Embed Size (px)
Citation preview
SKRIPSI
OPTIMASI PENEMPATAN RECLOSER UNTUK
MENINGKATKAN KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI
PADA PENYULANG LEMBONGAN MENGGUNAKAN
METODE KOMBINASI LOGIKA FUZZY DENGAN
ALGORITMA GENETIKA
I MADE YOGI LESMANA PUTRA
NIM. 1104405003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2015
i
SKRIPSI
OPTIMASI PENEMPATAN RECLOSER UNTUK
MENINGKATKAN KEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI
PADA PENYULANG LEMBONGAN MENGGUNAKAN
METODE KOMBINASI LOGIKA FUZZY DENGAN
ALGORITMA GENETIKA
I MADE YOGI LESMANA PUTRA
NIM. 1104405003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2015
ii
OPTIMASI PENEMPATAN RECLOSER UNTUK MEMPERBAIKIKEANDALAN SISTEM DISTRIBUSI PADA PENYULANGLEMBONGAN MENGGUNAKAN METODE KOMBINASI
LOGIKA FUZZY DENGAN ALGORITMA GENETIKA
Tugas Akhir Ini Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1
(Starata1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
I MADE YOGI LESMANA PUTRA
NIM 1104405003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2015
iii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : I Made Yogi Lesmana Putra
NIM : 1104405003
Tanda Tangan :
Tanggal : 10 Desember 2015
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa
karena atas rahmat-Nya penyusunan usulan tugas akhir dengan judul “Optimasi
Penempatan Recloser untuk Memperbaiki Keandalan Sistem Distribusi pada
Penyulang Lembongan Menggunakan Metode Kombinasi Logika Fuzzy
dengan Algoritma Genetika” ini akhirnya dapat terselesaikan. Berbagai
tantangan dan hambatan yang sulit telah dihadapi penulis selama proses
pembuatan usulan tugas akhir ini, namun semua itu berhasil dilewati berkat
adanya dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini izinkan penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST., M.Engs.Sc., Ph.D selaku ketua jurusan
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3. Ibu Prof. Ir. Rukmi Sari Hartati, MT., Ph.D. sebagai Dosen Pembimbing I
dan sebagai Pembimbing Akademik yang selalu memberikan petunjuk,
bimbingan serta dukungan moral kepada penulis selama perkuliahan di
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Udayana.
4. Bapak Ir. Putu Arya Mertasana, M.Si., MT. sebagai Dosen Pembimbing II
yang telah banyak memberikan tuntunan dalam penyusunan tugas akhir/
skripsi.
5. Bapak Widyadi Setiawan, ST., MT., I Putu Adinata Mas Pratama, ST.dan
Ni Putu Puniari Eka Putri, S.Si. yang telah membantu penulis dalam
pembuatan program.
6. Bapak I Made Panca Karyawan dan I Nyoman Surya Nuriana dari PT.
PLN (Persero) Area Bali Timur yang telah membantu dalam memberikan
informasi dan data-data dalam penyusunan tugas akhir/skripsi ini.
7. Yang tercinta orang tua, saudara dan semua keluarga besar yang selalu
memberikan dukungan, semangat dan kasih sayang yang tak terhingga.
vi
8. Ni Putu Santika Dewi, S.Psi. yang selalu setia mendampingi penulis di saat
senang maupun duka.
9. Rekan–rekan mahasiswa angkatan 2011 Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Udayana yang selalu menghibur selama perkuliahan dan
memberikan semangat dalam penyusunan tugas akhir/skripsi dan .
10. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu – persatu atas bantuan
dan saran yang diberikan sehingga tugas akhir ini bisa selesai tepat pada
waktunya.
Penulis menyadari bahwa usulan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itusegala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat
diharapkan demi kesempurnaanpenulisan di masa yang akan datang. Semoga Ida
Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan YangMaha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantupelaksanaan dan penyelesaian usulan
tugas akhir ini.
