LAPORAN AKHIR STABILITAS

LAPORAN AKHIR STABILITAS DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN .........................................Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI....................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... iii DAFTAR TABEL.............................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2. Tujuan ................................................................................................................. 1 1.3. Rumusan Masalah ............................................................................................... 1 1.4. Sistematika Penulisan Laporan ........................................................................... 2 BAB II DASAR TEORI .................................................................................................... 3 2.1. Stabilitas Sistem Daya ........................................................................................ 3 2.2. Stabilitas Steady – State ...................................................................................... 3 2.3. Teori Singkat Stabilitas Transient ....................................................................... 5 BAB III LANDASAN PRAKTIKUM ............................................................................... 6 3.1. Meteodologi........................................................................................................ 6 3.2. Prosedur Percobaan ............................................................................................. 7 3.3. Data Pengamatan ................................................................................................ 9 BAB IV ANALISIS ......................................................................................................... 26 BAB V KESIMPULAN ................................................................................................... 27 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 28 LAMPIRAN...................................................................................................................... 29 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Flowchart Stabilitas 6 DAFTAR TABEL Tabel Pengamatan 1 Simulasi Transient Tabel Pengamatan 2 Simulasi Steady – State 9 18 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kestabilan sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai kemampuan dari sistem untuk menjaga kondisi operasi yang seimbang dan kemampuan sistem tersebut untuk kembali ke kondisi operasi normal ketika terjadi gangguan. Sedangkan ketidakstabilan sistem dapat terjadi dalam berbagai bentuk, tergantung dari konfigurasi sistem dan model operasinya. Sistem akan masuk pada kondisi ketidakstabilan tegangan ketika terjadi gangguan, peningkatan beban atau pada saat terjadi perubahan kondisi sistem yang disebabkan oleh drop tegangan yang tidak terkontrol. Penyebab utama ketidakstabilan tegangan adalah ketidakmampuan sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif. Inti dari permasalahan ini biasanya berhubungan dengan susut tegangan yang terjadi pada saat daya aktif dan daya reaktif mengalir melalui reaktansi induktif pada jaringan transmisi. Secara mendasar masalah kestabilan berarti menjaga sinkronisasi operasi sistem tenaga. Kestabilan pada sistem tenaga listrik merupakan masalah yang sangat penting dalam penyediaan daya kepada konsumen. Masalah kestabilan yang sering terjadi disini adalah masalah beban lebih, berkurangnya pasokan daya reaktif yang pada akhirnya akan menempatkan sistem pada kondisi voltage collapse dan akan terjadi kemungkinan terburuk yaitu terjadinya blackout. Kestabilan tegangan biasanya termasuk saat terjadi gangguan besar ( termasuk kenaikan beban / transfer daya yang sangat besar ). Tegangan akan mengalami osilasi, dan terjadi ketidakstabilan sistem kontrol. Ketidakstabilan ini bisa terjadi akibat nilai gain pada statik var kompensator yang terlalu besar, atau deadband pada tegangan yang mengatur shunt capacitor bank yang terlalu kecil. Maka dibutuhkan suatu voltage security, yaitu kemampuan sistem, tidak hanya untuk beroperasi secara stabil, tetapi juga stabil saat kondisi terburuk atau saat terjadi kenaikan beban. 