koordinasi kontroler pid dan thyristor controlled phase shifter … · 2013-04-10 · pada sistem...

Koordinasi Kontroler PID dan Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS) pada Load

Frequency Control (LFC) Menggunakan Differential Evolution (DE)

Wendy Kurniawan Kautsar(2207100086)

Dosen Pembimbing

Prof.Dr. Ir. Imam Robandi, MT

Dr. Rony Seto Wibowo, ST, MTSeminar Tugas Akhir 26 Juni 2012

Konten

Pendahuluan

Latar belakang, Tujuan penelitian,Permasalahan, Batasan masalah

Pemodelan sistem dan algoritma

Load Frequency Control (LFC), FACTS Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS), Differential Evolution (DE)

Koordinasi PID dan TCPS pada LFC Menggunakan DE

Hasil Simulasi dan Analisis

Kesimpulan

Latar belakang

Beban yang

berubah-ubah

Kestabilan

terganggu

Load

Frequency

Control (LFC)Kontroler

PID

Thyristor Controlled

Phase Shifter

(TCPS)

Differentiall

Evolution

(DE)

Tujuan Tugas Akhir

Membuat simulasi kontroler PID dan TCPS untuk LFC pada sistem tenaga listrik dua area.

Menentukan koordinasi kontroler PID dan TCPS yang optimal dengan menggunakan algortima DE.

Mengamati dan memahami performansi sistem denganmembandingkan respon frekuensi dan daya antar area sistem dengan PID, sistem dengan PID TCPS, dansistem dengan PID TCPS yang dioptimisasi dengan DE.

Batasan Masalah

• Model sistem tenaga listrik yang digunakan adalah sistem interkoneksi dua area

• Simulasi dilakukan dengan menggunakan Matlab

• Kontroler yang digunakan adalah PID dan TCPS

• Gangguan sistem bersifat dinamik

• Beban dianggap statik

• Faktor ekonomis tidak diperhitungkan

• Faktor harmonisa diabaikan

Load Frequency Control

LFC

Load Frequency Control (LFC)

• Pemulihan frekuensi sistem ke nilai nominal

perlu aksi kontrol tambahan untuk mengubah

set point beban.

• Untuk mengatur daya peggerak utama sesuai

variabel beban dapat dilakukan dengan

mengubah set point beban dari unit pembangkit.

• Perubahan daya pembangkitan mempengaruhi

perubahan frekuensi sistem, oleh karena itu

dibutuhkan dibutuhkan kontrol tambahan untuk

mengatur frekuensi dan pertukaran daya antar

area.

Pengaturan Frekuensi

frekuensi turun

frekuensi naik

dt

dHTT BG

)(

f..2

0 BG TT

0 BG TT

Skema LFC

Turbine

Steam

Valvecontrol

mechanism

(LFC)

Load Frequency

Control

Frequency

sensor

vP

cP

tieP

GP

Voltage

sensor

GQ

AVRExcitation

system

Gen field.

G LOOP KONTROL

FREKUENSI

Diagram Blok LFC Dua Area

222

1

DsH 112

1

DsH T

sTT 11

1

sTT 21

1

11

1

gsT 21

1

gsT

2

1

R1

1

R

+

+

+

+

+ +

--

- --

-

1reefP2reefP

1Y 2Y

2Pm1Pm

1LP2LP

tieP

1 2

1f 2f

Thyristor Controlled Phase Shifter

TCPS

FACTS Thyristor Controlled Phase

Shifter

• Peralatan Flexible AC Transamision System (FACTS) telah banyak

digunakan dalam sistem tenaga modern. FACTS dirancang untuk

mengatasi keterbatasan kontrol mekanis. Seiring dengan

perkembangan elektronika daya, keterbatasan mekanis dapat

teratasi. Sehingga performansi steady state dan dinamis dapat

diperbaiki

• FACTS memiliki berbagai macam peralatan. Unified Power Flow

Controller (UPFC), Static synchronous Series Compensator

(SSSC), Thyristor Controlled Phase Shifter (TCPS), Static Var

Compensator (SVC) merupakan peralatan FACTS yang banyak

digunakan untuk memperbaiki sistem damping.TCPS sendiri adalah

salah satu peralatan FACTS yang terdiri dari shunt transformer dan

konverter. Klasifikasi TCPS yang ada berdasarkan jenis konverter

yang digunakan. Konverter yang digunakan dapat berupa AC-AC

bridge, pulse-width modulation (PWM), ac controller dll

Diagram skematik TCPS

Trafo eksitasi

Trafo Seri

Kontrol Thyristor

Strategi Kontrol TCPS

• Control pada TCPS adalah mengubah sudut

tegangan pada saluran

• Dimana Ptie adalah persamaan aliran daya

saluran tanpa TCPS.

