialisasi populasi.

Pada prosesnya, prosedur mutasi ini sangatlah sederhana, yaitu pada semua gen

yang ada jika terdapat bilangan random yang dibangkitkan kurang dari

probabilitas mutasi (' mut ) yang ditentukan maka ubah gen tersebut menjadi nilai

kebalikannya (dalam binary encoding , * menjadi ' dan ' menjadi *) seperti yang

dilustrasikan pada gambar .' berikut &

Gambar 2.1$ Ilustrasi proses mutasi

2.+.3." Penggantian P&-u/asi (Replacement)

alam algoritma genetika dikenal skema penggantian populasi yang

disebut generational replacement , yang berarti semua indi=idu (misal 3 indi=idu

dalam suatu populasi) dari suatu generasi digantikan sekaligus oleh 3 indi=idu

baru hasil pindah silang dan mutasi. Pada proses penggantian populasi ini

biasanya menggunakan metode replacement steady state,yang merupakan proses

penggantian populasi lama dengan mempertahankan satu indi=idu terkuat

sehingga bisa mendapatkan suatu populasi yang baru.

2.+. Ana/isa Penem-atan -tima/ Ka-asit&r S*unt #engan A/g&ritma

Genetika

Terdapat dua hal penting yang perlu diperhatikan dalam proses

pengoptimalan letak serta nilai dari kapasitor shunt pada sistem jaringan

distribusi, yaitu &

'*''*''*'''*'*'' & '*''*''*'''*'*''

*''*'1'*'*****'' & *''*'0'*'*****''

'*'*'''*'**0**** & '*'*'''*'**1****

*0*'*''*'*****1' & *1*'*''*'*****0'


30/32

34

'. emperhatikan nilai dari daya aktif dan daya reaktif pada setiap bus yang

ada pada sistem distribusi dengan meggunakan studi aliran daya eton

:aphson.. $emudian melakukan pengoptimalan letak serta nilai optimal kapasitor

shunt dengan menggunakan metode UAlgoritma GenetikaV.

2.+..1 Injeksi Da'a )eakti

Apabila telah dilakukannya perhitungan aliran daya pada masing-masing

bus pada sistem distribusi tersebut, kita akan mengetahui dari nilai daya aktif dan

daya reaktif yang diterima pada masing-masing bus tersebut. !agi penyedialayanan listrik mengharapkan agar total daya aktif yang suplai dari sumber sesuai

dengan yang diterima oleh beban (masyarakat) serta nilai daya reaktif yang

disuplai juga dapat ditolerir agar penyedia layanan tidak merugi akan penggunaan

daya reaktif yang besar tersebut. %ebab daya reaktf yang disuplai tersebut tidaklah

dimanfaatkan oleh beban (masyarakat) tetapi berasal dari panjang saluran

pendistribusian tersebut. #leh karena itu, perlu dilakukan kompensasi atau injeksi

daya reaktif pada bus yang mengalami penurunan daya aktif tersebut sehingga

dapat men"apai besar faktor daya yang diharapkan juga.

9ntuk menyuplai daya reaktif pada sistem distribusi radial adalah dengan

menginjeksikan daya reaktif pada masing-masing bus berupa pemasangan

kapasitor shunt pada bus tertentu sehingga dapat diperoleh perbaikan pada profil

tegangan serta pengurangan loses daya. Apabila profil tegangan yang diterima

lebih baik serta nilai loses daya dapat dikurangi akan berdampak baik bagi

penyedia layanan listrik seperti, mengurangi biaya pembangkitan dan dapat

memaksimalkan penggunaan daya yang disuplai dari sumber ke beban

(masyarakat).

2.+..2 Im-/ementasi A/g&ritma Genetika

Implementasi Algoritma Genetika pada penulisan Tugas Akhir ini adalah

menentukan letak serta nilai optimal dari kapasitor shunt yang akan dipasang.

elalui penetuan letak dan nilai optimal yang akan dipasang dapat memperoleh

perbaikan pada sistem se"ara optimal. #ptimal berarti jatuh tegangan pada sistem


31/32

35

dapat diperbaiki, rugi-rugi daya dapat dikurangi, dan penggunaan kapasitor dapat

dipasang seminimum mungkin.

%istem yang diuji pada sistem adalah penyulang radial di daerah

penyulang Abang (GI Amlapura). alam mengimplementasikan algoritma

genetika pada sistem, digunakan kromosom untuk mengidentifikasi letak dan

ukuran kapasitor shunt& $romosom meakili masing-masing injeksi daya reaktif

yang akan dipasang pada sistem. $romosom yang digunakan terdiri dari beberapa

gen karena gen yang digunakan mengikuti jumlah bus yang ada pada sistem

penyulang radial yang diuji.

'. Parameter dan !atasan Parameter#leh karena yang di"ari adalah parameter, yaitu letak dan ukuran

kapasitor, maka gen pada kromosom berisi nilai yaitu nilai pertama

sebagai penetuan lokasi dari kromosom yang berupa nilai * atau '. ilai *

digunakan untuk mengidentifikasikan ketidakadaan kapasitor pada bus

tersebut, sedangkan nilai ' digunakan untuk mengidentifikasikan kapasitor

yang dipasang pada bus tersebut. $emudian nilai kedua berisi informasi

tentang ukuran kapasitor shunt berupa bilangan integer kelipatan '* sesuai

dengan kapasitor yang digunakan yaitu sebesar '* 5Ar. ilai gen kedua

ini berisikan range dari nilai kapasitor yaitu antara * hingga 7** 5Ar.. /ungsi #bjektif

%etelah menentukan besar nilai gen pada kromosom (berupa letak

dan ukuran daya reaktif), maka kromosom tersebut perlu diuji

keandalannya, apakah mampu memperbaiki sistem atau tidak dengan

fungsi objektif yaitu berupa rugi-rugi daya dengan persamaan sebagai

berikut &in / D %loss

D ∑i=1

N

∑ j=1( j


32/32

36

! j D besar sudut fasa pada bus j

! i D besar sudut fasa pada bus i

0. /ungsi $endala!atasan yang digunakan sebagai fungsi kendala dalam proses

algoritma genetika ini adalah tegangan, batas tegangan harus berada pada

toleransi yang diijinkan, yaitu&5in ⩽ 5 ⩽ 5aks , untuk i D',...n ........................................ (.3)

an poer faktor, dengan batasan yang diijinkan, yaitu&

P/in ⩽ P/ ⩽ P/aJ, untuk seluruh PL bus .......................... (.>)

engan &

i D nomor bus P/in D *,435in D *,23 pu P/aks D '5aks D ',*3 puP/ D Poer /aktor (cos 4)

(4) BAB II (-Kap Seri)-Rev3

Documents

Transcript of (4) BAB II (-Kap Seri)-Rev3