pemodelan sistem distribusi radial untuk studi aliran

advertisement
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
1
PEMODELAN SISTEM DISTRIBUSI RADIAL
UNTUK STUDI ALIRAN DAYA HARMONISA
TIGA FASA
Akhmad Danyal, Ontoseno Penangsang, dan Dimas Anton Asfani,
Jurusan Teknik Elektro – Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS, Keputih - Sukolilo Surabaya – 60111
E-mail: [email protected]
Abstrak- Penyebaran harmonisa dalam suatu sistem distribusi
energi listrik dapat menimbulkan rugi-rugi dalam penyaluran
energi listrik dan juga menyebabkan kerusakan pada peralatan
listrik. Salah satu penyebab munculnya distorsi harmonisa
dalam sistem distribusi adalah beban nonlinier. Dengan
meninjau akibat yang ditimbulkan dari penyebaran harmonisa,
maka diperlukan suatu metode untuk memodelkan sistem
distribusi dan menganalisa penyebaran harmonisa dalam sistem
sistem distribusi, sehingga besar dan lokasi harmonisa dapat
diketahui. Metode forward-backward adalah salah satu metode
yang dapat digunakan untuk melakukan studi aliran daya
harmonisa dalam sistem distribusi khususnya sistem distribusi
radial. Metode ini memanfaatkan vektor dalam bentuk matrik
untuk mengetahui aliran arus injeksi dalam saluran distribusi
dan juga matrik dari impedansi saluran yang digunakan untuk
perhitungan tegangan harmonisa di tiap bus. Metode forwardbackward dapat digunakan untuk studi aliran daya harmonisa
sistem distribusi satu fasa, tiga fasa seimbang, dan tiga fasa tak
seimbang. Dari hasil pengujian sistem distribusi 20 bus tiga fasa
seimbang dengan software ETAP sebagai pembanding, untuk
pemasangan satu beban nonlinier didapatkan nilai error terbesar
yaitu 5,93%, sedangkan untuk pemasangan beban nonlinier pada
semua bus beban nilai error terbesar adalah 7,70%.
Kata kunci : Jaringan distribusi radial, harmonisa, forwardbackward
I. PENDAHULUAN
S
alah satu komponen utama dalam sistem pembangkitan
energi listrik adalah jaringan distribusi, RDS (Radial
Distribution System) adalah sistem distribusi yang paling
banyak digunaka karena memiliki bentuk yang sederhana dan
juga biaya investasi yang murah. Terlepas dari kelebihan yang
dimiliki jaringan RDS, sistem distribusi ini sangat rentan
terhadap penyebaran harmonisa yang disebabkan adanya
beban-beban nonlinier yang terhubung pada jaringan distribusi
radial.
Penggunaan beban nonlinier dalam kehidupan semakin
meningkat dikarenakan tingkat efisiensinya yang tinggi,
namun beban nonlinier adalah sumber dari penyebaran
harmonisa dalam sistem distribusi, penyebaran harmonisa
tersebut dapat meningkatkan rugi-rugi dalam jaringan
distribusi dan juga kerusakan peralatan distribusi [1]. Dengan
meninjau efek yang disebabkan oleh adanya harmonisa dalam
suatu sistem distribusi radial, maka perlu dilakukan analisa
harmonisa dalam suatu sistem distribusi untuk mengetahui
distorsi harmonisa dari beban nonlinier dan penyebaran
harmonisa yang ditimbulkan dalam suatu sistem distribusi.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk melakukan
analisa harmonisa dalam sistem distribusi khususnya sistem
distribusi radial, yaitu dengan menggunakan metode forwardbackward sweep [1]. dengan menggunakan metode tersebut
besarnya tegangan dan juga arus harmonisa dalam suatu
sistem distribusi dapat dihitung.
II. STUDI ALIRAN DAYA METODE TOPOLOGI
JARINGAN
A. Konsep Dasar Studi Aliran Daya
Keakuratan dalam studi aliran daya tergantung pada
pemodelan untuk impedansi saluran dari sistem tersebut. Oleh
karena itu, pemodelan saluran sistem distribusi tiga fasa perlu
diperhatikan. Berikut ini adalah gambar dari pemodelan untuk
saluran distribusi tiga fasa untuk sistem distribusi.
