1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada saat ini kebutuhan tenaga listrik meningkat cepat dan perkembangan

pembangkit dan transmisi dibatasi dengan ketersediaan sumber daya dan masalah

lingkungan. Setiap tahun terjadi peningkatan kebutuhan energi yang signifikan

dan menuntut pihak penyedia tenaga listrik untuk memberikan supply tenaga yang

cukup dan berkualitas. Hal ini menyebabkan sistem tenaga yang dioperasikan

dekat dengan batas kestabilan [1-3]. Salah satu faktor penting dalam

menghasilkan listrik yang berkualitas adalah kestabilan sistem. Kestabilan terkait

dengan kemampuan sistem untuk dapat mempertahankan kondisi sinkron ketika

terjadi gangguan. Salah satu efek gangguan adalah osilasi elektromekanik yang

jika tidak diredam dengan baik maka sistem akan terganggu dan dapat keluar dari

area kestabilannya sehingga mengakibatkan pengaruh yang lebih buruk seperti

pemadaman total.

Terdapat dua macam gangguan yang mempengaruhi kondisi kestabilan

sistem yaitu gangguan transien dan gangguan dinamik. Gangguan transien adalah

gangguan besar yang terjadi seperti hubung singkat ataupun putus jaring

transmisi. Sedangkan gangguan dinamik adalah gangguan kecil yang sering

terjadi dan dapat mengganggu kestabilan. Salah satu penyebab gangguan dinamik

adalah perubahan beban. Gangguan dinamik ini dapat menyebabkan kinerja

2

dinamik sistem menjadi tidak baik bahkan dapat membawa sistem ke daerah tidak

stabil.

Mempelajari perilaku dinamik sistem berarti mempelajari perilaku dinamik

semua komponen sistem tenaga listrik. Perilaku dinamik sangat ditentukan oleh

karakteristik turbin, generator serta karakteristik sistem kendali yaitu governor

(pengendali kecepatan putar/frekuensi) dan eksiter (pengendali tegangan). Dalam

mempelajari perilaku dinamik sistem tidak akan lepas dalam mempelajari sistem

kendali dengan tujuan utama agar dapat mengatur sistem tersebut sehingga

diperoleh kelakuan dinamik terbaik seperti yang diinginkan.

Perbaikan kinerja dinamik sistem tenaga listrik meliputi frekuensi dan

tegangan, akibat perubahan beban yang kecil tersebut dapat dilakukan dengan cara

menambahkan peralatan umpan balik optimal pada sistem asli. Dalam penelitian

tesis digunakan Unified Power Flow Controller (UPFC) untuk meningkatkan

kestabilan sistem tenaga listrik [4-7]. Pengembangan konsep UPFC sebagai

piranti Flexible AC Transmission System (FACTS) dalam meningkatkan

keandalan pengoperasian, pengontrolan dan perbaikan kestabilan sistem tenaga,

dimana UPFC sebagai piranti FACTS mampu memberikan fungsi-fungsi regulasi

tegangan, pergeseran fasa, kompensasi seri serta kompensasi shunt yang dapat

dilakukan secara simultan dan real-time.

Studi redaman osilasi untuk memperbaiki kestabilan dinamik menggunakan

UPFC berbasis stabilizer. UPFC yang dipasang pada sistem mesin tunggal

dimodelkan ke persamaan variabel keadaan (state space) sebagai model sistem

berbasis stabilizer. Pengaruh pemasangan UPFC pada sistem tersebut dapat

memperbaiki kestabilan dinamik sistem tenaga listrik dengan mengamati

3

performansi perubahan sudut ayunan rotor, kecepatan rotor dan daya elektrik.

Peningkatan kestabilan dinamik ini menggunakan UPFC yang dioptimisasi

dengan metoda Particle Swarm Optimization (PSO) [1,2,14-18].

1.2. Perumusan dan Batas Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas yang menjadi permasalahan adalah

mendapatkan ketepatan dalam mengatur besar nilai dari parameter-parameter

FACTS untuk jenis sistem yang bervariasi. Oleh karena itu dibutuhkan penalaan

yang tepat pada peralatan. Disebabkan range dari nilai parameter yang perlu

ditala sangat banyak dengan berbagai macam kombinasi parameter yang sangat

besar, maka penalaan yang tepat sulit dicapai. Melalui pemrograman dengan

menggunakan MATLAB 7.6 dan program algoritma pencarian nilai optimal

Particle Swarm Optimization (PSO) maka dapat disimulasikan berbagai macam

kondisi respon sistem yang bervariasi menurut parameter-parameter FACTS.

Untuk menyelesaikan tesis ini dibatasi dengan asumsi bahwa gangguan

yang terjadi pada sistem hanya yang bersifat dinamik bukan transien, beban pada

sistem dianggap statik, sistem dimodelkan linier, letak UPFC pada sistem

ditetapkan, osilasi subsinkron diabaikan dan pengaruh harmonisa diabaikan.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :

1. Memperoleh nilai parameter UPFC yang optimal.

2. Membandingkan hasil penalaan UPFC dengan PSO dan tanpa UPFC

terhadap kestabilan sistem.

4

3. Meningkatkan performansi sistem tenaga listrik secara keseluruhan

dengan UPFC.

1.4 Kontribusi Penelitian

Kontribusi penelitian yang dilaksanakan adalah

1. Untuk perusahaan listrik

Tesis ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi perusahaan listrik

lebih khusus yang bergerak dalam bidang pembangkitan dan transmisi

listrik sebagai perbandingan performansi dari kontroler PSS yang

digunakan saat ini. Dengan Tesis ini diharapkan dapat memberikan

gambaran yang signifikan terhadap UPFC menggunakan PSO dalam

meningkatkan kestabilan sistem.

2. Untuk bidang ilmu pengetahuan

Sebagai dasar bagi penelitian yang lebih lanjut, penelitian ini dapat

dikembangkan dengan mengaplikasikan jenis FACTS lainnya seperti

TCPST, STATCOM, dan SVC untuk memperoleh hasil yang lebih baik.

1.5 Sistematika Penulisan

Laporan penelitian terdiri dari 5 bab dengan garis besar sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan : menguraikan latar belakang permasalahan, perumusan

masalah serta tujuan dan manfaat penelitian yang menjadi acuan dalam penelitian

ini.

Bab II Tinjauan Pustaka : menguraikan tentang teori kestabilan sistem tenaga

listrik yang menjadi ide dalam penelitian ini.

5

Bab III Metode Penelitian : menguraikan tentang langkah-langkah yang diambil

dalam penelitian ini.

Bab IV Simulasi dan Analisis : menguraikan tentang metode simulasi, hasil

simulasi dan analisisnya.

Bab V Penutup : berisi kesimpulan dari hasil simulasi dan saran.

6

Halaman ini sengaja dikosongkan