1.2. Tujuan Praktikum 1. Untuk menentukan waktu pemutusan kritis ganguan pada system bus sebelum dan sesudah penambahan. 2. Mengetahui kondisi stabilitas sistem tenaga listrik setelah penambahan. 1.3. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan di bahas meliputi: Teori singkat stabilitas system daya, Stabilitas steady- state dan stabilitas transient. 1 1.4. Sistematika Penulisan Laporan BAB I :Pendahuluan Menguraikan latar belakang, maksud dan tujuan, rumusan masala, data dan sitematika penulisan. BAB II :Landasan Teori Penjelasan singkat tentang Teori singkat stabilitas system daya, Stabilitas steady- state dan stabilitas transient. BAB III :Landasan Praktikum Menguraikan tentang prosedur percobaan, data pengamatan, hasil simulasi,penggolahan data dan tugas akhir. BAB IV :Analisis Menguraikan tentang analisa dari hasil percobaan dan pengolahan data yang di lakukan, serta menguraikan pertanyaan-pertanyaan pada modul praktikum studi stabilitas. BAB V :Kesimpulan Menguraikan tentang hasil yang diperoleh dari praktikum yang telah di lakukan dan hal-hal yang harus di perhatikan dan di perbaiki pada saat peraktikum. 2 BAB II DASAR TEORI 2.1. Stabilitas Sistem Daya Stabilitas Sistem Daya Stabilitas sistem daya didefinisikan sebagai sistem yang memungkinkan generator bergerak sinkron dalam sistem dan bereaksi terhadap gangguan dalam keadaan kerja normal serta kembali ke kondisi semula (keseimbangan) bila keadaan menjadi normal kembali. Kemampuan komponen pada sistem tenaga listrik dalam memberikan keseimbangan disebut kestabilan. Masalah kestabilan diklasifikasikan menjadi tiga tipe berdasarkan sifat dan besar gangguan , yaitu: a. Stabilitas Steady State b. Stabilitas Transient c. Stabilitas Dinamis 2.2. Stabilitas Steady – State Salah satu masalah stabilitas adalah stabilitas steady-state, yaitu kemampuan sistem daya untuk menjaga sinkronisasi saat terkena gangguan kecil, artinya ganggua(𝑥 + 𝑎)𝑛 = ∑ 𝑛 (𝑛𝑘)𝑥 𝑘 𝑎𝑛−𝑘 n 𝑘=0 menyebabkan perubahan yang relatif tidak nampak. Stabilitass terjamin jika sistem kembali ke keadaan aslinya / normalnya. Sifat tersebut dapat ditentukan oleh sistem linier dengan evaluasi persamaan karakteristik sistem. Dengan asumsi kontrol otomastis (AVR & governor) tidak aktif. Persamaannya : 3 4 2.3. Teori Singkat Stabilitas Transient Selain masalah stabilitas steady state, juga dibahas stabilitas transient. Dengan mengasumsikan tegangan eksitasi generator selama gangguan dan setelah gangguan tetap konstan, persamaan swing dengan peredaman diabaikan, untuk mesin i adalah: 5 BAB III LANDASAN PRAKTIKUM 3.1. Meteodologi Diagram alir penelitian yang digunakan, dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Flowchart Stabilitas 6 3.2. Prosedur Percobaan 3.2.1. Simulasi Metode Transient 1. Siapkan alat bahan yang akan di gunakan. 