Ia
Zaa
a
+
Van
+
Va’n
Ib
b
Zab
Zac
Ic
c
Zbb
+
Vbn
Zcc
+
Vb’n
Zbc
+
Vcn
-
+
Vc’n
-
Gambar.1. Model saluran tiga fasa
Pada gambar 1 terdapat self impedance dan juga mutual
impedance dari saluran yang merupakan fungsi dari konduktor
dan juga jarak antar konduktor. Carson melakukan modifikasi
persamaan untuk menentukan self impedance dan juga mutual
impedance dari model tersebut sebagai berikut [2]:
Zii = ri + 0,0953+j0,12134 [ln(1/GMRi)+7.934] Ω/mi le
Zij = 0,0953+j0,12134 [ln(1/Dij)+7.934] Ω/mile
Di mana :
Ri
= resistansi dari konduktor (Ω/mile)
GMRi = konduktor geometric mean radius (ft)
Dij
= jarak antar konduktor i dan j (ft)
(1)
(2)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
2
Sehingga dari persamaan di atas dapat dibentuk menjadi
sebuah matrik impedansi 4x4 atau yang disebut “primitive
impedance matrix”
π‘π‘Žπ‘Ž
π‘π‘π‘Ž
[Zprim] =
π‘π‘π‘Ž
π‘π‘›π‘Ž
π‘π‘Žπ‘
𝑍𝑏𝑏
𝑍𝑐𝑏
𝑍𝑛𝑏
π‘π‘Žπ‘
𝑍𝑏𝑐
𝑍𝑐𝑐
𝑍𝑛𝑐
B4 = I5
B3 = I5 + I4
B1 = I2 + I3 + I4 + I5 + I6
(8)
(9)
(10)
Sehingga matrik BIBC untuk sistem distribusi di atas dapat
dituliskan sebagai berikut :
π‘π‘Žπ‘›
𝑍𝑏𝑛
𝑍𝑐𝑛
𝑍𝑛𝑛
(3)
𝐡1
1
𝐡2
0
𝐡3 = 0
𝐡4
0
𝐡5
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
𝐼2
𝐼3
𝐼4
𝐼5
𝐼6
(11)
Dengan mengaplikasikan “reduksi Kron”, matrik di atas dapat
disederhanakan menjadi matrik 3x3 yang disebut dengan
“matrik impedansi fasa” [3], di mana elemennya didapatkan
melalui persamaan (4)
Atau dapat dituliskan secara sederhana menjadi :
Zij = Zij – Zin Znj/Znn
[B] = [BIBC][I]
(4)
Sehingga menghasilkan matrik impedansi fasa
π‘π‘Žπ‘Ž
[Zabc] = π‘π‘π‘Ž
π‘π‘π‘Ž
π‘π‘Žπ‘
𝑍𝑏𝑏
𝑍𝑐𝑏
π‘π‘Žπ‘
𝑍𝑏𝑐
𝑍𝑐𝑐
(5)
Untuk sistem distribusi, persamaan untuk arus injeksi yang
digunakan untuk tiap bus didapat dari hubungan daya
kompleks dan tegangan di tiap bus, berikut ini adalah
persamaan untuk arus injeksi :
πΌπ‘–π‘˜ =
𝑃𝑖+𝑗𝑄𝑖
∗
(6)
π‘‰π‘–π‘˜
Di mana :
π‘‰π‘–π‘˜
= tegangan di bus i pada iterasi ke-k
πΌπ‘–π‘˜
= arus injeksi pada bus i saat iterasi ke-k
B. BIBC (Bus Injection to Branch Current)
Matrik pertama yang akan dibentuk adalah matrik BIBC,
matrik ini berisi hubungan arus injeksi dan saluran pada sistem
distribusi. Gambar 2 adalah contoh dari jaringan distribusi
yang sederhana.
Bus 4
B3
Bus 1
Bus 2
B1
I4
Bus 6
I6
(13)
(14)
(15)
(16)
Dari persamaan (16) dapat dilihat bahwa terdapat hubungan
antara tegangan bus dengan arus saluran, sehingga dapat
dibentuk sebuah matrik BCBV sebagai berikut :
Gambar.2. Sistem Distribusi Sederhana
Dengan mengaplikasikan hukum Kirchhoff, arus injeksi I
dapat diformulasikan terhadap saluran B, contohnya pada
saluran B5, B4, B3 dan B1 dapat dirumuskan dalam
persamaan (7)-(10).
