BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Energi

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi umat manusia.
Tanpa energi listrik manusia akan mengalami kesulitan dalam menjalankan
aktifitasnya sehari-hari. Oleh karena itu, penyediaan tenaga listrik merupakan
suatu hal yang sangat penting dalam suatu industri yang berfungsi sebagai
penyaluran tegangan dan pembangkitan tenaga listrik untuk kebutuhan
mengoperasikan mesin-mesin listrik sebagai penunjang aktifitas kerja di industri
tersebut.
Pada aplikasi industri, bahwa tenaga listrik harus dikendalikan terlebih dahulu
sebelum disalurkan pada jaringan transmisi hingga sampai ke konsumen.
Pengaturan tegangan dilakukan akibat terjadinya perubahan kebutuhan daya
reaktif pada beban, dimana perubahan daya ini merupakan suatu hal yang sudah
pasti terjadi. Untuk menangani hal tersebut diatas, maka parameter-parameter
pembangkit harus ada yang dapat diubah-ubah agar pembangkit tetap beroperasi
dengan baik dengan tetap menyuplai beban dalam kondisi aman dan stabil.
Keberadaan kontroler dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi
yang besar terhadap prilaku sistem. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak
dapat diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik plant
harus diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan perilaku sistem hanya
dapat dilakukan melalui penambahan suatu sub sistem yaitu kontroler. Salah satu
tugas komponen kontroler adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu perbedaan
antara sinyal setting dan sinyal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan sistem kontrol
adalah mendapatkan sinyal aktual senantiasa (diinginkan) sama dengan sinyal
setting. Semakin cepat reaksi sistem mengikuti sinyal aktual dan semakin kecil
Sidik Setiadi, 2014
Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP
Wayang Windu
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
2
kesalahan yang terjadi, semakin baiklah kinerja sistem kontrol yang diterapkan
(Chairuzzaini, 1998).
Apabila perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar,
maka kontroler yang baik seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk
segera menghasilkan sinyal keluaran untuk mempengaruhi plant. Dengan
demikian sistem secara cepat mengubah keluaran plant sampai diperoleh selisih
antara setting dengan besaran yang diatur sekecil mungkin (Rusli, 1997).
Saat ini sudah ada sebuah alat yang mampu mengatur parameter pembangkit
tersebut dan bahkan sudah dapat bekerja secara otomatis. Alat tersebut yaitu
Automatic Voltage Regulator (AVR) yang sedemikian rupa mampu mengatur
nilai tegangan yang dibangkitkan oleh suatu pembangkit.
Dengan berkembangnya teknologi komputer yang semakin canggih dengan
dibuatnya program MATLAB yang sangat bermanfaat dan dapat digunakan untuk
membuat simulasi dan melakukan analisis terhadap sebuah peralatan tanpa
menyentuh peralatan tersebut bahkan mampu menampilkan respon sebuah
peralatan apabila diberikan input dan jika input dari peralatan yang dapat diubahubah.
Pada praktek di lapangan, daya reaktif yang disuplai dari generator ke beban
selalu mengalami perubahan. Sehingga, menyebabkan tegangan pada terminal
generator harus diubah-ubah untuk menjamin generator tetap stabil dalam
mengkompensasi kebutuhan daya pada beban tersebut.
Tegangan output dari generator dapat diatur dengan cara mengubah GGL
induksi yang dibangkitkan dengan cara mengubah fluks rotor yang tergantung
pada besarnya arus penguatan (excitacy) yang disuplai oleh exciter. Dengan kata
lain, besar kecilnya tegangan output dari generator tergantung pada besarnya arus
penguatan (excitacy)
yang disuplai oleh exciter. Apabila tegangan output
generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR
akan
menerima sinyal eror sehingga memerintahkan exciter untuk memperbesar arus
Sidik Setiadi, 2014
Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP
Wayang Windu
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
3
penguatan (excitacy). Sebaliknya, apabila tegangan output generator melebihi
tegangan nominal generator maka AVR akan memerintahkan exciter untuk
mengurangi arus penguatan (excitacy). Dengan demikian, apabila terjadi
perubahan tegangan output generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara
otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan
untuk pembatasan penguat minimum ataupun maksimum yang bekerja secara
otomatis.
Automatic Voltage Regulator (AVR) dioperasikan dengan mendapat satu daya
dari Permanent Magnet Generator (PMG). Sebagai contoh AVR dengan tegangan
110 Volt, 20 Ampere serta mendapat sensor dari Potencial Transformer (PT) dan
Current Transformer (CT). Pada sistem pengaturan arus penguatan (excitacy)
terdapat dua kondisi yang mungkin terjadi yaitu:
1. Under Excitation
Kondisi under excitation yaitu kondisi dimana generator mendapatkan arus
penguatan (excitacy) dibawah batas ideal dari penguatan yang seharusnya. Ketika
generator kurang diperkuat, maka AVR akan memerintahkan exciter untuk
memberikan arus mendahului ke sistem karena arus mendahului akan
menghasilkan fluks jangkar yang akan memperkuat fluks rotor.
