penalaan parameter superconducting magnetic energy …

PENALAAN PARAMETER SUPERCONDUCTING MAGNETIC ENERGY STORAGE (SMES) MENGGUNAKAN FIREFLY

ALGORITHM (FA) PADA SISTEM TENAGA LISTRIK MULTIMESIN

Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Imam Robandi, MT. dan Ir. Teguh Yuwono

TEKNIK SISTEM TENAGA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2014

HERLAMBANG SETIADI 2209 100 054

1

Dasar Teori

Pemodelan Sistem, Superconducting Magnetic Energy Storage

(SMES), Firefly Algorithm (FA)

2

Penalaan SMES menggunakan FA pada

Sistem Multimesin

Inisialisasi parameter SMES yang ditala denga FA

3

Hasil Penelitian

Respon Frekuensi pada sistem dengan perubahan beban 5 % dan 1%

4

Penutup

Kesimpulan dan Saran

5

Pendahuluan

Latar Belakang, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah

1

Outlines

Latar Belakang

Energi listrik yang disuplai ke konsumen harus mempunyai stabilitas dan keandalan yang tinggi. Jika terjadi sebuah gangguan pada sistem tenaga listrik dapat mengakibatkan ketidakstabilan

IDEAS Penggunaan peralatan

penyimpan energy yaitu Superconducting Magnetic Energy Storage

DEVELOPMENT Optimisasi parameter

menggunakan Firefly Algorithm

RESULT Didapatkan parameter

SMES yang tepat untuk meredam osilasi frekuensi yang terjadi

Mensimulasikan SMES dan menerapkannya pada

sistem multimesin

Menentukan parameter yang optimal untuk SMES

menggunakan FA

Mendapatkan perbandingan respon frekuensi sistem

antar sistem tanpa SMES, sistem dengan SMES dan

sistem dengan SMES yang di tunning dengan FA

Tujuan Penelitian

Batasan Masalah

Pemodelan Sistem Sistem Uji (Multimesin Jawa Bali 500kV)

6

Paiton

Grati

Surabaya Barat

Gresik

Tanjung jati

Ungaran

Kediri

Pedan

Mandiracan

Cirata

Cibatu

Muaratawar

Bekasi

Bandung Selatan

Depok

Gandul

Cilegon

Suralaya

Kembangan

Cawang

Cibinong

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Ngimbang

24

Balaraja 25

Data sistem multimesin Jawa Bali 500 kV yang digunakan

adalah 25 bus

30 saluran

8 pusat pembangkit

SMES dipasang di terminal bus Suralaya

Pemodelan Sistem Sistem Multimesin ditinjau dari salah satu mesin

7

0, 5s

1 - sTwi

1 Twi

K

s

gi

1 Tgi

1

Ri

1

M si

K

1

sTEi Ei

K

Ai

1 sTAi

K

3,ii

T' sK 13,iidoi

sKFi

1 sTFi

0ω

s

K1,ii

Di

K6,ii

K4,ii

K2,ii

K5,ijK6,ij

C3,ij

K4,ij

K5,ii

K2,ij

K1,ij1iU

iY

j

'qiE

AiV

DiP

miT

FDiV

ii

j

'qjE

'qiE

FiV

iV

2iU

j

'qjE

Pengatur Governor Turbin

i,j=1,...nm

Definisi Kontruksi Block Diagram Koordinasi

Superconducting Magnetic Energy Storage

Superconducting magnetic energy storage (SMES) adalah sebuah kumparan superkonduktor yang mampu menyimpan energi listrik dalam medan magnet yang dihasilkan dari arus DC yang melaluinya

8

Definisi Kontruksi Block Diagram


9

Koordinasi

Definisi Konfigurasi Block Diagram Koordinasi


10

π

Ism0

Definisi Block Diagram Koordinasi


11

Kontruksi

(1) 1

1

Tsti

(1)

(1) 1

K

s

sgi

Tsgi

1

Ri

1

1

M s

(1) (1)K

1

sTEi Ei

(1)

(1)

K

ai

1 sTai

(1)

(1)

K

(1)*

3,ii

T' K 13,iidoi

(1)

(1)

sKFi

1 sTFi

0ω

s

K1,ii

Di

K6,ii

K4,ii

K2,ii

K4_ij

K5,ii

1_K ij

1

DP

FDiV

i

1delW

3_C ij

Uei

Governor Turbin

i,j=1,...nm

1

4

52 _K ij

2

2E’qi1

7 1 71

4

K6_ij 5 _K ij

9 1 813

SMES

1

Pendahuluan

Firefly Algorithm

Firefly Algorithm (FA) adalah algoritma metaheuristik yang terinspirasi karakteristik kunang-kunang. Algoritma ini pertama ditemukan oleh Dr Xin-She Yang di Universitas Cambridge pada

tahun 2007

12

Acuan dasar Firefly Algorithm

13

Unisex Semua kunang-kunang

adalah unisex jadi ketertarikan tidak melihat jenis kelamin.