B5 = I6
V2 = V1 – B1Z12
V3 = V2 – B2Z23
V4 = V3 – B3Z34
V4 = V1 – B1Z12 – B2Z23 – B3Z34
I3
: Arus Injeksi
C. BCBV (Branch Current to Bus Voltage)
Dari hubungan antara arus saluran dan tegangan bus, dapat
dirumuskan sebagai berikut, sebagai contoh adalah tegangan
di bus 2, 3, dan 4 pada gambar 2 adalah :
Di mana Vi adalah tegangan pada bus i, dan Zij adalah
impedansi saluran antara bus i dan bus j.
Dengan melakukan substitusi, maka tegangan di bus 4 atau
V4 dapat dituliskan :
I5
B5
I2
Berikut ini akan dijelaskan prosedur untuk membangun
matrik BIBC sesuai dengan persamaan-persamaan di atas.
1. untuk sistem distribusi dengan sejumlah m saluran
dan sejumlah n bus, maka dimensi untuk matrik
BIBC adalah m x (n-1).
2. Jika saluran Bk berada di antara bus i dan bus j, salin
kolom bus i dari matrik BIBC ke kolom bus j dan isi
baris terakhir pada kolom bus j dengan nilai 1.
3. Ulangi langkah 1 sampai 2 hingga semua saluran
masuk dalam matrik BIBC.
Algoritma tersebut dapat dikembangkan untuk sistem
multifasa atau dalam hal ini tiga fasa, sebagai contoh, apabilai
saluran antara bus i dan bus j adalah tiga fasa, maka arus
saluran Bi akan menjadi vektor 3x1 dan penambahan +1 pada
matrik BIBC akan menjadi matrik identitas 3x3.
Bus 5
B4
Bus 3
B2
(12)
(7)
𝑉1
𝑉2
𝑍12
𝑉1
𝑉3
𝑍12
𝑉1 – 𝑉4 = 𝑍12
𝑉1
𝑉5
𝑍12
𝑉1
𝑉6
𝑍12
0
𝑍23
𝑍23
𝑍23
𝑍23
0
0
𝑍34
𝑍34
0
0
0
0
𝑍45
0
0
0
0
0
𝑍36
𝐡1
𝐡2
𝐡3
𝐡4
𝐡5
(17)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
3
Bus 4
[βˆ†V] = [BCBV][B]
Bus 1
Berikut ini akan dijelaskan prosedur untuk membangun
matrik BCBV sesuai dengan persamaan-persamaan di atas.
1. Untuk sistem distribusi dengan jumlah saluran
sebanyak m dan jumlah bus sebanyak n, dimensi dari
matrik BCBV adalah (n-1) x m.
2. Jika saluran Bk berada di antara bus i dan bus j, salin
baris bus i dari matrik BCBV ke baris bus j dan isi
baris bus ke-j dan kolom ke-k dengan impedansi
saluran Zij.
3. Ulangi langkah 1 dan 2 sampai semua saluran masuk
dalam matrik BCBV.
Algoritma ini dapat dikembangkan untuk sistem distribusi
multifasa, jika saluran antara Bus i dan Bus j adalah tiga fasa,
maka arus saluran Bi akan menjadi vektor 3x1 dan Zij di
matrik BCBV akan menjadi matrik impedansi 3x3.
Setelah BIBC, BCBV, dan βˆ†V didapatkan, kita dapat
menghitung tegangan di setiap bus. Dengan mensubstitusikan
persamaan (12) ke persamaan (18) kita dapat menulisakan
persamaan βˆ†V (19).
[βˆ†V] = [BCBV] [BIBC] [I]
=
𝑉𝑖
(β„Ž )
𝑍𝑖
Untuk sistem distribusi dengan m sumber harmonisa dan n
beban nonlinier, maka vektor [I(h)] akan berukuran (m+n) x 1.