2. Buka aplikasi MATLAB, buat jendela projek baru atau tekan Ctrl+N. 3. Masukan Source Code Metode Transient berikut. basemva = 100; accuracy = 0.0001; maxiter = 10; disp('Kefin Aditya 11-20180-42') % No Kode Besar Sudut Beban Generator Injeksi % Bus Bus Teg. Der. MW MVAR MW MVAR Qmin Qmax MVAR busdata=[1 1 1.06 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 1.04 0 0 0 150 0 0 140 0 3 2 1.03 0 0 0 100 0 0 90 0 4 0 1.0 0 100 70 0 0 0 0 0 5 0 1.0 0 90 30 0 0 0 0 0 6 0 1.0 0 190 110 0 0 0 0 0]; % Data Saluran % Bus bus R X (1/2)B 1 untuk kode saluran atau % nl nl pu pu pu nilai setting sadapan linedata=[1 4 0.035 0.225 0.0065 1.0 1 5 0.025 0.105 0.0045 1.0 1 6 0.040 0.215 0.0055 1.0 2 4 0.000 0.035 0.0000 1.0 3 5 0.000 0.042 0.0000 1.0 4 6 0.028 0.125 0.0035 1.0 5 6 0.026 0.175 0.0300 1.0]; lfybus %Membentuk matriks admitansi Bus untuk aliran daya lfnewton %Solusi aliran daya dengan metoda Newton Raphson busout %Mencetak solusi aliran daya pada layar % Data Generator % Gen. Ra Xd' H gendata=[1 0 0.20 20 2 0 0.15 4 3 0 0.25 5]; trstab 4. Save file and Run program tersebut atau tekan F5. 7 5. Inputkan nilai-nilai yang akan di proses program sesuai data pada modul 6. Program akan menampilkan hasil sinyal. 7. Tulis nilai yang di hasilkan program ke dalam table pengamatan 1. 8. Lakukan pengulangan jika data yang di hasilkan tidak sesuai atau mencari nilai yang berbeda. 3.2.2. Simulasi metode Steady State 1. Siapkan alat bahan yang akan di gunakan. 2. Buka aplikasi MATLAB, buat jendela projek baru atau tekan Ctrl+N. 3. Masukan Source Code Steady state berikut. disp('Kefin Aditya 11-2018-042') E=1.22715; V=1.01; H=9.03546; X=1.245; Pm= 0.54; D=0.2983; f0=50;%analisis naikin nilai nya 10% Pmax=E*V/X, d0=asin(Pm/Pmax) %Daya maksimum Ps=Pmax*cos(d0) %Koefisien daya sinkronisasi wn=sqrt(pi*50/H*Ps) %Frekuensi osilasi tak teredam z=D/2*sqrt(pi*50/(H*Ps)) %Rasio peredaman wd=wn*sqrt(1-z^2), fd=wd/(2*pi) teredam %Frekuensi osilasi tau=1/(z*wn) %Konstanta waktu th=acos(z) %theta sudut fasa Dd0=10*pi/180; %Sudut awal dalam radian t=0:.01:3; Dd=Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t+th); d=(d0+Dd)*180/pi; %Sudut daya dalam derajad Dw=-wn*Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t); f=f0+Dw/(2*pi); %Frekuensi dalam Hz 8 subplot(2,1,1), plot(t,d),grid xlabel('t detik'), ylabel('Delta derajad') subplot(2,1,2), plot(t,f),grid xlabel('t detik'), ylabel('Frekuensi Hz') subplot(111) 4. 5. 6. 7. 8. Save file and Run program tersebut atau tekan F5. Inputkan nilai sesuai modul kedalam program Program akan menampilkan grafik yang di hasilkan. Tulis nilai yang di hasilkan program ke dalam table pengamatan 2. Lakukan pengulangan jika data yang di hasilkan tidak sesuai atau mencari nilai yang berbeda. 3.3. Data Pengamatan 3.3.1. Tabel 1. Pengamatan Simulasi Transient No Hasil Simulasi 1 Keterangan Imput Data: basemva = 100 Accuracy = 0.0001 Maxiter = 10; Line to be removed -> [5,6] tc = 0.3 tf = 1 9 10 11 2 Imput Data: basemva = 100 Accuracy = 0.0001 Maxiter = 10; Line to be removed -> [5,6] tc = 0.4 tf = 1 12 13 3 Imput Data: basemva = 100 Accuracy = 0.0001 Maxiter = 10; Line to be removed -> [5,6] tc = 0.5 tf = 1 14 15 4 Imput Data: basemva = 100 Accuracy = 0.0001 Maxiter = 10; Line to be removed -> [5,6] tc = 0.6 tf = 1 16 17 3.3.2. Tabel Pengamatan Simulasi Steady State No 1 Hasil Simulasi Keterangan Input Data: E=1.22715; V=1.01; H=9.03546; X=1.245; Pm= 0.54; D=0.2983; f0=50 18 19 2 Input Data: 10% E=1.349865; V=1.111; H=9.939006; X=1.3695; Pm= 0.594; D=0.32813; f0=55 20 21 3 Input Data: 20% E=1.47258; V=1.212; H=10.842552; X=1.494; Pm= 0.648; D=0.35796; f0=60 22 23 4 Input Data: 30% E=1.595295; V=1.313; H=11.746098; X=1.6185; Pm= 0.702; D=0.38779; f0=65 24 25 BAB IV ANALISIS 4.1. Simulasi Transient Pada simulasi persobaan transient di ketahui Imput Data: basemva = 100 Accuracy = 0.0001 Maxiter = 10; Line to be removed -> [5,6] tc = 0.3 tf = 1. Dimana pada tc atau waktu kesalahan di simulasikan pada 0.3, 0.4, 0.5 dan 0.6 detik, dimana pada setiap grafik simulasi pada table pengamatan 1 menampilkan bentuk dan nilai