8 

 

BAB 2

LANDASAN TEORI

1.1 Sistem Tenaga Listrik

Secara umum sistem tenaga listrik terdiri dari :

1. Pusat Pembangkit Listrik (Power Plant)

Pusat pembangkit listrik tempat energi listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat

turbin sebagai penggerak mula (Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Biasanya

dipusat pembangkit listrik juga terdapat gardu induk. Peralatan utama pada gardu induk antara lain :

transformer, yang berfungsi untuk menaikan tegangan generator (11,5 kV) menjadi tegangan

transmisi /tegangan tinggi (150kV) dan juga peralatan pengaman dan pengatur. Jenis pusat

pembangkit yang umum antara lain PLTA (pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTU (Pusat Listrik

Tenaga Uap), PLTG (Pusat Listrik Tenaga Gas), PLTN (Pusat Listrik Tenaga Nuklir) (Joko,

Montario, & Zamrudi, 2010).

2. Transmisi Tenaga Listrik

Transmisi tenaga listrik erupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit

tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation distribution) sehingga dapat

disalurkan sampai pada konsumer pengguna listrik.

3. Sistem Distribusi

Sistem distribusi merupakan subsistem tersendiri yang terdiri dari : Pusat Pengatur

(Distribution Control Center, DCC), saluran tegangan menengah (6kV dan 20kV, yang juga biasa

disebut tegangan distribusi primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi

tegangan menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo sampai

dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang menghasilkan tegangan kerja/

tegangan jala-jala untuk industri dan konsumen.

9 

 

Gambar 2.1 Gambar Rangkaian Alur Pendistribusian Listrik

Tenaga listrik dibangkitkan pada dalam pusat-pusat pembangkit listrik (power plant) seperti PLTA,

PLTU, PLTG, dan PLTD lalu disalurkan melalui saluran transmisi setelah terlebih dahulu dinaikkan

tegangannya oleh transformator step-up yang ada dipusat listrik. Saluran transmisi tegangan tinggi

mempunyai tegangan 70kV, 150kV, atau 500kV. Khusus untuk tegangan 500kV dalam praktek saat

ini disebut sebagai tegangan ekstra tinggi. Setelah tenaga listrik disalurkan, maka sampailah tegangan

listrik ke gardu induk (G1), lalu diturunkan tegangannya menggunakan transformator step-down

menjadi tegangan menengah yang juga disebut sebagai tegangan distribusi primer. Kecenderungan

saat ini menunjukan bahwa tegangan distribusi primer PLN yang berkembang adalah tegangan 20kV.

Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer atau jaringan Tegangan Menengah

(JTM), maka tenaga listrik kemudian diturunkan lagi tegangannya dalam gardu-gardu distribusi

menjadi tegangan rendah, yaitu tegangan 380/220 volt, lalu disalurkan melalui jaringan Tegangan

Rendah (JTR) ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) PLN. Pelanggan-pelanggan dengan daya

tersambung besar tidak dapat dihubungkan pada Jaringan Tegangan Rendah, melainkan dihubungkan

10 

 

langsung pada jaringan tegangan menengah, bahkan ada pula pelanggan yang terhubung pada

jaringan transmisi, tergantung dari besarnya daya tersambung. Setelah melalui jaringan Tegangan

menengah, jaringan tegangan rendah dan sambungan Rumah (SR), maka tenaga listrik selanjutnya

melalui alat pembatas daya dan kWh meter. Rekening listrik pelanggan tergantung pada besarnya

daya tersambung serta pemakaian kWh nya. Setelah melalui kWh meter, tenaga listrik lalu memasuki

instalasi rumah,yaitu instalasi milik pelanggan. Instalasi PLN umumnya hanya sampai pada kWh

meter, sesudah kWh meter instalasi listrik umumnya adalah instalasi milik pelanggan. Dalam instalasi

pelanggan, tenaga listrik langsung masuk ke alat-alat listrik milik pelanggan seperti lampu, kulkas,

televisi, dam lain-lain. Pada skripsi ini hanya akan dibahas pada bagian sistem transmisi tenaga listrik

(Joko, Montario, & Zamrudi, 2010).