Kecerahan Daya tarik kunang-kunang

sebanding dengan kecerahan kunang-kunang.

Fungsi Objektif Kecerahan kunang-

kunang didasarkan dari fungsi objektif

Inisialisasi Awal

Penalaan Parameter SMES menggunakan FA

14

Mulai

Input :Parameter firefly

Batas atas – batas bawah parameter SMES

Inisialiasi awal firefly

Firefly diinputkan sebagai input parameter SMES untuk

mendapatkan nilai fitness

Iterasi

maksimum

Tidak

Ya

Perankingan firefly berdasarkan nilai fitness dan mencari nilai

fitness terbaik dari firefly

Update pergerakan firefly ke nilai fitness yang terbaik

Update nilai firefly

Output:Parameter SMES

Update nilai fitness yang terbaik (Lightbest)

Selesai

Evaluasi firefly menggunakan ITAE :

0

( )t

ITAE t t dt

Jumlah

Firefly (n) Jumlah

Iterasi Alpha Betamin Gamma

50 50 0,25 0,2 1

x

y

fitness min

max

Evaluasi


15

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

x

y

fitness min

max

Perangkingan


16

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

fitness

min

max

Update pergerakan menuju fitnes terbaik


17

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

min

max

Update nilai fitnes terbaik


18

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

fitness

min

max



19

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

fitness

min

max

Akhir iterasi dan Hasil


20

Mulai






Iterasi

maksimum

Tidak

Ya







Selesai


0

( )t

ITAE t t dt

Kc tdc tw Kp Ki

90 0,0147 8,0245 8 6,7313

Analisa dan Hasil Grafik Frekuensi Suralaya

21

Settling Time Overshoot

Settling time Analisa dan Hasil Grafik Frekuensi Suralaya Overshoot

22

Pembangkit Tanpa kontrol

(pu)

SMES

(pu)

SMES FA

(pu)

Suralaya 0,0004229 0,0003166 0,0002513

Muaratawar 0,0002163 0,0001157 0,0001013

Cirata 0,0001838 0,0000962 0,0000868

Saguling 0,0001643 0,0000846 0,0000761

Tanjungjati 0,0001684 0,0000897 0,0000807

Gresik 0,0001498 0,0000799 0,0000724

Paiton 0,0001605 0,0000886 0,0000809

Grati 0,0001696 0,0000875 0,0000780

Settling Time Analisa dan Hasil Grafik Frekuensi Suralaya Overshoot

23


(detik)

SMES

(detik)

SMES FA

(detik)

Suralaya >20 8,054 6,996

Muaratawar >20 8,933 7,779

Cirata >20 7,969 7,408

Saguling >20 7,949 7,266

Tanjungjati >20 7,837 7,343

Gresik >20 7,911 7,179

Paiton >20 7,947 7,293

Grati >20 7,838 7,232

Analisa dan Hasil Grafik Frekuensi Suralaya

24

Settling Time Overshoot

Settling time Analisa dan Hasil Grafik Sudut Rotor Suralaya Overshoot

25


(pu)

SMES

(pu)

SMES FA

(pu)

Suralaya -0,00008457 -0,00005039 -0,00004363

Muaratawar -0,00004327 -0,00002380 -0,00002102

Cirata -0,00003675 -0,00002001 -0,00001826

Saguling -0,00003234 -0,00001761 -0,00001600

Tanjungjati -0,00003368 -0,00001858 -0,00001698

Gresik -0,00002996 -0,00001663 -0,00001521

Paiton -0,00003209 -0,00001851 -0,00001704

Grati -0,00003392 -0,00001817 -0,00001636

Settling Time Analisa dan Hasil Grafik Sudut Rotor Suralaya Overshoot

26


(detik)

SMES

(detik)

SMES FA

(detik)

