pss - Teknik Elektro – UM

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009
ANALISIS SIMULASI POWER SYSTEM STABILIZERS (PSS)
PADA TYRISTOR CONTROLLED SERIES CAPACITORS (TCSC)
DAMPING SYSTEM
R. Jasa Kusumo Haryo
Program Studi Teknik Komputer, Politeknik Madiun
Kampus Politeknik Madiun, Jl. Serayu 84, Madiun
Tel: (+62) 351-452970 Fax: (+62) 351-492960
E-mail: [email protected]
Abstrak: Dalam menyuplai kebutuhan energi listrik dibutuhkan kemampuan pada sistem
pembangkit yang dapat dihandalkan, hal ini berpengaruh pada kualitas daya listrik yang disalurkan
kepada konsumen tersebut. Untuk memperoleh daya listrik yang berkualitas dibutuhkan
pengaturan sistem pada sisi pembangkit yang efektif dan efisien. Maka dari itu perlu dilakukan
pengaturan desain pada pembangkit yang dalam hal ini generator pembangkit sehingga didapatkan
generator yang benar-benar baik dan dapat dihandalkan kualitasnya. Untuk mendapatkan hasil
terbaik, maka dilakukan simulasi pada sisi generator sebagai wujud perkembangan teknologi yang
pada akhirnya dengan memanfaatkan perkembangan teknologi pada sistem tenaga listrik akan
lebih mudah dalam mendesain dan memperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.
Penelitian ini membahas tentang simulasi Power System Stabilizers (PSS) pada generator
sistem pembangkit tenaga listrik dalam menyuplai energi kepada konsumen. Simulasi dilakukan
pada sistem tenaga listrik JAMALI 500 kV yang dilengkapi dengan TCSC Damping System untuk
meredam osilasi daya
Kata kunci: simulasi, kualitas daya, generator, Power System Stabilizers (PSS). Thyristor
Controlled Series Capacitors (TCSC) Damping System.
1. Pendahuluan
Generator pembangkit memiliki banyak
komponen yang berpengaruh terhadap kualitas
daya listrik yang dihasilkan. Pada Generator
Sinkron ada 2 (dua) bagian pengontrol yang
digunakan sebagai umpan balik untuk pengaturan
generator, yaitu tegangan dan frekuensi.
Pada makalah ini kita akan melihat
pemodelan pada sistem eksitasi generator
pembangkit
menggunakan
Power
System
Stabilizers (PSS) untuk menganalisis kestabilan
sistem pembangkit tenaga listrik dari sisi
pengaturan medan generator.
Tujuan dari sistem eksitasi pada generator
adalah untuk mengontrol arus medan generator
sinkron tersebut. Simulasi yang dilakukan
menggunakan Matlab/Simulink untuk memodelkan
sistem eksitasi generator menggunakan PSS pada
TCSC Damping System.
PSS dipasang pada masing-masing
generator sedangkan TCSC dipasang pada saluran
antara Bandung dan Ungaran. PSS menggunakan
penyimpangan kecepatan rotor generator sebagai
sinyal input. Output PSS merupakan tegangan
yang diumpankan pada sistem eksitasi.
TCSC berfungsi sebagai pengatur aliran
daya pada suatu saluran yang dipasang TCSC
tersebut sehingga dapat meredam osilasi jaring
transmisi.
2. Pemodelan Sistem
Sistem tenaga listrik JAMALI 500 kV yang
disimulasikan ditunjukkan pada Gambar 1. Sistem
JAMALI 500 kV digunakan sebagai plant dalam
simulasi. Sistem tenaga listrik JAMALI 500 kV
terdiri dari 7 buah pembangkit dengan jumlah bus
total sebanyak 20 bus. Parameter dinamik mesin,
data beban dan pembangkitan serta data saluran
transmisi digunakan untuk perhitungan reduksi
admitansi jaring dan parameter model linear
multimesin.
Gambar 1 Sistem Tenaga Listrik JAMALI 500kV
A1-51
SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009
A1-52
-4
6
vd
id
1
-v F
iF
id
0
v1
iD
Constant
vq
iq
2
0
v2
iQ
iq
Constant1
Tm
w
0
v3
del
2
VQ
1
VD
VD
VQ
Tm
vq
del
Vt
-8
-12
0
5
Waktu (detik)
3
-4
4
10
del1
PLTA Muaratawar
x 10
3
Tanpa Kontrol
del
2
VR
1
0
-1
-2
PSS TCSC
-3
VT
Ef d
-1
In2
-4
Gain
Vpss
FastExciter1
TCSC
-5
0
Scope1
Vs
Scope3
TCSC
-10
4
Wd
VR
Subsystem
-6
Terminator1
Terminator2
governor
3
PSS TCSC
-4
Gambar 3 Respon Variasi Frekuensi PLTU Suralaya
DQ-dq
In1
0
-2
Terminator
Generator
vd
Tanpa Kontrol
2
Variasi Frekuensi (p.u)
Constant2
4
Variasi Frekuensi (p.u)
3. Power System Stabilizers (PSS)
Power System Stabilizers (PSS) berfungsi
untuk meredam osilasi frekuensi pada sistem
pembangkit yang disebabkan oleh adanya
perubahan beban yang fluktuatif. PSS merupakan
peralatan yang menghasilkan sinyal kontrol untuk
diumpankan pada sistem eksitasi. Pemodelan PSS
pada generator sistem pembangkit ditunjukkan
pada Gambar 2.
PLTU Suralaya
x 10
5
Waktu (detik)
W
10
PSS
Gambar 4 Respon Variasi Frekuensi PLTA Muaratawar
Gambar 2 Model Generator dalam Simulink
-4
4
PLTA Cirata
x 10
Tanpa Kontrol
.