1.2 Economic Dispatch

Operasi ekonomis yang bertujuan untuk mendapatkan suatu keuntungan atas modal yang

diinvestasikan sangat penting dalam sistem tenaga. Operasi ekonomis dalam bentuk penyaluran dan

pembangkitan daya listrik melewati dua trafo daya memiliki sebuah komponen. Komponen yang

berhubungan dengan adanya rugi-rugi daya saat penyaluran daya ke beban. Pada pengoperasian

tenaga listrik selalu dilakukan pembagian pembebanan pada pembangkit listrik yang akan mensuplai

beban. Dalam pembagian pembebanan ini rugi-rugi transmisi seringkali diabaikan untuk

menyederhanakan dan mempercepat perhitungan. Dampaknya adalah hasil pembagian beban yang

didapat belum optimal, karena ada kemungkinan pembangkit yang menghasilkan daya yang murah

akan membangkitkan daya yang besar tetapi letaknya jauh dari beban sehingga akan menyebabkan

rugi-rugi daya yang besar di saluran. Economic dispatch (ED) adalah masalah yang penting dalam

pengoperasian system tenaga listrik. Dalam ED ditentukan pembagian beban yang optimal diantara

unit-unit pembangkit yang beroperasi setiap saat terjadi perubahan beban sehingga diperoleh total

biaya operasi yang minimum dengan tetap memperhatikan batas-batas teknis dan operasional yaitu

11 

 

pembangkitan minimum dan maksimum setiap trafo distribusi dan permintaan beban serta rugi-rugi

transmisi. (FERC Staff, 2005)

1.3 Pembangkit Tenaga Listrik

Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan

membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU, PLTN, PLTA, dan lain-

lain. Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah

energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan pembangkit

listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat

bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik dan diteruskan melalui trafo distribusi sampai ke

perumahan-perumahan kecil (Joko, Montario, & Zamrudi, 2010).

1.4 Sistim Distribusi Tegangan Listrik

Awalnya tenaga listrik dihasilkan di pusat – pusat pembangkit listrik seperti PLTA, PLTU,

PLTG, PLTGU, PLTP dan PLTD dengan tegangan yang biasanya merupakan tegangan menengah 20

kV. Pada umumnya pusat pembangkit tenaga listrik berada jauh dari pengguna tenaga listrik, Untuk

mentransmisikan tenaga listrik dari pembangkit ini, maka diperlukan penggunaan saluran tegangan

tinggi 150/70 kV (STT), atau saluran tegangan ekstra tinggi 500 kV (STET).

Tegangan yang lebih tinggi ini diperoleh dengan transformator penaik tegangan (step up

transformator). Pemakaian tegangan tinggi ini diperlukan untuk berbagai alasan efisiensi, antara lain,

penggunaan penampang penghantar menjadi efisien, karena arus yang mengalir akan menjadi lebih

kecil, ketika tegangan tinggi diterapkan. Setelah saluran transmisi mendekati pusat pemakaian tenaga

listrik, yang dapat merupakan suatu daerah industri atau suatu kota, tegangan melalui gardu induk

(GI) diturunkan menjadi tegangan menengah (TM) 20kV.

12 

 

Setiap GI sesungguhnya merupakan Pusat Beban untuk suatu daerah pelanggan tertentu,

bebannya berubah-rubah sepanjang waktu sehingga daya yang dibangkitkan dalam pusat-pusat Listrik

harus selalu berubah. Perubahan daya yang dilakukan di pusat pembangkit ini bertujuan untuk

mempertahankan tenaga listrik tetap pada frekuensi 60 Hz. Proses perubahan ini dikoordinasikan

dengan Pusat Pengaturan Beban (P3B). Tegangan menengah dari GI ini melalui saluran distribusi

primer disalurkan ke gardu – gardu distribusi (GD) atau pemakai tegangan menengah. Dari saluran

distribusi primer, tegangan menengah (TM) diturunkan menjadi tegangan rendah (TR) 220/380 V

melalui gardu distribusi (GD). Tegangan rendah dari gardu distribusi disalurkan melalui saluran

tegangan rendah ke konsumen tegangan rendah menggunakan trafo-trafo distribusi.

1.5 Trafo

Trafo merupakan suatu peralatan listrik statis, yang merubah energi listrik dari tingkat tegangan yang

satu ke tingkat tegangan yang lain. Adanya alat ini memungkinkan untuk menghasilkan energi listrik

pada tegangan yang relatif rendah dan mentransmisikannya pada tegangan tinggi dan arus yang

rendah, sehingga akan mengurangi kehilangan jaringan dan digunakan pada tegangan yang aman.