• maka ketika ditambahkan phase shifter akan

menjadi

21

12

21sin

X

VVPtie

21

12

21sin

X

VVPtie

Strategi Kontrol TCPS

21

12

21sin

X

VVPtie

Dengan merubah

Ptie dapat dikontrol

Diagram Blok TCPS

)()()(2

122112

12 sTsFsFs

TPtie

)(1

)( 1 sErrorsT

Ks

PS

)(1

)()(2

1122112

12 sErrorsT

KTsFsF

s

TP

PS

tie

∆φPS

K

1 T

∆F(s)

Differential Evolution

(DE)

Differential Evolution

• Differential evolution adalah algoritma yang

diperkenalkan oleh Storn dan Price pada tahun

1995

• DE adalah sebuah metode pencarian berbasis

populasi yang menggunakan siklus perulangan

dari rekombinasi dan seleksi untuk

mengarahkan populasi mencari nilai optimum.

Parameter DE

Strategi 5

Dimensi 4

Crossover 0.8

Jumlah Populasi 30

Pembobot (F) 0.7

Iterasi

Maksimum

50

Dimensi = KP, KI, KD, K (parameter kontrolpada LFC PID TCPS)Crossover = faktorrekombinasi pada DEPembobot F = faktor mutasi pada DE

Flow chart DE

Start Inisialisasi Evaluasi Mutasi

CrossoverSeleksiEvaluasi

IterasiMaksimum

End

Proses DE

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Populasi vektor3

4

5

21

Y

XDimensi X

Dimensi YInisialisasi

Dimensi adalahparameter penalaanpada DE (KP, KI, KD,

K)

Proses DE

3

4

5

21

Y

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Populasi vektor

XDimensi X

Dimensi Y

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Mutan Vektor

1

2

35

4

Mutasi

Faktor Pembobot F

Proses DE

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Y

Populasi vektor

XDimensi X

Dimensi Y

Mutan Vektor

3

4

5

21

1

2

35

4

Crossover

Faktorcrossover

Y

XDimensi X

Dimensi Y

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x4(x4,y4)

x5(x5,y5)

Vektor trial

Y

XDimensi X

Dimensi Y

3

21

5

4

Crossover

Y

XDimensi X

Dimensi Y

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x4(x4,y4)

x5(x5,y5)

3

21

5

4

Vektor Trial

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Populasivektor

3

4

5

21

Seleksi

Proses DE

Y

XDimensi X

Dimensi Y

x4(x4,y4)

x3(x1,y3)

x2(x2,y2)

x1(x1,y1)

x5(x5,y5)

Vektor baru

5

4

3

21

Iterasi selanjutnya

Seleksi

Koordinasi Kontroler PID dan

TCPS

Menggunakan DE

LFC 2 Area Kontroler PID dan TCPS

222

1

DsH 112

1

DsH

T

sTT 11

1

sTT 21

1

11

1

gsT 21

1

gsT

2

1

R1

1

R

+

++

+

+ +

--

-

--

-

1Y 2Y

2Pm1Pm

1LP2LP

tieP

1f 2f

PID

- -

PID

- +tieP

TCPS

1ACE 2ACE

T

+

+

Koordinasi parameter menggunakan DE

Parameter penalaanKP, KI, KD, K

(parameter kontrolpada LFC PID TCPS)

Dengan fungsievaluasi adalah

t

dttACEtITAE0

)(

Parameter Sistem

222

1

DsH 112

1

DsH

T

sTT 11

1

sTT 21

1

11

1

gsT 21

1

gsT

2

1

R1

1

R

+

++

+

+ +

--

-

--

-

1Y 2Y

2Pm1Pm

1LP2LP

tieP

1f 2f

PID

- -

PID

- +tieP

TCPS

1ACE 2ACE

T

+

+

Koordinasi parameter menggunakan DE

Area 1 2

Speed Drop (R) 0.05 0.0625

Damping Constant

(D)