Berikut ini contoh dari sistem distribusi sederhana dengan
beban nonlinier dan sumber harmonisa :
Bus 6
(β„Ž)
(β„Ž)
πΌβ„Ž4
: Arus Harmonisa Beban nonlinier
Gambar.3. Sistem Distribusi dengan Beban Nonlinier
Selanjutnya adalah menetukan vektor untuk sistem arus
harmonisa yang melewati saluran i dan j, di mana koefisien
untuk vektor tersebut berisi 1 bila saluran dilewati arus
harmonisa baik dari sumber harmonisa maupun beban
nonlinier, apabila saluran tidak terlewati arus harmonisa maka
vektor berisi 0.
Dengan menggunakan algoritma backward kita dapat
mendapat vektor 𝐴(β„Ž ) untuk sistem distribusi tersebut. Untuk
sistem distribusi pada gambar 3, koefisien vektor arus
harmonisa yang melewati saluran sistem tersebut dapat
dituliskan sebagai berikut :
1 1
1 1
= 0 1
0 0
0 0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
Langkah selanjutnya adalah menentukan matrik [HA],
yaitu matrik hubungan antara vektor tegangan bus dengan
sistem arus harmonisa, dengan kata lain matrik [HA] dapat
diperoleh dari hubungan antara matrik [A] dan matrik [BCBV]
dari metode topologi jaringan untuk tegangan fundamental.
Berikut ini merupakan hasil matrik [HA] dari hubungan
matrik [A] dan matrik [BCBV] sistem distribusi gambar 3 :
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12
𝑍12
(β„Ž )
(β„Ž)
(β„Ž )
(β„Ž )
𝑍12 + 𝑍23
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž )
(β„Ž)
[HAsh] = 𝑍12
+ 𝑍23
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍34
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍34 + 𝑍45
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž)
𝑍12
𝑍12 + 𝑍23
𝑍12 + 𝑍23
(21)
Dimana :
(β„Ž )
πΌβ„Žπ‘–
= arus injeksi beban nonlinier pada bus i pada
harmonisa orde h
(β„Ž )
𝑉𝑖
= tegangan harmonisa pada bus i harmonisa orde h
(β„Ž )
𝑍𝑖
= impedansi ekivalen dari beban linier pada bus i
harmonisa ke h
πΌβ„Ž3
πΌβ„Ž1
(β„Ž )
(β„Ž )
πΌβ„Žπ‘–
(β„Ž)
(β„Ž)
πΌβ„Ž2
(β„Ž)
(20)
Sistem arus harmonisa dapat dibagi menjadi dua bagian [1]
yaitu :
1. Arus harmonisa yang dihasilkan beban nonlinier dan
arus dari impedansi ekivalen beban linier
2. Arus harmonisa yang dihasilkan oleh shunt kapasitor
Dalam paper ini hanya digunakan sistem arus harmonisa yang
berasal dari beban nonlinier tanpa memperhitungkan beban
kapasitor.
Perhitungan arus injeksi dari beban linier dapat diperoleh
menggunakan persamaan berikut :
Bus 3
(β„Ž)
𝑩23
𝑩36
𝐴(β„Ž)
III. STUDI ALIRAN DAYA HARMONISA METODE
FORWARD-BACKWARD
Bus 2
(β„Ž)
𝑩12
(19)
Persamaan (20) adalah untuk perhitungan tegangan bus.
[V] = [V no_load] – [βˆ†V]
𝑩45
𝑩34
(18)
Bus 5
(β„Ž)
(β„Ž)
Atau secara sederhana dapat ditulis :
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž )
𝑍12
(β„Ž)
(β„Ž )
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž)
(β„Ž )
𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍34
(β„Ž)
(β„Ž )
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž )
(β„Ž)
(β„Ž )
(β„Ž)
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž )
(β„Ž)
(β„Ž )
[HAsh] = 𝑍12
+ 𝑍23 + 𝑍34
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23
𝑍12 + 𝑍23
(β„Ž )
(β„Ž )
(β„Ž)
𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍36
Setelah mendapatkan nilai [HA] dan nilai [I(h),k], maka
untuk menghitung nilai [V(h)] dapat digunakan persamaan :
[V(h)]
= [HA(h)] [I(h)]
(22)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
4
Di mana :
[V(h)] = nilai tegangan harmonisa pada orde ke h
Arus saluran dari sistem arus harmonisa dapat diperoleh
menggunakan persamaan (23) :
π΅π‘–π‘—β„Ž
,π‘˜
= π΄π‘–π‘—β„Ž
,π‘˜
𝐼
β„Ž ,π‘˜
B. Single Line Diagram
Data distribusi radial diambil dari IEEE dengan melakukan
modifikasi untuk jumlah bus dan data beban untuk sistem
yang tidak seimbang. Pengujian metode forward-backward
dilakukan untuk sistem 20 tiga fasa seimbang dan tidak
seimbang.