Trafo terdiri dari dua atau lebih kumparan yang listriknya terisolasi namun kemagnetannya

tersambungkan. Kumparan primernya dihubungkan ke sumber daya dan kumparansekundernya

dihubungkan ke beban. Keistimewaan trafo adalah:

-Turn’s ratio : merupakan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder yang

menyala dan jumlah kumparan primer yang menyala.

-Tegangan sekunder : tegangan primer d ikalikan turn’s ratio.

-Ampere-turns : dihitung dengan mengalikan arus dalam kumpara n dengan jumlah

nyala. Ampere-turns primer setara dengan ampere-turns sekunder.

-Pengaturan tegangan trafo: persentase kenaikan tegangan dari beban penuh ke tanpa beban.

Pengelompokan Trafo :

13 

 

Pada tabel 2.1 dijelaskan bahwa trafo terbagi menjadi beberapa jenis berdasarkan tegangan yang

masuk, pengoperasian, lokasi , dan hubungannya.

Tabel 2.1 Tabel Kriteria Trafo

1.6 Metode Taguchi

Metode Taguchi dicetuskan oleh Dr. Genichi Taguchi saat mendapatkan tugas untuk

memperbaiki sistem telekomunikasi di Jepang. Metode ini merupakan metodologi baru dalam bidang

teknik yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses serta dalam dapat menekan

biaya dan resources seminimal mungkin. Jika distribusi listrik tidak bersumber pada generator yang

tidak menggunakan bahan bakar maka atau kita bisa sebut melewati trafo-trafo daya, maka rugi-rugi

transmisi = 0. Biaya pembangkitan yang utama adalah biaya bahan bakar. Fungsi biaya untuk

masing-masing unit pembangkit adalah :

(1)

I = masing-masing unit pembangkit,

ai, bi dan ci = koefisien biaya bahan bakar dari unit i,

14 

 

Pi = daya yang ditentukan untuk unit i

Total biaya yang diminimumkan dalam ED adalah :

(2)

J = total biaya bahan bakar,

Fi = biaya bahan bakar unit i,

Pi = pembangkitan dari unit i,

N = jumlah unit pembangkit

Jumlah semua daya yang dibangkitkan harus sama dengan total permintaan beban

ditambah total rugi-rugi transmisi, sesuai persamaan :

(3)

Pi = pembangkitan dari unit i,

PD = total permintaan beban,

PL = rugi-rugi transmisi,

N = jumlah unit pembangkit

Batas operasional untuk unit i diberikan oleh pertidaksamaan:

Pi, min �Pi �Pi, max , (4)

Pi = pembangkitan dari unit i,

Pi (min) dan Pi(max)= pembangkitan minimum dan maksimum dari unit i

Metoda Taguchi adalah metode yang digunakan untuk optimisasi ED dengan memperhitungkan

rugi-rugi transmisi adalah Metoda Taguchi yang menggunakan orthogonal arrays untuk menentukan

karakteristik fungsi biaya. Fungsi biaya total diberikan berdasarkan pada Persamaan (2), dengan Fi (Pi)

adalah fungsi biaya sesuai dengan Persamaan (1). Tujuan dari Metoda Taguchi adalah untuk memperoleh

15 

 

vektor daya P = [ P1, P2, …..PN ] sehingga fungsi biaya total pada Persamaan (2) menjadi minimum dan

memenuhi batas-batas pada Persamaan (3) dan Persamaan (4). Apabila batas dari masing-masing unit

trafo ditributif diketahui, maka Metoda Taguchi dapat digunakan untuk memperoleh fungsi biaya bakar

total J pada Persamaan (2) yang minimum. Kemudian fungsi biaya total J minimum yang diperoleh

dipilih sebagai fungsi biaya untuk menyelesaikan masalah ED dengan Metoda Taguchi. Jumlah faktor

yang dipilih ditentukan berdasarkan jumlah N unit pembangkit yang beroperasi.