Bukit Jimbaran, 2015
Penulis
vii
ABSTRAK
Sistem kelistrikan Nusa Penida atau Tiga Nusa disuplai oleh PLTD
Kutampi yang keluarannya langsung ke sistem distribusi 20 kV. Penyulang
Lembongan melintasi tiga pulau yaitu Pulau Nusa Penida, Pulau Ceningan dan
Pulau Lembongan membutuhkan nilai keandalan yang sesuai standar yaitu nilai
SAIFI 3 kali/pelanggan/tahun dan nilai SAIDI 2,5 jam/pelanggan/tahun. Nilai
keandalan pada penyulang Lembongan pada tahun 2014 dengan SAIFI 76
kali/pelanggan/tahun dan SAIDI 95,85 jam/pelanggan/tahun tidak sesuai dengan
standar yang berlaku. Nilai keandalan tersebut dapat diperbaiki salah satunya
dengan menambahkan sebuah recloser.
Meletakan recloser tidak boleh pada sembarang titik harus
mempertimbangkan panjang penyulang dan jumlah pelanggan. Untuk
mendapatkan letak recloser yang optimal digunakan metode gabungan logika
fuzzy dengan optimasi menggunakan algoritma. Fungsi dari logika fuzzy untuk
memperkecil daerah yang dioptimasi sehingga hasil dari optimasi lebih efisien.
Optimasi menggunakan algoritma genetika bertujuan untuk mendapatkan letak
recloser dengan memninimalkan nilai SAIDI dan SAIFI.
Hasil dari optimasi menggunakan algoritma genetika adalah mendapat
letak recloser yang paling optimal berada diantara grup 4 dan 5. Nilai fitness
tertinggi mencapai 3,9639 dengan nilai SAIDI 0,0697 dan SAIFI 0,0962 nilai ini
didapat dari 500 kali generasi dengan tingkat pindah silang 0,9 dan probabilitas
mutasi 0,05. Jika dibandingkan dengan nilai keandalan dalam perhitungan
sebelum dilakukan optimasi dengan algoritma genetika yaitu SAIFI 1,102 dan
SAIDI 1,635, nilai keandalan setelah dilkakukan optimasi lebih kecil daripada
nilai dalam perhitungan manual.
Kata Kunci: Recloser, Logika Fuzzy, Algoritma Genetika.
viii
ABSTRACT
Nusa Penida electrical system or Tiga Nusa supplied by PLTD Kutampi
are output directly to the 20 kV distribution system. Lembongan feeders across
three of the islands of Nusa Penida Island, Lembongan Island, and Ceningan
Island requires a standard value corresponding reliability value SAIFI 3
times/customers/year and the value of SAIDI 2.5 hours/customer/year. The value
of reliability in feeder Lembongan in 2014 with SAIFI 76 times/customers/year
and SAIDI 95.85 hours/customer/year is not in accordance with the applicable
standards. The reliability values can be corrected either by adding a Recloser.
Recloser should not be put at any point should consider the feeder
length and number of customers. To obtain optimal layout Recloser used the
combined method with fuzzy logic and optimization using genetic algorithms. The
function of the fuzzy logic optimized to minimize the area so that the results of the
optimization more efficient. Optimization using genetic algorithms aim to get the
location of Recloser with minimize value of SAIDI and SAIFI.
Results of the optimization using genetic algorithm is to get the most
optimal location Recloser is between Group 4 and 5. The highest fitness value
reached 3.9639 at 0.0697 and SAIFI at 0.0697 SAIDI value of 0.0962 is obtained
from the value of 500 times the generation level crossovers 0,9 and mutation
probability of 0.05. When compared with the value of reliability in the calculation
prior to optimization with a genetic algorithm , namely SAIFI 1,102 and SAIDI
1,635 , the value of reliability after optimization is smaller than the value in the
manual calculation .
Key Kords: Recloser, Fuzzy Logic, Genetic Algorithms.
