1 bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sistem tenaga listrik modern terdiri dari bermacam-macam komponen
yang terhubung menjadi satu atau sering disebut dengan interkoneksi. Komponen
itu terdiri dari generator, transformer, bus, saluran transmisi dan lain-lain. Setiap
komponen tersebut terus berkembang seiring dengan berjalannya waktu untuk
menyesuaikan perkembangan beban. Seiring perkembangan beban tersebut
membuat pengoperasian sistem tenaga menjadi lebih rumit. Hal tersebut
disebabkan diantaranya karena sistem tenaga listrik akan lebih mudah terkena
gangguan. Walaupun demikian sistem tenaga harus tetap stabil agar permintaan
konsumen selalu dapat dipenuhi setiap saat. Jika sistem tenaga tidak stabil maka
permintaan konsumen pun tidak terpenuhi. Hal ini tentu saja sangat merugikan
banyak pihak. Untuk itu studi stabilitas sistem tenaga menjadi sangat penting
untuk dilakukan.
Karena berbagai alasan, umumnya pembangkit terletak jauh dari beban.
Untuk dapat menyalurkan energi listrik dari pembangkit dibutuhkan saluran
transmisi. Saluran ini memiliki panjang yang bermacam-macam. Semakin panjang
saluran maka pengaruhnya terhadap kestabilan sistem tenaga akan lebih besar.
Pada kondisi steady state semua generator sinkron harus bekerja dengan
kecepatan elektris rata-rata yang sama. Kondisi ini disebut operasi sinkron.
Gangguan kecil maupun besar dalam sistem tenaga dapat mempengaruhi
operasi sinkron tersebut. Sistem dikatakan stabil jika setelah terjadi gangguan,
sistem dapat kembali ke kondisi operasi yang normal atau mencapai kondisi
operasi yang baru dimana kondisi operasi tersebut mendekati kondisi operasi
sebelum gangguan.
.Gangguan dapat dibagi menjadi dua kategori [3], yaitu gangguan kecil
dan besar. Gangguan kecil mengakibatkan dinamika sistem yang dapat dianalisis
dengan menggunakan persamaan yang dilinearkan (small-signal analysis). Contoh
dari jenis gangguan ini adalah perubahan acak dari permintaan beban. Sedangkan
untuk gangguan besar dapat berupa hubung singkat. Jenis ganguan besar harus
segera dihilangkan. Dalam analisis, stabilitas dapat dibagi menjadi dua, yaitu [3] :
1. Steady state atau small signal stability
Sistem tenaga dikatakan memiliki kestabilan steady state jika pada kondisi
operasi tertentu sistem terkena gangguan kecil. Setelah gangguan sistem
dapat mencapai kondisi operasi yang baru dimana kondisi operasi tersebut
sama atau mendekati kondisi operasi sebelum gangguan.
2. Transient stability
Sistem dikatakan memiliki kestabilan transien jika untuk kondisi operasi
steady state tertentu sistem terkena gangguan yang besar atau gangguan
yang berurutan maka setelah gangguan tersebut sistem dapat kembali ke
keadaan steady state yang dapat diterima.
Bagian dari small-signal stability yang sekarang ini menjadi permasalahan
utama dalam sistem tenaga adalah masalah stabilitas osilasi inter-area [2], [6].
Osilasi tersebut terjadi diantara area-area pada sistem tenaga. Masalah tersebut
disebabkan oleh kurangnya peredaman (damping) yang terdapat pada sistem
tenaga. Dampak dari osilasi inter-area tersebut dapat membuat sistem tenga listrik
blackout. Sehingga identifikasi adanya osilasi inter-area ini dirasa sangat penting
untuk mendapatkan sistem tenaga listrik yang stabil.
Untuk menganalisis small-signal stability yang dalam hal ini adalah osilasi
inter-area biasanya digunakan modal analysis [2], [3] dengan metode linearisasi
sistem untuk mencari eigenproperties dari sitem tersebut. Eigenproperties yang
terdiri dari mode frequency dan mode damping osilasi serta mode shape memberi
informasi mengenai perilaku osilasi pada sistem tenaga sehingga bisa dikatakan
stabil atau tidak. Modal analysis ini sebenarnya hanya bisa digunakan pada sistem
yang kecil sehingga jika diterapkan pada sistem yang nyata metode tersebut
hampir tidak mungkin untuk diaplikasikan mengingat untuk memodelkan sistem
tersebut ke dalam persamaan sangat susah. Meskipun sudah bisa memodelkan
sistem tersebut kedalam persamaan matematika, untuk mendapatkan nilai dari
eigenproperties tersebut akan memakan waktu yang sangat lama. Dibutuhkan
parameter-parameter dari komponen yang ada pada sistem. Selain memakan
waktu yang sangat lama, dalam memodelkan suatu sistem ke dalam persamaan
matematika disitu terdapat banyak ketidak pastian dari nilai-nilai parameter yang
ada. Sehingga metode ini kurang baik digunakan untuk memonitor/mengetahui
kestabilan dari sistem tenaga.
