ED Presentation
-
Upload
icha-monice -
Category
Documents
-
view
20 -
download
0
Transcript of ED Presentation
ECONOMIC DISPATCH DENGAN MENGGUNAKAN CHAOTIC ANT SWARM OPTIMIZATION (CASO)
Presented by:Efrita Arfah Zuliari and Imam Robandi
Research Group on Power System Operation and ControlDepartment of Electrical Engineering, Sepuluh Nopember Institute of Technology
I. PENDAHULUANI. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Permasalahan umum yang dihadapi pengoperasian sistem tenaga listrik adalah bagaimana menghasilkan daya output secara optimal dengan meminimisasi biaya pengoperasian. Tingkat kebutuhan energi listrik semakin meningkat mengakibatkan biaya operasi pada sisi pembangkit bertambah tinggi. Untuk melayani kebutuhan energi, mesin-mesin pembangkit yang terhubung dalam suatu jaring sistem tenaga listrik, memerlukan suatu fungsi yang mampu meminimisasibiaya pembangkit yang diakibatkan oleh kebutuhan energi yang berubah tiap periode waktu.
2. Tinjauan Pustaka
Sudah banyak metode optimisasi matematis yang dikembangkan untukmenyelesaikan permasalahan optimisasi economic dispatch (ED), seperti metode gradient method [1], linier prog-ramming algorithm [2]. Untuk menyelesaikan masalah pengope-rasian unit-unit pembangkit thermal dengan mengabaikan rugi-rugi transmisi dipakai lambda iteration method [3], quadratic programming [4], nonlinear programming algorithm [5], lag-rangian relaxation algorithm [6]. Teknologi kecerdasan buatan telah dikembangkan untuk memecahkan permasalahan econo-mic dispatch, seperti genetic algorithm [7-9], neural networks [10,11], simulated annealing and tabu search [12], evolutionary programming [13,14], particle swarm optimization [15], ant colony optimization [16].
I. PENDAHULUANI. PENDAHULUAN
I. PENDAHULUANI. PENDAHULUAN
3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menyelesaikan masalah Economic Dispatch (ED) menggunakan metode Chaotic Ant Swarm Opti-mization (CASO) untuk mengoptimisasi daya yang dibangkitkan oleh tiap-tiap unit yang beroperasi pada beban tertentu sehingga dapat meminimisasi total biaya pembangkitan.
II. MODEL MATEMATIKA EDII. MODEL MATEMATIKA ED
1. Fungsi Objektif
( ) ( )∑∑==
++==m
iiiiii
m
iiit cPbPaPFF
1
2
1
min
DenganFt = biaya total unit pembangkitFi = biaya tiap-tiap unit pembangkitPi = daya output dari tiap-tiap pembangkit ai,bi,ci = koefisien biaya dari tiap-tiap pembangkit
II. MODEL MATEMATIKA EDII. MODEL MATEMATIKA ED
2. Batasan
miPPP LD
m
ii ....,,.........1,
1
=+=∑=
∑ ∑ ∑= = =
++=m
i
m
j
m
iiijijiL BPBPBPP
1 1 1000
Dengan PD = Permintaan daya bebanPL = Daya losses pada jaring transmisiB = Koefisien
.............(2)
............(3)
3. Batasan Daya Unit-unit Pembangkit
maxmin iii PPP ≤≤ ..................(4)
II. MODEL MATEMATIKA EDII. MODEL MATEMATIKA ED
III CHAOTIC ANT SWARM OPTIMIZATION III CHAOTIC ANT SWARM OPTIMIZATION (CASO)(CASO)
CASO adalah metode yang berdasar pada perilaku Koloni Semut yang memiliki tindakan cerdas dan terorganisir dalam mengatur ketidak beraturan dari tiap-tiap individu semut.
IV. CHAOTIC ANT SWARM OPTIMIZATION IV. CHAOTIC ANT SWARM OPTIMIZATION (CASO)(CASO)
1. Posisi terbaik semut dan variabel organisasinya
..........(5)
2. Posisi awal dari individu semut
( ) ( )i
d
id Vz −= 15.7
0ψ
0>dψrand ( ) dimana
( ) ( )
( ) ( ) ( )( )( ) ( )
( )( ) ( ) ( )( )112exp 5.7
5.713exp1exp
5.71
11
−−−+−+−
+−−−−
+−=
−=+
nznpbnayV
VnznayVnznz
nyny
ididii
d
i
d
iddii
d
idid
r
iii
ψ
ψψ
ψ
V. PROPOSED METHODV. PROPOSED METHOD
Caso digunakan untuk menentukan daya optimal tiap-tiap unit pembangkit yang beroperasi pada periode tertentu dengan tujuan meminimais biaya total pembangkitan.