Pertama akan dirumuskan vektor baru [ 1, …., N ] sebagai faktor-faktor yang akan dioptimisasi

dengan Metoda Taguchi untuk menggantikan vektor [ P1, …..PN ]. Masing masing i dengan i =

1,….,N, memberikan kontribusi pada total permintaan beban PD, sehingga fungsi biaya untuk setiap

iterasi k dapat ditulis sebagai :

Jk = F1 (P1) + F2 (P2) + … + FN (PN) ,

Jk = total biaya bahan bakar untuk iterasi k,

FN (PN) = biaya bahan bakar untuk unit N

Pi = pembangkitan dari unit i,

Jika hasil dari rugi-rugi transmisi dan rugi biaya sudah diketahui maka masuk ke persamaan

rumus taguchi untuk menghitung rugi daya yang dikeluarkan dengan menggunakan rumus sebagai berikut

:

P(loss)=PT[B]P + BoTP + Boo

Dimana :

Ploss = Jumlah pembebanan daya yang terbuang percuma

P = matriks daya (daya dibuat 0, hanya untuk perhitungan matriks)

[B] = matriks tetapan taguchi =

PT = matriks transformasi dari P

16 

 

BoTP = rugi-rugi bahan bakar (dikarenakan melewati trafo daya yang tidak memerlukan bahan

bakar maka BoTP dianggap 0 )

Boo = Rugi-rugi transmisi

Yang dapat diturunkan menjadi :

Dan dapat dimasukkan ke dalam rumus taguchi untuk mendapatkan hasil daya optimasi yang dibutuhkan

seperti berikut :

Dimana :

P(optimal) = Daya optimal setelah dikurangi rugi-rugi

1.7 System Development Life Cycle (SDLC)

System development life cycle atau SDLC merupakan siklus pengembangan sistem. SDLC

berfungsi untuk menggambarkan tahapan utama dan langkah dalam pengembangan sistem. Secara garis

besar tahapan dibagi menjadi empat kegiatan utama, yaitu analisis, desain, impelemtasi, dan perawatan.

Software yang dikembangkan berdasarkan SDLC akan menghasilkan sistem dengan kualitas yang tinggi,

memenuhi harapan penggunanya, tepat dalam waktu dan biaya, bekerja dengan efektif dan efisien dalam

infrastruktur teknologi informasi yang ada atau yang direncanakan, serta murah dalam perawatan dan

pengembangan lebih lanjut (Roger S. Pressman, 2005).

SDLC memiliki banyak bentuk model, salah satu yang terkenal dan sering dipakai adalah model

waterfall. Sesuai dengan namanya waterfall (air terjun), bentuk diagram prosesnya mirip dengan air

terjun yang bertingkat seperti yang terdapat pada gambar 2.2.

17 

 

Gambar 2.2 alur waterfall model

Penjelasan tahapan-tahapan model waterfall adalah sebagai berikut :

1. Perancangan Sistem (System Engineering)

Perancangan sistem sangat diperlukan, karena piranti lunak biasanya merupakan bagian

dari suatu sistem yang lebih besar. Pembuatan sebuah piranti lunak dapat dimulai dengan melihat

dan mencari apa yang dibutuhkan oleh sistem. Dari kebutuhan sistem tersebut akan diterapkan

kedalam piranti lunak yang dibuat.

2. Analisa Kebutuhan Piranti Lunak (Software Requirement Analysis)

Merupakan proses pengumpulan kebutuhan piranti lunak. Untuk memahami dasar dari

program yang akan dibuat, seorang analisis harus mengetahui ruang lingkup informasi, fungsi-

fungsi yang dibutuhkan, kemampuan kinerja yang ingin dihasilkan dan perancangan antarmuka

pemakai piranti lunak tersebut.

3. Perancangan (Design)

Perancangan piranti lunak merupakan proses bertahap yang memfokuskan pada empat

bagian penting, yaitu: Struktur data, arsitektur piranti lunak, detil prosedur, dan karakteristik

antar muka pemakai.

4. Pengkodean (Coding)

Pengkodean piranti lunak merupakan proses penulisan bahasa program agar piranti lunak

tersebut dapat dijalankan oleh mesin.

18 

 

5. Pengujian (Testing)

Proses ini akan menguji kode program yang telah dibuat dengan memfokuskan pada

bagian dalam piranti lunak. Tujuannya untuk memastikan bahwa semua pernyataan telah diuji

dan memastikan juga bahwa input yang digunakan akan menghasilkan output yang sesuai. Pada

tahap ini pengujian ini dibagi menjadi dua bagian, pengujian internal dan pengujian eksternal.

Pengujian internal bertujuan menggambarkan bahwa semua statement sudah dilakukan

pengujian, sedangkan pengujian eksternal bertujuan untuk menemukan kesalahan serta

memastikan output yang dihasilkan sesuai dengan yang diharapkan.