yang berbeda-beda, terlihat pada simulasi ke 4 dimana nilai puncak phasa hingga 312 dan sudut -8.9 dan untuk simulasi ke 1-3 frekuensi yang di hasilkan dari 38 – 60 Hz 4.2. Simulasi Steady – State Pada simulasi steady – state diketahui Input data E=1.22715 V=1.01 H=9.03546 X=1.245 Pm= 0.54 D=0.2983 f0=50 untuk setiap nilai di tambah per 10%,pada simulasi tidak tampak perbedaan, perbedaan pada nilai frekuensi, nilai Daya maksimum dan nilai Frekuensi osilasi tak teredam, pada simulasi nilai Pmax terbesar pada percobaan ke-4 sebesar 1.2942 watt dan Ps sebesar 0.5733 26 BAB V KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat dari simulasi didapatkan: 1. Analisis stabilitas transien digunakan untuk menginvestigasi batas stabilitas sistem tenaga pada saat sebelum, sesuadah , maupun saat terjadi perubahan atau gangguan pada sistem. Pada simulasi stabilitas transien ini sistem dimodelkan akan disesuaikan dengan kondisi real. Penyelesaian diselesaikan untuk melihat respon sistem dalam waktu tertentu. Dari respon sistem tersebut didapat bagaimana kondisi transien untuk studi stabilitas serta mengaplikasikan suatu perubahan untuk meningkatkan stabilitas untuk menentukan sudut daya mesin / pergeseran kecepatan, respon frekuensi sistem, aliran daya aktif dan reaktif, dan respon tegangan bus. 2. Berdasarkan dari berbagai kondisi simulasi steady state yang dilakukan waktu yang dibutuhkan dari kondisi gangguan menuju operasi normal kembali setelah gangguan adalah dalam kurun waktu 2 detik. 27 DAFTAR PUSTAKA Anang Dasa Novfowan, Mochammad Mieftah dan Wijaya Kusuma. 2021.Analisis Stabilitas Transien Tegangan dan Frekuensi pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap. www.academia.edu/50355105/Analisis_Stabilitas_Transien_Tegangan_dan_Frekue nsi_pada_Sistem_Pembangkit_Listrik_Tenaga_Uap. (Di akses Pada 9 November 2021) 28 LAMPIRAN 1. List Program Transient basemva = 100; accuracy = 0.0001; maxiter = 10; 11-2018-042') disp('Kefin Aditya % No Kode Besar Sudut Beban Generator Injeksi % Bus Bus Teg. Der. MW MVAR MW MVAR Qmin Qmax MVAR busdata=[1 1 1.06 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 1.04 0 0 0 150 0 0 140 0 3 2 1.03 0 0 0 100 0 0 90 0 4 0 1.0 0 100 70 0 0 0 0 0 5 0 1.0 0 90 30 0 0 0 0 0 6 0 1.0 0 190 110 0 0 0 0 0]; % Data Saluran % Bus bus R X (1/2)B 1 untuk kode saluran atau % nl nl pu pu pu nilai setting sadapan linedata=[1 4 0.035 0.225 0.0065 1.0 1 5 0.025 0.105 0.0045 1.0 1 6 0.040 0.215 0.0055 1.0 2 4 0.000 0.035 0.0000 1.0 3 5 0.000 0.042 0.0000 1.0 4 6 0.028 0.125 0.0035 1.0 5 6 0.026 0.175 0.0300 1.0]; lfybus %Membentuk matriks admitansi Bus untuk aliran daya lfnewton %Solusi aliran daya dengan metoda Newton Raphson %Mencetak solusi aliran daya pada layar busout % Data Generator % Gen. Ra Xd' H gendata=[1 0 0.20 20 2 0 0.15 4 3 0 0.25 5]; trstab 2. List Program Steady – state disp('Kefin Aditya 11-2018-042') disp('+30%') E=1.595295; V=1.313; H=11.746098; X=1.6185; Pm= 0.702; D=0.38779; f0=65;%analisis naikin nilai nya 10% %Daya maksimum Pmax=E*V/X, d0=asin(Pm/Pmax) %Koefisien daya sinkronisasi Ps=Pmax*cos(d0) 29 wn=sqrt(pi*50/H*Ps) %Frekuensi osilasi tak teredam z=D/2*sqrt(pi*50/(H*Ps)) %Rasio peredaman wd=wn*sqrt(1-z^2), fd=wd/(2*pi) %Frekuensi osilasi teredam %Konstanta waktu tau=1/(z*wn) th=acos(z) %theta sudut fasa Dd0=10*pi/180; %Sudut awal dalam radian t=0:.01:3; Dd=Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t+th); %Sudut daya dalam derajad d=(d0+Dd)*180/pi; Dw=-wn*Dd0/sqrt(1-z^2)*exp(-z*wn*t).*sin(wd*t); %Frekuensi dalam Hz f=f0+Dw/(2*pi); subplot(2,1,1), plot(t,d),grid detik'), ylabel('Delta derajad') xlabel('t subplot(2,1,2), plot(t,f),grid xlabel('t detik'), ylabel('Frekuensi Hz') subplot(111) 30