(23)
Sedangkan untuk drop tegangan dari vektor harmonisa,
dapat diperoleh menggunakan persamaan (24) :
βˆ†π‘‰π‘–π‘—β„Ž
,π‘˜
(β„Ž)
= 𝑍𝑖𝑗
π΄π‘–π‘—β„Ž
,π‘˜
𝐼
β„Ž ,π‘˜
(24)
69kV
Algoritma forward-backward untuk analisa harmonisa
dalam suatu sistem distribusi akan dilakukan dalam beberapa
kali iterasi untuk tiap ordenya hingga didapatkan nilai akhir
dengan error minimum. Iterasi akan berhenti jika persamaan
(25) terpenuhi.
𝑉𝑖 β„Ž
,π‘˜+1
− 𝑉𝑖 β„Ž
,π‘˜
≤ Error
5,29MVA
Bus 2
23kV
Bus 3
(25)
Load 1
Di mana nilai error merupakan nilai toleransi yang telah
ditentukan untuk tiap tegangan harmonisa pada bus i dan orde
harmonisa ke h.
A. Flowchart Metode forward-backward
Berikut ini adalah flowchart dari studi aliran daya
harmonisa dengan metode forward-backward.
Bus 1
Bus 4
Bus 5
Bus 17
Bus 6
Bus 18
Bus 20
Bus 7
Bus 19
Bus 11
Bus 12
Bus 13
Bus 8
START
VFD
VFD
VFD
INPUT
DATA
Bus 14
Load 2
Bus 15
Bus 16
Bus 9
Bus 10
BIBC
BCBV
VFD
Load 9
SET
TEGANGAN
AWAL
Load 8
Load 5
Load 6
Load 7
VFD
PERHITUNGAN
ARUS CABANG
Load 3
PERHITUNGAN
TEGANGAN BUS
Load 4
TIDAK
KONVERGEN?
Gambar.5. Jaringan distribusi radial 20 bus
YA
IV. HASIL DAN ANALISIS
PERHITUNGAN
ARUS INJEKSI
MATRIK [A]
MATRIK [HA]
MATRIK [Ih]
PERHITUNGAN
TEGANGAN
HARMONISA
TIDAK
KONVERGEN?
YA
PERHITUNGAN
THD
END
Gambar.4. Flowchart analisa harmonisa metode forwardbackward.
A. Simulasi Sistem Distribusi 3 Fasa Seimbang.
Untuk simulasi kondisi seimbang akan dilakukan
pengujian tingkat akurasi metode forward-backward dengan
analisa harmonisa dari software ETAP, karena untuk sistem
tiga fasa seimbang dapat dianalisa dengan menganggap sistem
adalah sistem satu fasa. Pengujian dilakukan dengan
mengubah jumlah beban nonlinier yang terpasang pada bus
sistem distribusi.
Berikut ini adalah hasil dari simulasi dan pengujian metode
forward-backward untuk sistem tiga fasa seimbang
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
5
Tabel. 1.
Hasil simulasi sistem tiga fasa seimbang dengan 1 VFD pada bus 10
%THDv Forward-Backward
Bus
Fasa A
Fasa B
Fasa C
%THDv
NewtonRaphson
Error(%)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0.687
0.699
0.982
1.269
1.557
1.574
1.590
1.607
1.623
0.688
0.688
0.689
0.687
0.699
0.982
1.269
1.557
1.574
1.590
1.607
1.623
0.688
0.688
0.689
0.687
0.699
0.982
1.269
1.557
1.574
1.590
1.607
1.623
0.688
0.688
0.689
0.72
0.74
0.98
1.22
1.47
1.49
1.51
1.53
1.54
0.72
0.72
0.72
4.60
5.54
0.20
4.00
5.93
5.62
5.28
5.00
5.39
4.47
4.43
4.25
14
0.690
0.690
0.690
0.72
4.18
15
0.691
0.691
0.691
0.72
4.00
16
0.691
0.691
0.691
0.72
4.07
17
1.270
1.270
1.270
1.22
4.06
18
1.270
1.270
1.270
1.22
4.12
19
1.271
1.271
1.271
1.22
4.16
20
1.271
1.271
1.271
1.22
4.16
Hasil simulasi untuk sistem 20 bus tiga fasa seimbang
dengan menggunakan metode forward-backward dapat
dianalisa sebagai sistem satu fasa, sehingga hasil yang
didapatkan dapat dibandingkan dengan analisa harmonisa
menggunakan software ETAP.