Suralaya >20 7,251 6,635

Muaratawar >20 9.343 8,296

Cirata >20 8,23 7,876

Saguling >20 8,289 7,495

Tanjungjati >20 8,214 7,855

Gresik >20 8,233 7,836

Paiton >20 8,848 8,487

Grati >20 8,216 7,878

Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran

1. Gangguan pada satu pembangkit dapat berefek pada pembangkit lain apabila pembangkit ini saling berinterkoneksi.

2. SMES dapat diapliaksikan pada sistem tenaga listrik multimesin Jawa Bali 500 kV untuk meredam osilasi frekuensi

3. Algoritma FA dapat digunakan untuk menala parameter SMES. Sehingga didapatkan nilai Kc sebesar 90, Tdc sebesar 0,0147, Tw sebesar 8,0245 Kp sebesar 8 dan Ki sebesar 6,7313.

4. SMES yang optimal dapat diterapkan pada sistem tenaga listrik multimesin Jawa Bali 500 kV untuk meredam overshoot frekuensi dan mempercepat settling time salah satunya dapat meredam overshoot pada pembangkit Suralaya menjadi 0,0002513 pu dan mempercepat settling time menjadi 6,996 detik.

27

Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran

1. Untuk mendapatkan koordinasi parameter SMES yang optimal dapat dilakukan dengan menggunakan komputasi cerdas yang lain, seperti DEA, PSO, GA, ICA, dll.

2. SMES diterapkan pada sistem single mesin, atau multimesin lainnya. 3. Penerapan SMES dapat digunakan untuk analisa pada kondisi gangguan

transien.

28

Daftar Pustaka

1. Imam Robandi, “Desain Sistem Tenaga Modern : Optimisasi, Logika Fuzzy, dan Algoritma Genetika”, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2005.

2. Imam Robandi, “Modern Power System Control”, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2009. 3. Adi Soeprijanto, “Desain Kontroller untuk Kestabilan Dinamik Sistem Tenaga

Listrik”, Itsprees, Surabaya, 2012. 4. Miles, R. H., Malinowski, J. H., “Power System Operation”, Mc GrawHill, Singapore,

Ch.12, 1994. 5. Paul M. Anderson, A.A. Fouad, “Power System Control and stability,” IEEE Press

Power system engineering series, 1993. 6. P. Kundur, “Power System Stability and Control,” McGrow-Hill, Inc, 1993. 7. Cheung K. Y., Cheung S. T., Navin, de Silva R. G., Juvonen, M.P., Singh R., & Woo J.

J., “Large-scale Energy Storage Systems”, Imperial College Research Report, ISE2,2003.

8. Mohd Hasan Ali, Minwon Park, In-Keun Yu, Toshiaki Murata, Junji Tamura and Bin Wu, “Enhancement of transient stability by fuzzy logic-controlled SMES considering communication delay”, Int J Electr Power Energy Syst 31 (7–8) (2009), pp. 402–408

29

Daftar Pustaka

9. Dwaraka S. Padimiti and Badrul H. Chowdhury, “Superconducting Magnetic Energy Storage System (SMES) for Improved Dynamic System Performance”, Power Engineering Society General Meeting, 2007. IEEE

10. Mochamad AVID Fassamsi, "Optimal Tunning Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) menggunakan Imperialist Competitive Algorithm (ICA) Untuk Meredam Osilasi Daya Pada Sistem Kelistrikan Jawa Bali 500 kV" Tugas Akhir Master, Department of Electrical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia 2010.

11. Y. S. Lee and C. J. Wu, “Application of Superconducting Magnetic Energy Storage Unit on Damping of Turbogenerator Subsynchronous Oscillation”, IEE Proceedings-C, Vol. 138, pp. 419-426, 1991.

12. Yang Xin-She,”Engineering Optimization”, A Jhon Wiley & Sons, New Jersey, 2010. 13. Akbar Swandaru,”Koordinasi Optimal Capacitive Energy Storage (CES) dan

Kontroler PID untuk Meredam Osilasi Daya pada Sistem Kelistrikan Jawa Bali 500 kV menggunakan Diferential Evolution (DE)” Tugas Akhir, Department of Electrical Engineering, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia 2012.

14. H. Saadat, “Power System Analysis,” McGraw-Hill International Edition, 1999

30

Terima kasih

Herlambang Setiadi 2209 100 054

31

penalaan parameter superconducting magnetic energy …

Documents