Untuk dapat memonitor/mengetahui kestabilan sistem tenaga dengan cepat
maka digunakanlah identifikasi sistem (system identification) [1], [5], [8].
Identifikasi sistem inilah yang akan dilakukan pada penilitian ini. Penelitian
secara khusus dilakukan untuk mengidentifikasi inter-area mode dimana interarea mode sendiri adalah bagian dari stabilitas small-signal. Identifikasi ini
berdasarkan dari hasil pengukuran variabel-variabel pada sistem tenaga, seperti
frekuensi (f), tegangan (V), sudut tegangan (θ), arus (I), sudut arus (ϕ), dan juga
daya (P). Metode ini dapat memodelkan sistem tenaga menjadi lebih sederhana
dan cepat tanpa harus mengetahui model sistem tenaga secara nyata [2].
Gambar 1.1 Bagan penelitian
Pada penilitian ini akan dibandingkan nilai eigenproperties yang didapat
dari identifikasi sistem terhadap hasil modal analysis, seperti terlihat pada
Gambar 1.1. Sistem tenaga yang digunakan adalah dua area dengan masingmasing area terdiri dari dua generator.
1.2
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari dari penelitian berjudul ”Identifikasi Inter-Area Mode pada
Kondisi Steady State” ini antara lain:
1.
Mengidentifikasi inter-area mode pada sistem tenaga listrik menggunakan
algoritma Modified Yule-Walker.
2.
Membandingkan hasil dari identifikasi sistem dengan hasil dari modal
analysis.
3.
Melihat pengaruh jenis dan panjang data serta parameter-parameter pada
algoritma Modified Yule-Walker terhadap keakurasian hasil identifikasi.
Sedangkan manfaat dari penelitian tugas akhir ini yaitu untuk
menghasilkan cara yang lebih cepat dan efektif untuk memonitor/mengetahui
kestabilan sistem tenaga listrik
yang terdiri dari beberapa area dan
terinterkoneksi. Sehingga jika terjadi ketidakstabilan pada sistem akan dapat
segera diketahui untuk dilakukan penanggulangan atas ketidakstabilan sistem
tersebut.
1.3
Batasan Masalah
1. Fokus pada osilasi inter-area pada sistem pada kondisi steady state.
2. Sistem yang digunakan dalam penelitian ini adalah Two-Area Test System.
3. Tidak membahas pemodelan sistem.
4. Model beban random digunakan untuk merepresentasikan beban dalam
keadaan nyata yang berubah-ubah setiap waktu.
5. Identifikasi yang dilakukan mengestimasi mode frequency dan mode
damping pada osilasi inter-area.
6. Hasil identifikasi dibandingkan dengan hasil modal analysis untuk
mengetahui tingkat keakurasian.
7. Noise dan delay diabaikan.
1.4
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada tugas akhir ini disusun sebagai berikut:
BAB I
: PENDAHULUAN
Bab ini memuat penjelasan mengenai latar belakang masalah,
tujuan
dan
manfaat
penelitian,
batasan
masalah,
dan
sistematika penulisan tugas akhir.
BAB II
: DASAR TEORI
Bab ini memuat dasar teori mengenai small-signal stability
yang berisikan pengenalan dari small-signal stability serta
modal analysis-nya. Selain itu juga dibahas mengenai teknik
identifikasi sistem yang dalam penelitian ini yaitu adalah
untuk mengidentifikasi inter-area mode pada kondisi steady
state.
BAB III
: METODE PENELITIAN
Bab ini memuat penjelasan mengenai bagaimana penelitian
tugas akhir ini dilakukan dari alat dan test system yang
digunakan hingga skenario-skenario yang dilakukan pada
pelenitian.
BAB IV
: HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini memuat penjelasan mengenai hasil dari penelitian
yang dilakukan yang di situ akan dibandingkan hasil dari
identifikasi sistem dengan hasil dari modal analysis dan
melihat pengaruh dari skenario yang dilakukan.
BAB V
: PENUTUP
Bab ini memuat penjelasan tentang kesimpulan dan saran dari
hasil penelitian yang diperoleh dan analisis yang dilakukan,
serta rekomendasi untuk perbaikan dan apa yang yang masih
menjadi keterbatasan dalam tugas akhir ini.