Pada tabel 1 untuk pemasangan satu buah VFD pada
bus 10, didapatkan nilai error terbesar adalah 5,93%,
sedangkan pada tabel 2 untuk pemasangan VFD pada semua
bus beban, didapatkan nilai error terbesar adalah 7,70%.
Dari hasil simulasi tersebut, dapat diketahui bahwa
semakin banyak jumlah VFD yang dipasang dalam sistem
distribusi, maka akan didapatkan nilai error yang juga semakin
besar yaitu sebesar 7,70%.
B. Simulasi Sistem Distribusi 3 Fasa Tidak Seimbang
Untuk simulasi sistem distribusi tidak seimbang, data yang
digunakan adalah data dari plan sistem distribusi radial 20 bus
dengan mengubah nilai beban per fasa dan jumlah saluran
menjadi kondisi yang tidak seimbang, hal ini dilakukan untuk
menguji metode forward-backward untuk studi aliran daya
harmonisa untuk sistem distribusi radial dalam kondisi yang
tidak seimbang.
Bus 1
Bus 2
Tabel. 2.
Hasil simulasi sistem tiga fasa seimbang dengan 9 VFD pada semua
bus beban
Bus 3
Bus 4
%THDv Forward-Backward
Bus
Fasa A
Fasa B
Fasa C
%THDv
NewtonRaphson
Error(%)
2
2.771
2.771
2.771
2.96
6.39
3
2.804
2.804
2.804
2.99
6.23
4
3.527
3.527
3.527
3.61
2.30
5
4.260
4.260
4.260
4.23
0.71
6
4.839
4.839
4.839
4.73
2.31
7
4.874
4.874
4.874
4.76
2.40
8
4.899
4.899
4.899
4.78
2.49
9
4.924
4.924
4.924
4.81
2.37
10
4.943
4.943
4.943
4.83
2.34
11
2.787
2.787
2.787
2.97
6.18
12
2.793
2.793
2.793
2.98
6.29
13
3.018
3.018
3.018
3.18
5.10
14
3.153
3.153
3.153
3.29
4.17
15
3.518
3.518
3.518
3.49
0.81
16
3.157
3.157
3.157
3.42
7.70
17
4.269
4.269
4.269
4.24
0.69
18
4.278
4.278
4.278
4.25
0.67
19
4.286
4.286
4.286
4.26
0.62
20
4.280
4.280
4.280
4.26
0.46
Bus 11
Bus 5
Bus 6
Bus 17
Bus 12
Bus 18
Bus 20
Bus 7
Bus 13
Bus 14
Bus 8
Bus 19
Bus 15
Bus 16
Bus 9
Bus 10
Gambar.6. Jaringan distribusi 20 bus tiga fasa tak seimbang
Pada jaringan distribusi gambar 6 terdapat dua bus yang
mendapatkan suplai hanya dari dua saluran atau dua fasa, bus
10 fasa A dan fasa C, bus 16 fasa A dan fasa B, sehingga
beban nonlinier yang terpasang pada bus tersebut adalah dua
fasa.
Berikut ini adalah hasil dari simulasi dan pengujian metode
forward-backward untuk sistem tiga fasa tak seimbang.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
[4]
Tabel. 3.