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL................................................................................................ i
LEMBAR PRASYARAT .................................................................................... ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................. iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iv
KATA PENGHANTAR....................................................................................... v
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR............................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR SINGKATAN...................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang................................................................................................ 1
1.2 RumusanMasalah............................................................................................ 3
1.3 TujuanPenelitian............................................................................................. 3
1.4 ManfaatPenelitian........................................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah ............................................................................................. 3
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir .......................................................................................... 5
2.2 Tinjauan Pustaka............................................................................................. 6
2.2.1 Sistem Tenaga Listrik ............................................................................ 6
2.2.1.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik.............................................. 7
2.2.1.2 Konfigurasi Sistem Jaringan Distribusi Tenaga Listrik ........... 7
2.2.1.3 Jaringan Distribusi Tipe Radial................................................ 7
2.2.2 Keandalan Sistem Tenaga Listrik.......................................................... 8
x
2.2.2.1 Pengaplikasian Konsep Keandalan pada Sistem Distribusi
Tenaga Listrik .......................................................................... 9
2.2.2.2 Laju Kegagalan (failure rate)................................................... 9
2.2.2.3 Konsep Kurva Bathtub............................................................. 10
2.2.2.4 Sistem Seri (Radial) ................................................................. 11
2.2.2.5 Komponen-Kompenen Sistem dalam Menganalisis Keandalan 12
2.2.2.6 Indeks Keandalan ..................................................................... 13
2.2.3 Fuzzy Logic............................................................................................ 14
2.2.3.1 Pengertian Fuzzy Logic ............................................................ 14
2.2.3.2 Himpunan Fuzzy ...................................................................... 16
2.2.3.3 Fungsi Keanggotaan (Membership Function).......................... 16
2.2.3.4 Cara Kerja Logika Fuzzy.......................................................... 19
2.2.4 Algoritma Genetika ............................................................................... 22
2.2.4.1 Dasar Algoritma Genetika........................................................ 22
2.2.4.2 Komponen Utama Algoritma Genetika ................................... 24
2.2.5 Penerapan Logika Fuzzy dan Algoritma Genetika pada Optimasi
Penempatan Recloser............................................................................. 31
2.2.5.1 Penerapan Logika Fuzzy .......................................................... 31
2.2.5.2 Penerapan Algoritma Genetika ................................................ 36
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian......................................................................... 40
3.2 Data................................................................................................................. 40
3.2.1 Sumber data ........................................................................................... 40
3.2.2 Jenis data................................................................................................ 40
3.3 Alur Analisis................................................................................................... 40
3.4 Langkah Penelitian ......................................................................................... 41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Gambaran Umum Sistem Jaringan Distribusi Penyulang Lembongan .......... 44
4.1.1 Data-data Sistem Jaringan Distribusi Penyulang Lembongan .............. 44
xi
4.1.2 Singgle Line Diagram Penyulang Lembongan ...................................... 45
4.1.3 Data Panjang Saluran Penyulang Lembongan....................................... 46
4.1.4 Data Pelanggan Penyulang Lembongan ................................................ 48
4.2 Keandalan Distribusi Penyulang Lembongan ................................................ 51
4.3 Proses Fuzzy pada MATLAB ......................................................................... 55
4.3.1 Membership function Editor pada MATLAB ....................................... 57
4.3.2 Rule Editor............................................................................................. 58