6. Pemeliharaan (Maintenance)

Proses ini dilakukan setelah piranti lunak telah digunakan oleh pemakai atau konsumen.

Perubahan akan dilakukan jika terdapat kesalahan, oleh karena itu piranti lunak harus

disesuaikan lagi untuk menampung perubahan kebutuhan yang diinginkan konsumen.

1.8 Perancangan Basis Data

Basis data atau database menurut Connolly (2002,p14) adalah kumpulan data yang dihubungkan

secara bersama-sama, dan gambaran dari data yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan informasi dari

suatu organisasi. Berbeda dengan sistem file yang menyimpan data secara terpisah, data pada basis data

tersimpan secara terintegrasi. Basis data bukan menjadi milik dari suatu departemen tetapi sebagai sumber

daya perusahaan yang dapat digunakan bersama.

Banyak terdapat aplikasi yang mengatur manajemen basis data, diantaranya SQL dan Micorosft

Access. Ada kalanya suatu program aplikasi memerlukan basis data untuk mendukungnya. Basis data

diperlukan jika data yang dimiliki terlalu banyak jumlahnya, atau apabila pengguna ingin melakukan

fungsi menambahkan, mengubah, atau menghapus data yang akan digunakan dalam menjalankan

program aplikasi.

19 

 

1.9 Unified Modelling Language (UML)

1.9.1 Definisi UML

Unified Modelling Language (UML) adalah sebuah “bahasa yang telah” menjadi standar dalam

industri untuk visualisasi, merancang dan mendokumentasikan sistem piranti lunak. UML menawarkan

sebuah standar untuk merancang model sebuah system (Romi Satria Wahono, 2003).

Dalam UML terdapat beberapa diagram yang dapat digunakan sebagai penggambaran dari sistem

aplikasi yang dibuat seperti , use case diagram,dan class diagram.

1.9.2 Sequence Diagram

Sequence diaram menggambarkan interaksi antar objek didalam dan disekitar sistem (termasuk

pengguna, display, dan sebagainya) berupa message yang digambarkan terhadap waktu. Sequence

diagram terdiri atas dimensi vertical (waktu) dan dimensi horizontal (objek-objek yang terkait) (Romi

Satria Wahono, 2003).

Sequence diagram biasa digunakan untuk menggambarkan skenario atau rangkaian langkah-

langkah yang dilakukan sebagai respons dari sebuah event untuk menghasilkan output tertentu. Diawali

dari apa yang men-trigger aktivitas tersebut, proses dan perubahan apa saja yang terjadi secara internal

dan output apa yang dihasilkan seperti pada gambar 2.3.

20 

 

Gambar 2.3 Contoh Sequence diagram

1.9.3 Use Case Diagram

Use case diagram menggambarkan fungsionalitas yang diharapkan dari sebuah sistem. Yang

ditekankan adalah “apa” yang diperbuat sistem, dan bukan “bagaimana”. Sebuah use case

merepresentasikan sebuah interaksi antara aktor dengan system (Romi Satria Wahono, 2003).

Use case diagram dapat sangat membantu bila kita sedang menyusun requirement sebuah sistem,

mengkomunikasikan rancangan dengan klien, dan merancang test case untuk semua feature yang ada

pada sistem seperti yang digambarkan pada gambar 2.4.

21 

 

Gambar 2.4 Contoh use case diagram

1.10 Visual Basic

Bahasa Visual Basic adalah salah satu diantara sekian banyak bahasa pemrograman yang cukup

banyak digunakan oleh para programmer. Visual Basic adalah bahasa pemrograman visual dengan dasar

pemrograman bahasa Basic. Bahasa BASIC (Beginner's All-purpose Sybolic Instruction Code)

dikembangkan pertama kali pada awal 1950-an. Sementara bahasa Visual Basic, yang merupakan

pengembangan bahasa basic dikembangkan pertama kali oleh Microsoft pada tahun 1991.

Visual Basic ini merupakan salah satu Development Tool yaitu alat bantu yang dapat digunakan

untuk membuat berbagai macam program komputer, khususnya yang berbasis windows. Pembuatan

aplikasi dengan menggunakan bahasa Visual Basic dimulai dengan memperkirakan kebutuhan, kemudian

merancang tampilan program yang diikuti dengan pembuatan kode program tersebut. Tampilan awal pada

visual basic ditampilkan seperti pada gambar 2.5.

22 

 

Gambar 2.5 Contoh Tampilan Awal Visual Basic