Pengkodean Parameter Dan Fungsi Evaluasi
a)Langkah pertama yang dilakukan adalah membangkitkan sebuah populasi dari koloni semut yang ditunjukkan dalam persamaan
Pgid = [Pi1, Pi2, . . . ,Pim], i= 1, 2, . . . ,N
Pgid = Populasi ant koloni
N = jumlah populasi
m = jumlah pembangkit
b). Langkah kedua
Untuk mengetahui fitnes dari tiap-tiap individu semut
menggunakan persamaan sebagai berikut
pbct PFf += cos
minmax
1min
cos
)(
1FF
FPF
absF
n
iii
t−
−
+=∑
=
2
1
1
−−+= ∑
=
n
iLDipbc PPPP
.......(7)
......(8)
.....(9)
V. PROPOSED METHODV. PROPOSED METHOD
( ) ( )
( ) ( ) ( )( )( ) ( )
( )( ) ( ) ( )( )112exp
5.75.713exp1exp
5.71
1 1
−−−+−+
−
+−−−−
+−=
−= +
nznpbnay
VVnznayVnznz
nyny
ididi
i
d
i
d
iddii
d
idid
rii
i
ψψψ
ψ
...........................10
V. PROPOSED METHODV. PROPOSED METHOD
VI. DATA SISTEMVI. DATA SISTEM
Data sistemGambar 2 jaringan sistem tenaga 26-bus test system yang terdiri dari 6-bus generator dan 20 bus beban. Bus 1 diasumsikan sebagai slack bus dengan tegangan dipertahankan pada 1.025∠0o pu. Data-data yang digunakan adalah sebagai berikut:
G
G
G
G
G
G
1
2 3
4
5
6 7
8
9
1011
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23 24
25
26
Slack
Gambar 2. Diagram satu garis sistem 26 bus [26]
Biaya pengoperasian generator dalam $/h, dengan Pi dalam MW adalah sebagai berikut:
H1 = 240 + 7.00 P1 + 0.0070 P12 $/h
H2 = 200 + 10.0 P2 + 0.0095 P22 $/h
H3 = 220 + 8.50 P3 + 0.0090 P32 $/h
H4 = 200 + 11.0 P4 + 0.0090 P42 $/h
H5 = 220 + 10.5 P5 + 0.0080 P52 $/h
H26 = 190 + 12.0 P26 +0.0075 P262 $/h
VI. DATA SISTEMVI. DATA SISTEM
Generator MW minimum MW maximum
1
2
3
4
5
26
100
50
80
50
50
50
500
200
300
150
200
120
Tabel 1. Batasan pengoperasian daya aktif dari generator
¨
Tabel 2. Hasil Simulasi menggunakan CASO
P1 P2 P3 P4 P5 P26
1 445.881 170.615 262.496 138.678 176.559 81.5335 12.7547 15446.9
2 447.942 173.485 263.395 131.798 177.874 81.358 12.8431 15447
3 448.296 170.29 262.613 137.549 176.07 80.9627 12.7724 15446.9
4 446.596 171.244 261.363 134.053 178.752 83.8003 12.8012 15446.8
5 446.569 174.445 263.746 133.726 174.139 83.2152 12.8326 15446.9
6 444.925 171.156 263.961 139.462 173.54 82.7262 12.7612 15447.1
7 448.719 171.367 261.464 136.127 172.496 85.6367 12.8002 15446.9
8 447.666 173.427 261.498 134.22 176.754 82.2517 12.8085 15446.8
9 448.296 170.29 262.613 137.549 176.07 80.9627 12.7724 15446.9
10 448.296 170.29 262.613 137.549 176.07 80.9627 12.7724 15446.9
11 444.881 171.577 259.19 135.917 178.976 85.2368 12.7692 15447
12 448.849 171.363 260.314 135.519 178.155 81.5907 12.7828 15446.9
13 445.201 170.651 262.858 135.139 173.748 88.2244 12.8126 15447
14 445.009 173.022 261.243 134.403 176.833 85.3022 12.8034 15446.8
15 445.155 170.763 260.008 137.046 179.995 82.7955 12.7542 15447
16 449.511 174.472 261.033 132.443 174.268 84.1221 12.8401 15447
17 443.6 171.624 262.862 135.31 177.33 85.0768 12.7944 15446.9