4.3.3 Rule Viewer Proses................................................................................ 59
4.4 Proses Algoritma Genetika pada MATLAB .................................................. 60
4.4.1 Inisialisasi Populasi ............................................................................... 62
4.4.2 Dekode Kromosom................................................................................ 63
4.4.3 Evaluasi Individu................................................................................... 64
4.4.4 Linear fitness rangking .......................................................................... 65
4.4.5 Roulette wheel........................................................................................ 66
4.4.6 Pindah Silang......................................................................................... 67
4.4.7 Mutasi .................................................................................................... 68
4.4.8 Hasil Optimasi Algoritma Genetika ...................................................... 69
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Simpulan......................................................................................................... 71
5.2 Saran ............................................................................................................... 71
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 72
LAMPIRAN.......................................................................................................... 73
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jaringan Distribusi Sistem Radial................................................. 8
Gambar 2.2 Kurva Bathtub Laju Kegagalan .................................................... 11
Gambar 2.3 Skematik Sistem Jaringan Seri ..................................................... 11
Gambar 2.4 Contoh Pemetaan Input-Output pada Fuzzy Logic ....................... 14
Gambar 2.5 Representasi Linier Naik .............................................................. 17
Gambar 2.6 Representasi Linear Turun............................................................ 18
Gambar 2.7 Kurva Segitiga .............................................................................. 18
Gambar 2.8 Diagram Blok Fuzzy Infereces ..................................................... 19
Gambar 2.9 Diagram Blok Mesin Inferensi ..................................................... 20
Gambar 2.10 Diagram Blok Proses Rules Defuzzyfikasi.................................... 21
Gambar 2.11 Visualisasi Gen, Allele, Kromosom, Individu, dan Populasi
Pada Algoritma Genetika.............................................................. 23
Gambar 2.12 Siklus Algoritma Genetika oleh David Goldberg......................... 24
Gambar 2.13 Roulette wheel............................................................................... 26
Gambar 2.14 Seleksi Sebelum Dirangking ........................................................ 27
Gambar 2.15 Seleksi Sesudah Dirangking ......................................................... 27
Gambar 2.16 Fungsi Keanggotaan Variabel Pelangganx................................... 31
Gambar 2.17 Fungsi Keanggotaan Variabel Pelanggany................................... 32
Gambar 2.18 Fungsi Keanggotaan Variabel Nilaikandidat................................ 32
Gambar 2.19 Aturan-aturan pada Basis Pengetahuan Fuzzy.............................. 34
Gambar 2.20 Proses Defuzzyfikasi Metode Titik Tengah pada Software
MATLAB ..................................................................................... 36
Gambar 3.1 Alur Penelitian Tugas Akhir......................................................... 43
Gambar 4.1 Singgle Line Penyulang Lembongan ............................................ 45
Gambar 4.2 Pembagian Grup Pada Penyulang Lembongan ............................ 46
Gambar 4.3 Tampilan Awal Software MATLAB ............................................ 56
Gambar 4.4 Tampilan FIS Editor pada Software MATLAB ........................... 56
Gambar 4.5 Membership Function Editor pada Software MATLAB.............. 57
Gambar 4.6 Rule Editor pada Software MATLAB.......................................... 58
xiii
Gambar 4.7 Rule Viewer pada Software MATLAB......................................... 59
Gambar 4.8 Tampilan Comand Window dan Workspace pada MATLAB ...... 60
Gambar 4.9 Kode Program Inisialisasi Populasi.............................................. 62
Gambar 4.10 Kode Program Dekode Kromosom .............................................. 63
Gambar 4.11 Kode Program Evaluasi Individu ................................................. 64
Gambar 4.12 Kode Program Elitisme ................................................................ 65
Gambar 4.13 Kode Program Linear Fitness Rangking ...................................... 66
Gambar 4.14 Kode Program Roulette Wheel ..................................................... 67
Gambar 4.15 Kode Program Pidah Silang ......................................................... 68
Gambar 4.16 Kode Program Mutasi................................................................... 69
Gambar 4.17 Letak Recloser Paling Optimal..................................................... 70