2. Over Excitation
Kondisi over excitation yaitu kondisi dimana generator mendapatkan arus
penguatan (excitacy) yang terlalu besar melebihi batas ideal dari penguatan yang
seharusnya. Ketika generator terlalu diperkuat, maka AVR akan memerintahkan
exciter untuk memberikan arus tertinggal ke sistem karena arus tertinggal akan
menghasilken fluks jangkar yang akan melawan fluks rotor untuk mengurangi
penguatan yang terlalu besar.
Automatic Voltage Regulator (AVR) dapat bekerja secara maksimal dengan
adanya pengoperasian kontroler PID untuk memperbaiki kesalahan sehingga
dapat menghasilkan output yang maksimal. Dalam suatu sistem kontrol, kita
mengenal adanya beberapa macam aksi kontrol diantaranya yaitu aksi kontrol
proportional, aksi kontrol integral dan aksi kontrol derivative. Masing-masing
aksi kontrol ini mempunyai keunggulan-keunggulan tertentu, dimana aksi kontrol
4
proportional mempunyai keunggulan rise time yang cepat, aksi kontrol integral
mempunyai keunggulan untuk memperkecil error, dan aksi kontrol derivative
mempunyai keunggulan untuk meredam overshot/undershot. Untuk menghasilkan
output dengan rise time yang cepat dan error yang kecil, maka kita dapat
menggabungkan ketiga aksi kontrol ini menjadi aksi kontrol PID.
Parameter pengontrol PID selalu didasari atas tinjauan terhadap karakteristik
yang diatur (plant). Dengan demikian, bagaimanapun rumitnya suatu plant maka
perilaku plant tersebut harus diketahui terlebih dahulu sebelum pencarian
parameter PID itu dilakukan (Chairuzzaini, 1998).
Oleh karena itu, penulis tertarik untuk meneliti tentang bagaimanakah
penerapan kontroler PID pada AVR untuk menjaga kestabilan tegangan yang ada
di PLTP Wayang Windu. Dengan ini penulis mengajukan judul “Analisis
Penerapan Kontroler PID pada AVR untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di
PLTP Wayang Windu”.
Penelitian ini akan mengkaji tentang penerapan Proportional, Integral dan
Derivative (PID) pada AVR di PLTP Wayang Windu dengan menggunakan
metode kestabilan Routh-Hurwitz. Data yang akan digunakan dalam penelitian ini
adalah data parameter generator yang berasal dari arsip pembangkitan di
perpustakaan PLTP Wayang Windu. Dalam melakukan penelitian ini penulis
hanya menguji stabilitas sistem dan membandingkan sinyal output pada saat
sebelum dan setelah menggunakan kontroler PID dengan menggunakan bantuan
software MATLAB versi R2012a dari The MathWorks, Inc sebagai perangkat
lunak pendukung untuk melakukan simulasi ini.
B. Perumusan Masalah
Penelitian skripsi ini difokuskan pada:
1. Bagaimana penerapan PID pada AVR di PLTP Wayang Windu?
Sidik Setiadi, 2014
Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP
Wayang Windu
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
5
2. Bagaimana cara menstabilkan sistem dengan menggunakan kriteria kestabilan
Routh-Hurwitz?
3. Bagaimana tingkat keberhasilan dari sistem kerja AVR yang digunakan?
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini:
1. Untuk mempelajari dan mengetahui penerapan kontroler PID pada AVR di
PLTP Wayang Windu.
2. Untuk mempelajari cara menstabilkan sistem dengan menggunakan kriteria
kestabilan Routh Hurwitz.
3. Untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari sistem kerja AVR yang
digunakan dan mengetahui tingkat error steady state, rise time, overshoot dan
settling time yang terjadi pada saat sebelum menggunakan kontroler PID.
D. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
1. Bagi Penulis
Menambah pengetahuan dan kemampuan penulis dalam menerapkan teori
kelistrikan yang didapat dalam perkuliahan khususnya studi penerapan PID pada
AVR.
2. Bagi Perusahaan
Dengan adanya penelitian ini, diharapkan dapat menjadi masukan yang
bermanfaat bagi pembangkit mengenai penerapan kontroler PID pada AVR.
3. Bagi Keilmuan
Diharapkan mampu memberikan sumbangan pikiran dan informasi khususnya
tentang studi penerapan kontroler PID pada AVR yang dilaksanakan di PLTP
Wayang Windu, juga meningkatkan kemampuan dan kualitas sumber daya
manusia dalam bidang ketenagalistrikan.
E. Sistematika Penulisan
6
Untuk memudahkan dalam membaca dan memahami skripsi ini, maka disusun
sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi mengenai studi Proportional, Integral dan Derivative (PID), sistem
eksitasi, Automatic Voltage Regulator (AVR), dan kriteria kestabilan RouthHurwitz.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang kegiatan atau metode penelitian yang meliputi waktu dan
lokasi penelitian, data penelitian, desain penelitian dan langkah-langkah
penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi tentang pembahasan hasil pengujian data parameter generator di
PLTP Wayang Windu dengan menerapkan sistem pengontrolan PID.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang hasil simpulan yang diperoleh dari penelitian dan saran
yang diberikan berdasarkan penelitian.
Sidik Setiadi, 2014
Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP
Wayang Windu
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu