TA Bag Tengah

  • View
    590

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

http://ankers14.blogspot.com/2011/11/abstrak-tugas-akhir.html

Text of TA Bag Tengah

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistemtenagalistrikumumnyaterdiridaribeberapapembangkit(sistemmulti-mesin)yangdiinterkoneksimelaluisalurantransmisi.Tujuandariinterkoneksiadalah untukmenjaminkontinuitasketersediaanterhadapkebutuhantenagalistrikyangterus meningkat.Semakinberkembangnyasistemtenagalistriksemakinlemahnyaunjukkerja sistemterhadapgangguan-gangguan.Salahsatuefekgangguanadalahosilasidayaakan menyebabkansistemkeluardariareakestabilannyayangmengakibatkandampakyang lebih buruk dari seperti pemadaman total.Gangguandapatdibagimenjadi2kategori,yaitugangguankecildangangguan besar.Gangguankecilmerupakansatudarielemensistemdinamikyangdapatdianalisis menggunakanpersamaanlinear(analisissinyalkecil).Gangguankecildapatberupa perubahanbebanpadasisibebanataupembangkitsecaraacak,pelan,danbertingkat. Kestabilansistemterhadapgangguankecildisebutkestabilansinyalkecil(smallsignal stability)ataukestabilansteady-state(padaawal-awalliteraturseringdisebutkestabilan dinamik). Kestabilan sistem tenaga sendiri adalah kemampuan sistem untuk kembali pada kondisi kerja normalnya setelah terjadinya gangguan. Perubahanbebanyangkecilpadasistemtenagalistrikadalahsuatuhalyangtidak dapatdihindaridanselaluterjadi.Olehkarenaituperludidesainsuatupengendaliyang dapat menjaga sistem tenaga listrik tetap stabil. 2 1.2Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk perancangan pengendali untuk mengendalikansistem tenaga listrik menggunakan metode LQR. 1.3Manfaat Penelitian Tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan informasi rancangan pengendali untuk mengendalikankestabilanfrekuensidalamrangkamemperbaikikinerjasistemtenaga listrik multimesin. 1.4Batasan masalah Untukmembatasipembahasanyangmeluasdalamtugasakhirinidilakukan pembatasan sebagai berikut : 1.Setiappembangkitdiwakilisatuunitgenerator.Sistemeksitasidangovernor dianggap mempunyai pemodelan yang sama. 2.Perhitungan aliran daya menggunakan metoda Newton-Rhapson. 3.Pengendali dirancang dengan metode Linear Quadratic Regulator(LQR). 4.Keluaran yang dianalisis berupa frekuensi sistem .5.Nilai fungsi pembobot ditentukan dengan menggunakan metode Bryson. 1.5Metodologi Penelitian Langkah-langkahyangakandilakukandalampenyusunantugasakhirinisebagai berikut : 3 1.Pembuatan persamaan model matematis sistem tenaga listrik, meliputi studi aliran daya dan studi dinamika sistem tenaga. 2.Perancangan model kendali optimal untuk mendapatkan kondisi sistem yang sesuai dengan kriteria yang diinginkan. 3.Simulasi hasil rancangan kendali optimal pada beban yang berubah-ubah, sehingga batas-bataskestabilansistemberdasarkankriteriayangdiinginkandapat ditentukan. 4.Menganalisis hasil simulasi. 5.Penyusunan laporan. 1.6 Sistematika penulisan Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut : BAB IMerupakanbagianpendahuluanyangterdiritentanglatarbelakang,tujuan, batasanmasalah,metodologipenelitian,manfaatpenulisansertasistematika penulisan. BAB IIMerupakan bagianyangmenjelaskan tentang penyelesaian alirandayadengan metode Newton-Rhapson dan penurunan model dinamik sistem dinamik sistem tenaga listrik multimesin. BAB IIIPembentukanmatrikruangkeadaandarimodeldinamiksistemtenagalistrik multimesin dan perancangan pengendali dengan metode LQR. BAB IV Memuat hasil simulasi dan analisa. BAB VBerisikan kesimpulan dan saran. 4 BAB II DASAR TEORI 2.1Pendahuluan Dalamsuatusistemtenagalistrikyangterinterkoneksidanterdiridaribeberapa pembangkit(multimesin)dengankapasitasunit-unitpembangkityangrelatifbesardan terletakcukupberjauhansatudenganyanglainnyaakansangatmudahterjadiayunan (osilasi)variabelkeadaansistemdisekitartitikkerjanya.Ayunaninidapatterjaditerus- menerussehinggadapatmempengaruhikerjamesindenganmesinlainnyayang disebabkan perubahan-perubahan yang terjadi dalam sistem berupa perubahan beban yang terjadisetiapsaatsepertiperubahanpadasisipembangkitmaupunpadapenyalurandaya yang berakibat sistem menjadi tidak stabil. Pada sistem multimesin, suatu sistem dikatakan stabil secara dinamik apabila setelah gangguan (perubahan beban) selisih sudut rotor menuju pada nilai tertentu yang berhingga. Bila ada selisih sudut rotor generator semakin lama semakin besar maka sistem tidak stabil. Untuk menjaga kestabilan sistem tenaga tersebut dikarenakan perubahan beban yang kecil adalahsuatuhalyangtidakdapatdihindaridanselaluterjadimakaperludidesainsuatu pengendali yang dapat menjaga sistem tenaga listrik tetap stabil. 2.2Metoda Newton-Raphson Untuk Aliran Daya[4,7,10]