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Rule Pada Mesin Inferensi ................................................................ 35
Tabel 4.1 Rincian Panjang Saluran Grup 1 ....................................................... 46
Tabel 4.2 Rincian Panjang Saluran Grup 2 ....................................................... 46
Tabel 4.3 Rincian Panjang Saluran Grup 3 ....................................................... 47
Tabel 4.4 Rincian Panjang Saluran Grup 4 ....................................................... 47
Tabel 4.5 Rincian Panjang Saluran Grup 5 ....................................................... 47
Tabel 4.6 Rincian Panjang Saluran Grup 6 ....................................................... 47
Tabel 4.7 Rincian Panjang Saluran Grup 7 ....................................................... 48
Tabel 4.8 Rincian Panjang Saluran Grup 8 ....................................................... 48
Tabel 4.9 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 1........................................... 49
Tabel 4.10 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 2........................................... 49
Tabel 4.11 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 3........................................... 49
Tabel 4.12 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 4........................................... 50
Tabel 4.13 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 5........................................... 50
Tabel 4.14 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 6........................................... 50
Tabel 4.15 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 7........................................... 50
Tabel 4.16 Rincian Data Pelanggan Saluran Grup 8........................................... 51
Tabel 4.17 Perhitungan λ dan U Grup 1.............................................................. 52
Tabel 4.18 Data λ dan r Peralatan Menurut SPLN.............................................. 52
Tabel 4.19 Data λ dan SUTM Menurut SPLN.................................................... 52
Tabel 4.20 Nilai λ dan U pada Grup 1 ................................................................ 53
Tabel 4.20 Nilai λ x Pelanggan dan U x Pelanggan pada Grup 1 ....................... 53
Tabel 4.21 Nilai Keandalan Penyulang Lembongan........................................... 54
Tabel 4.22 Hasil Proses Fuzzy pada MATLAB .................................................. 59
Tabel 4.23 Nilai Load Point pada Penyulang Lembongan ................................. 61
Tabel 4.24 Hasil Running Program Algoritma Genetika .................................... 69
xv
DAFTAR SINGKATAN
CB = Circuit Breaker
FIS = Fuzzy Inference System
GH = Gardu Induk
GI = Gardu Induk
kV = Kilo Volt
kVA = Kilo Volt Ampere
MATLAB = Matrix Laboratory
LFR = Linier Fitness Rangking
LBS = Load Breaking Switch
PLN = Perusahaan Listrik Negara
PLTD = Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
SAIDI = System Average Interruption Duration Index
SAIFI = System Average Interruption Frequency Index
SUTM = Saluran Udara Tegangan Menegah
SKBT = Saluran Kabel Bawah Tanah
WCS = World Class Service
V = Volt
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Singgle Line Jaringan Tiga Nusa Tahun 2015 ......................... 73
Lampiran 2 : Data Gardu Distribusi PLN Nusa Penida Penyulang
Lembongan pada Tahun 2015.................................................. 74
Lampiran 3 : Data Panjang Saluran Penyulang Lembongan Tahun 2015..... 76
Lampiran 4 : Perhitungan λ dan U Grup 1 .................................................... 78
Lampiran 5 : Perhitungan λ dan U Grup 2 .................................................... 80
Lampiran 6 : Perhitungan λ dan U Grup 3 .................................................... 86
Lampiran 7 : Perhitungan λ dan U Grup 4 .................................................... 87
Lampiran 8 : Perhitungan λ dan U Grup 5 .................................................... 89
Lampiran 9 : Perhitungan λ dan U Grup 6 .................................................... 91
Lampiran 10 : Perhitungan λ dan U Grup 7 .................................................... 92
Lampiran 11 : Perhitungan λ dan U Grup 8 .................................................... 95
Lampiran 12 : Data Nilai Load Point Pada Penyulang Lembongan................ 97
Lampiran 13 : Kode Program Optimasi Penempatan Recloser dengan
Algoritma Genetika.................................................................. 99
Lampiran 14 : Kode Program Optimasi Inisialisasi Populasi.......................... 102
Lampiran 15 : Kode Program Dekode Kromosom.......................................... 103
Lampiran 16 : Kode Program Optimasi Inisialisasi Populasi.......................... 104
Lampiran 17 : Kode Program Linear Fitness Rangking.................................. 107
Lampiran 18 : Kode Program Roulette Wheel ................................................. 108
Lampiran 19 : Kode Program Pindah Silang ................................................... 109
Lampiran 20 : Kode Program Mutasi .............................................................. 110
Lampiran 21: Hasil Program Algoritma Genetika.......................................... 111