0.6 0.9

Inertia Constant

(H)

5 4

Base Power

(MVA)

1000 1000

Governor Time

Constant (Tg)

0.2 0.3

Turbine Time

Constant (Tt)

0.5 0.6

Grafik konvergensi dan hasil

simulasi

K KP KI KD

0.29 1.42 3.98 2.66

Respon Frekuensi Area 1

Metode kontrol PID PID TCPS PID TCPS DE

Overshoot (pu) -0.0002551 -0.0002512 -0.0001609

Settling time (det) 14.97 17.6 15.8

Respon Frekuensi Area 2


Overshoot (pu) -0.00002729 -0.00002374 -0.00001292


Respon Daya Antar Area


Overshoot (pu) -0.0004229 -0.000354 -0.0002351


Kesimpulan

• Metode DE dapat digunakan untuk menentukan

koordinasi parameter PID dan TCPS yang

optimal.

• Kontroler PID dan TCPS yang optimal dapat

diterapkan pada sistem tenaga listrik dua area

untuk meredam osilasi frekuensi area 1 (Δf1),

frekuensi area 2 (Δf2) dan daya antar area (Ptie).

• Penerapan DE terhadap PID dan TCPS pada

sistem tenaga listrik dua area dapat

memperkecil overshoot dan mempercepat

settling time respon sistem.

Saran

• Untuk mendapatkan koordinasi parameter PID

dan TCPS yang optimal pada LFC sistem

tenaga listrik dua area dapat dilakukan dengan

menggunakan komputasi cerdas yang lain untuk

mendapatkan hasil yang lebih optimum.

• Kontroler PID dan TCPS diterapkan pada sistem

yang lebih besar

• Kontroler PID dan TCPS digunakan untuk

analisis gangguan transien

Refrensi

• [1] Imam Robandi,”Modern Power System Control”, Penerbit

ANDI, Yogyakarta, 2009

• [2] Djiteng Marsudi,”Operasi sistem tenaga listrik”,2006, Graha

lmu, Yogyakarta. ISBN 978-756

• [3] R.J. Abraham, D. Das, A. Patra, “Effect of TCPS on oscillation

in tie-power and frequencies in an interconected hydrothermal

power system”, EIT Gener. Transm., Vol. 1, No. 4, Jully 2007.

• [4] Imam Robandi,"Desain Sistem Tenaga Modern", Penerbit

ANDI, Yogyakarta, 2006.

• [5] Hadi Saadat,"Power System Analysis",Mc Graw Hill,

Singapore, 2004.

• [6] Gyugyi, L., “Dynamic compensation of ac transmission line by

solid-state synchronous voltage sources”, IEEE Trans. PD., Vol. 9,

No.2 pp. 1994, 904-911

Refrensi

• [7] M. A. Abido, " Thyristor Controlle Phase Shiter Based Stabilizer

Design Using Simulated Annealing Algorithm", IEEE, 2009.

• [8] Mochamad Avid Fassamsi ,”Optimal Tuning PID Superconducting

Magnetic Energy Storage (SMES) Menggunakan Imperialist Competitive

Algorithm (ICA) Untuk Meredam Osilasi Daya Pada Sistem Kelistrikan Jawa

Bali 500 kV”, Tugas Akhir, Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya, Indonesia 2010

• [9] Joel H. Van Sickel, Kwang Y. Lee, and Jin S. Heo, “Differential

Evolution and its Applications to Power Plant Control”, IEEE

• [10] Millie Pant, Musrrat Ali, and Ajith Abraham, “Mixed Mutation Strategy

Embedded Differential Evolution”, IEEE, 2009

• [11] G. Jeyakumar and C. Shunmuga Velayutham, “A Comparative

Performance Analysis of Differential Evolution and Dynamic Differential

Evolution Variants”, IEEE ,2009

• [12] Kenneth V.Price, Rainer M.Storn,"Differential Evolution A Practical

Approach to Global Optimization", Springer, Jerman, 2005.

TERIMA KASIH

koordinasi kontroler pid dan thyristor controlled phase shifter … · 2013-04-10 · pada sistem...

Documents