Dalamstudialirandayalangkahawaldilakukanpenomoranbusterhadapsistem yangakandianalisis.Bus-busyangterhubungdengangeneratordiberinomorterlebih dahulusetelahitupenomoranbusdilanjutkanpadabus-busbeban,busyangmemiliki 5 kapasitas pembangkit terbesar dipilih sebagai sebagai slack bus dan diberi nomor 1 (satu), untukbus-busyanglainyangterhubungkegeneratordiberinomor2(dua)sebagaibus pembangkit dan 0 (nol) sebagai bus beban. Menyusundatatentangsistemyangakandianalisisyangmeliputidataresistansi, reaktansi dan kapasitansi antara saluran, datatapping transformator, data beban terjadwal, data pembangkitan, asumsi awal magnitude tegangandan sudut phasa tegangan bus. Perhitungan dimulai dengan membentuk impedansi jaringan (Zij) dengan rumusij ij ijjX R Z + = (2.1) dimana ijZ= Impedansi jaringan antara bus ke-i dan bus ke-j

ijR = Resistansi jaringan antara bus ke-i dan bus ke-j

ijX= Reaktansi jaringan antara bus ke-i dan bus ke-j kemudian impedansi jaringan dikonversi ke admitansi jaringanij ij ijjYx Yr Y + = (2.2) dimana ;

2ij2ijijijX RRYr+=

2ij2ijijijX RXYx+=SelanjutnyamatrikadmitansibusYdibentukdengankomponen-komponenyang terdiriatasadmitansijaringan,kapasitansisalurandanperubahantappingtransformator. KemudianmatrikadmitansibusYyangterbentukdalambentukrectangularkemudian 6 diubahkedalambentukpolar.DimanasebelumnyamatrikadmitansibusYtersebut dipisahkanmenjadikomponenmatrikGdanmatrikB.Dayaterjadwalyangadapada setiap bus dihitung dengan rumus Li GijdiP P P = (2.3) Li GijdiQ Q Q = (2.4)

dimana ; jdiP = Daya aktifterjadwaljdiQ = Daya reaktifterjadwalGiP = Daya aktifpembangkitanGiQ = Daya reaktifpembangkitanLiP = Daya aktifbebanLiQ =Daya reaktifbebanDalam proses iterasi dicari daya terhitung dengan rumus ; ( )i n in nN1 niini cos V V Y P + = =(2.5) )i n in n iN1 nin i sin( V V Y Q + = = (2.6) dimana ; iP =Daya aktif terhitung pada bus ke-i iQ=Daya reaktifterhitung pada bus ke-i i i , V= Magnitude tegangan dan sudut phasa pada bus ke-i 7 j j , V =Magnitude tegangan dan sudut phasa pada buske-j in in, Y = Magnitude dan sudut phasa elemen matrik admitansi Y Selisih daya dihitung dengan persamaan dibawah ini hitiPjdiPiP =(2.7) hitiQjdiQiQ = (2.8) dimana ; iP=Selisih daya aktif bus ke-i iQ =Selisih daya reaktif bus ke-iSetelah selisih daya dihitung maka selanjutnya membentuk matrik Jacobian (((((((((((((