Variasi Frekuensi (p.u)
2
0
-2
PSS TCSC
-4
-6
TCSC
-8
0
5
Waktu (detik)
10
Gambar 5 Respon Variasi Frekuensi PLTA Cirata
-4
4
PLTA Saguling
x 10
Tanpa Kontrol
2
Variasi Frekuensi (p.u)
4. Hasil Simulasi
Simulasi pada sistem yang dilakukan
membandingkan nilai eigenvalue dan damping ratio
antara sistem tanpa kontrol, sistem dengan TCSC
serta sistem yang dilengkapi dengan PSS dan
TCSC. Pengamatan dilakukan pada 7 buah
pembangkit Sistem Interkoneksi JAMALI 500 kV.
Dari simulasi yang dilakukan ternyata
pemasangan PSS pada pembangkit dan TCSC
pada sistem dapat menurunkan overshoot respon
variasi frekuensi pada PLTU Suralaya, PLTA
Muaratawar, PLTA Cirata, PLTA Saguling, PLTU
Paiton, PLTGU Grati, PLTU Gresik berturut-turut
dari 0,23454 menjadi 0,432453
Settling-time respon variasi frekuensi saat
sistem dilengkapi dengan TCSC dapat dipercepat
pada PLTU Suralaya, PLTA Muaratawar, PLTA
Cirata, PLTA Saguling, PLTU Paiton, PLTGU Grati,
PLTU Gresik berturut-turut dari 0,234453 menjadi
0,42343.
Respon variasi frekuensi pada PLTU
Suralaya, PLTA Muaratawar, PLTA Cirata, PLTA
Saguling, PLTU Paiton, PLTGU Grati, PLTU Gresik
berturut-turut terlihat pada Gambar 3 sampai
Gambar 9.
0
-2
PSS TCSC
-4
-6
-8
0
TCSC
5
Waktu (detik)
10
Gambar 6 Respon Variasi Frekuensi PLTA Saguling
SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009
-4
4
3
Daftar Referensi
PLTU Paiton
x 10
Tanpa Kontrol
2
Variasi Frekuensi (p.u)
A1-53
1
0
-1
-2
PSS TCSC
-3
-4
TCSC
-5
0
5
Waktu (detik)
10
[1] K. R. Padiyar, ”Power System Dinamics :
Stability and Control”, John Wiley and Sons
(Asia) Pte Ltd, Singapore and Interline
Publishing Pvt Ltd, Bangalone, India, 1996.
[2] D. P. Kothari, I. J. Nagrath, “ Modern Power
System Analysis”, McGraw-Hill Eduation
(Asia), Singapore, 2004.
[3] Hadi Saadat, “Power System Analysis”,
McGraw-Hill, Eletrial Engineering Series,
Singapore, 1999.
Gambar 7 Respon Variasi Frekuensi PLTU Paiton
-4
4
PLTGU Grati
x 10
3
Tanpa Kontrol
Variasi Frekuensi (p.u)
2
1
0
-1
-2
PSS TCSC
-3
-4
TCSC
-5
0
5
Waktu (detik)
10
Gambar 8 Respon Variasi Frekuensi PLTGU Grati
-4
4
3
PLTU Gresik
x 10
Tanpa Kontrol
Variasi Frekuensi (p.u)
2
1
0
-1
-2
PSS TCSC
-3
-4
-5
0
TCSC
5
Waktu (detik)
10
Gambar 9 Respon Variasi Frekuensi PLTU Gresik
5. Kesimpulan
Dari hasil simulasi pemasangan PSS pada
pembangkit serta sistem yang dilengkapi TCSC
untuk meredam osilasi pada sistem jaring JAMALI
500 kV dapat disimpulkan sebagai berikut,
1. Pemasangan TCSC pada sistem dan PSS
pada pembangkit dapat meredan osilasi
pada sistem jaring JAMALI 500 kV.
2. Pemasangan TCSC pada sistem dapat
mempercepat settling-time respon variasi
frekuensi di PLTU Suralaya, PLTA
Muaratawar, PLTA Cirata, PLTA Saguling,
PLTU Paiton, PLTGU Grati, PLTU Gresik
berturut-turut dari 0,4343 menjadi 0,5r545.
3. Sistem yang dilengkapi TCSC dan PSS
pada
pembangkit
dapat
menekan
overshoot respon variasi frekuensi pada
PLTU Suralaya, PLTA Muaratawar, PLTA
Cirata, PLTA Saguling, PLTU Paiton,
PLTGU Grati, PLTU Gresik berturut-turut
dari 0,434 menjadi 0,453535.
.
[4] P.M. Anderson & A.A. Fouad, Power system
control and stability, The Lowa State
University Press, 1977.
[5] M.A. Pai, Power System Stability, North
Holland Publishing Company, 1931.
[6] Kundur P, Power system stability and
control, New York: McGraw-Hill,1994.
[7] Qian Liu, Damping controller design for
FACTS devices in power systems using novel
control techniques, Iowa State University,
Iowa, 2006.
[8] Imam Robandi, Desain Sistem Tenaga
Modern: Optimisasi, Logika Fuzzy, Dan
Algoritma Genetika. Andi Offset, 2006.
[9] Hendrik Maryono, Koordinasi Power
System(PSS) dan Thyristor Controlled
Series Capacitors (TCSC)Damping
Controller Menggunakan AIS Via Clonal
th
Selection, Proceeding of The 7 Seminar on
Intelligent Technology and Its Applications
nd
(SITIA) Surabaya-Indonesia, May 2 , 2006.