Hasil simulasi sistem tiga fasa tak seimbang
[5]
%THDv Forward-backward
Bus
Fasa A
Fasa B
Fasa C
2
1.461
1.126
0.751
3
1.478
1.138
0.757
4
1.832
1.409
0.890
5
2.192
1.683
1.023
6
2.492
1.956
1.158
7
2.509
1.970
1.165
8
2.526
1.983
1.173
9
2.543
1.997
1.180
10
2.560
0.000
1.187
11
1.472
1.134
0.758
12
1.478
1.139
0.761
13
1.732
1.332
0.899
14
1.644
1.270
0.921
15
1.816
1.405
1.085
16
1.646
1.272
0.000
17
2.195
1.684
1.024
18
2.199
1.685
1.024
19
2.202
1.686
1.025
20
2.200
1.686
1.025
Hasil simulasi untuk sistem distribusi gambar 6
menunjukkan bahwa pada bus 10 dan bus 16 menghasilkan
nilai %THDv hanya untuk dua fasa, untuk bus 10 nilai
%THDv fasa B adalah 0% dan untuk bus 16 nilai %THDv
fasa C adalah 0%.
V. KESIMPULAN
Paper ini membahas tentang studi aliran daya harmonisa
untuk jaringan distribusi radial tiga fasa kondisi seimbang dan
kondisi tidak seimbang. Metode yang digunakan untuk analisa
harmonisa dalam paper ini adalah metode forward-backward.
Simulasi dan pengujian dilakukan untuk menguji kemampuan
metode forward-backward untuk studi aliran daya harmonisa
sistem distribusi radial. Hasil pengujian menunjukkan bahwa
metode ini dapat digunakan untuk menganalisa harmonisa
dalam sistem distribusi radial tiga fasa seimbang maupun
sistem distribusi radial tiga fasa yang tidak seimbang.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
6
Jen-Hao Teng, and Chuo-Yean Chang, “Backward/Forward Sweep
Based Harmonic Analysis Method for Distribution System”, IEEE
Transactions on Power Delivery, Vol.22, No. 3, 2007.
William H. Kersting, “Distribution System Modeling and Analysis”,
CRC Press LLC, 2002.
Jen-Hao Teng, “A Network Topology-Based Three-Phase Load Flow
for Distribution Systems”, Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(A) Vol.24, No.
4, 2000.
[6]
[7]
[8]
[9]
A. Ulinuha, M.A.S. Masoum, and S.M. Islam, “Unbalance Power Flow
Calculation for a Radial Distribution System Using Forward-Backward
Propagation Algorithm”, Simposium Nasional RAPI VIII, 2009.
Arrillaga J, Watson N.R, “Power System Harmonics” John Willey and
Sons, Ltd, 2003.
W. M. Lin and J. H. Teng, “Phase-decoupled load flow method for
radial and weakly-meshed distribution networks,” Proc. Inst. Elect.
Eng., Gen., Transm. Distrib., vol. 143, no. 1, pp. 39-42, Jan. 1996.
C. S. Cheng and D. Shirmohammadi, “A three-phase power flow
method for real-time distribution system analysis,” IEEE Trans. Power
Syst.., vol. 10, no. 2, pp. 671-679, May. 1995.
Task Force on Harmonics Modeling and Simulation, “Modeling and
simulation of the propagation of harmonics in electric power network
part I: Concepts, models and simulation techniques,” IEEE Trans.
Power Del., vol. 11, no. 1, pp. 452-465, Jan. 1996.
Task Force on Harmonics Modeling and Simulation, “Modeling and
simulation of the propagation of harmonics in electric power network
part II: Sample system and examples,” IEEE Trans. Power Del., vol.
11, no. 1, pp. 466-474, Jan. 1996.
Penulis bernama lengkap Akhmad Danyal
dilahirkan di Gresik – Jawa Timur pada
Tahun 1989. Penulis memulai pendidikan
di Sekolah Dasar Negeri 1 Gresik dan
melanjutkan pendidikan Sekolah Mengah
Pertama di SMP Negeri 1 Gresik dan SMA
Negeri 1 Gresik. Pada tahun 2008, penulis
melanjutkan pendidikan jenjang Diploma
di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
dengan konsentrasi bidang studi Teknik
Telekomunikasi.
Pada tahun 2011 penulis berhasil menyelesaikan pendidikan
diploma dan melanjutkan pendidikan untuk jenjang sarjana.
Pendidikan sarjana ditempuh di Institut Teknologi Sepuluh
Nopember Surabaya di jurusan teknik elektro dengan
konsentrasi bidang studi teknik sistem energi.
Download