= == ==nnn2n2nn2n4 3n2n222n222nnn2n2nn2n2 1n2n222n222VQVVQVQQJ L J MVQVVQVQQVPVVPVPPJ N J HVPVVPVPPJL LM M M ML LL LM M M ML L (2.9) MatrikJacobianiniterdiridari4submatrikyaitusubmatrikH,N,MdanLatau denganekspresiyanglain 1J , 2J , 3Jdan 4J.Untuksubmatrik 1JatauHdapatdihitung dengan rumus sebagai berikut ; Untuk komponen off -diagonal 8 ( )i j ij ij j iji sin Y V VP + =(2.10)Komponen diagonal( )i n in inNi n 1, nn iji sin Y V VP + = =(2.11) UntukkomponendiagonaldenganmembandingkanpadapersamaanQihit diperoleh persamaan sebagai berikut ii2i ijiB V QP = (2.12) Untuk submatrik M atau 3Jdapat dihitung dengan rumus sebagai berikut; Untuk komponen off-diagonal( )i j ij ij j iji cos Y V VQ + =(2.13) Untuk komponen diagonal) = == + =Ni n 1, n nii j ij ij jNi n 1, niiiQ cos( Y V VQ(2.14) UntukkomponendiagonalMatau 3JdenganmembandingkanpadapersamaanPIhit diperoleh persamaan sebagai berikutii2i iiiG V PQ = (2.15) Untuk submatrik N atau2Jdapat dihitung dengan rumus sebagai berikut; Untuk komponen off-diagonal 9 ( )i j ij ij i jjij cos Y V VVPV + = (2.16) jijijQVPV = Untuk komponen diagonalii2i i ii2iiiiiiG V P G V 2QVPV + = += (2.17) Untuk komponen submatrik L atau 4Jdapat dihitung dengan rumus sebagai berikut Untuk komponen Off diagonal ( )jii j ij ij i jjijP sin Y V VVQV= + =(2.18) Untuk komponen diagonalii2i i ii2iiiiiiB V Q B V 2PVQV = =(2.19) dimana ;iiP dan jiP : Elemen-elemen dari submatrikH J1 =jiQ dan iiQ : Elemen-elemen dari submatrikM J3 = jijVPVdan iiiVPV : Elemen-elemen dari submatrikN J2 =jijVQVdan iiiVQV :Elemen elemen dari submatrikL J4 = 10 i i, V :Magnitude tegangan dan sudut phase tegangan pada bus-i j j, V :Magnitude tegangan dan sudut phase tegangan pada bus-j i iP , Q :Daya reaktif dan daya aktif pada bus-i in in, Y :Magnitude dan sudut phase admitansi pada bus i s/d n ii iiB , G : Konduktansi dan suseptansi bus ke-iSetelahdiperolehnyahargadarimasing-masingelemenpadasubmatrikJacobian makaselanjutnyadibentukmatrikJacobiandenganmenggabungkankeempatsubmatrik Jacobian tersebut sehingga terbentuk rumus umum untuk menghitungaliran daya dengan metode Newton Raphson:(((

((

=((

VV L JN HQP (2.20) atau(((

((

=((

VV J JJ JQP4 32 1 (2.21) SelanjutnyamatrikJacobianyangterbentukselanjutnyadiinversdenganmenggunakan metoda dekomposisi LU dan kemudian sudut phasa dan magnitude tegangan tiap bus yang baru dicari dengan menggunakan rumus sebagai berikut((

((

=(((

QPL JN HVV 1 (2.22) atau 11 ((

((

=(((

QPJ JJ JVV 14 32 1 (2.23) atau ((((((((((((

2 22 2n2V V V V MMMM=1nnn2n2nn2n4 3n2n222n222nnn2n2nn2n2 1n2n222n222VQVVQVQQJ L J MVQVVQVQQVPVVPVPPJ N J HVPVVPVPP(((((((((((((

= == =L LM M M ML LL LM M M ML L((((((((((((

n2n2QQPPMMMM (2.24) Hasilperkalianyangdiperolehselanjutnyadipisah-pisahmenjadibagian i dan iiVV

kemudian; ) k (i) k (i) 1 k (i + =+(2.25) ) k (i) k (i) 1 k (iV V V + =+ =

\||||+) k (i) k (i) k (iVV1 V (2.26) dimana ; =i Perubahan sudut phasa tegangan bus ke-i =iV Perubahan magnitude tegangan bus ke-i Per