18 448.329 172.615 261.31 139.1 175.584 78.8239 12.7542 15447.2
19 440.762 172.809 262.76 136.083 178.787 84.5865 12.7789 15447.1
20 445.927 171.908 260.309 137.485 175.045 85.1026 12.7675 15446.8
21 447.842 170.022 260.697 139.573 176.923 80.688 12.7371 15447.1
22 448.296 170.29 262.613 137.549 176.07 80.9627 12.7724 15446.9
23 444.881 171.577 259.19 135.917 178.976 85.2368 12.7692 15447
24 448.849 171.363 260.314 135.519 178.155 81.5907 12.7828 15446.9
25 445.201 170.651 262.858 135.139 173.748 88.2244 12.8126 15447
PERCOBAANGENERATOR OUTPUT (MW)
TOTAL
LOSSES
(MW)
TOTAL BIAYA
PEMBANGKIT
AN ($/Hour)
Tabel 3. perhitungan aliran daya menggunakan metode Newton Raphson
Bus NoVoltage
Mag
Angle
Degree
Load GenerationInjected
MVarMW Mvar MW Mvar
1 1.025 0.000 51.000 41.000 445.927 250.777 4.000
2 1.020 -0.205 22.000 15.000 171.908 57.715 0.000
3 1.045 -0673 64.000 50.000 260.309 78.681 0.000
4 1.050 -2.102 25.000 10.000 137.485 33.551 2.000
5 1.045 -1.230 50.000 30.000 175.045 141.289 5.000
6 1.001 -2.805 76.000 29.000 0.000 0.000 2.000
7 0.995 -2.389 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
8 0.998 -2.269 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
9 1.010 -4.373 89.000 50.000 0.000 0.000 3.000
10 0.991 -4.301 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
11 0.998 -2.800 25.000 15.000 0.000 0.000 1.500
12 0.994 -3.278 89.000 48.000 0.000 0.000 2.000
13 1.022 -1.289 31.000 15.000 0.000 0.000 0.000
14 1.008 -2462 24.000 12.000 0.000 0.000 0.000
15 0.999 -3.241 70.000 31.000 0.000 0.000 0.500
16 0.990 -3.994 55.000 27.000 0.000 0.000 0.000
17 0.983 4.350 78.000 38.000 0.000 0.000 0.000
18 1.007 -1.862 153.000 67.000 0.000 0.000 0.000
19 1.005 6.030 75.000 15.000 0.000 0.000 5.000
20 0.983 -4.748 48.000 27.000 0.000 0.000 0.000
21 0.977 -5368 46.000 23.000 0.000 0.000 0.000
22 0.980 -5.310 45.000 22.000 0.000 0.000 0.000
23 0.978 -6.358 25.000 12.000 0.000 0.000 0.000
24 0.969 -6.640 54.000 27.000 0.000 0.000 0.000
25 0.975 -6.223 28.000 13.000 0.000 0.000 0.000
26 1.015 -.338 40.000 20.000 0.000 0.000 0.000
Total 1.263.000 637.000 1.275.776 590.170 25.000
¨ Gambar 3. Total biaya pembangkitan minimum pada tiap iterasi
VII. HASIL SIMULASI 26VII. HASIL SIMULASI 26--busbus
HASIL SIMULASIHASIL SIMULASI
n Tabel 4. Perbandingan Hasil CASO dengan Lagrange
CASO Lagrange
P1 445,927 447,692
P2 171,908 173,194
P3 260,309 263,486
P4 137,485 138,814
P5 175,045 165,588
P26 85,103 87,026
12,768 12,807
Optimal
Dispach Of
Generation
(MW)
15446,8
Methode
Total Losses (MW)
Total Biaya
Pembangkitan ($/h)15447,72
Tabel 5. Batasan pengoperasian daya aktif dari generator
¨ Biaya pengoperasian generator dalam $/h, dengan Pi dalam MW adalah sebagai berikut:H1 = 200 + 7.0 P1 + 0.0080 P1
2 $/hH2 = 180 + 6.3 P2 + 0.0090 P2
2 $/hH3 = 140 + 6.8 P3 + 0.0070 P3
2 $/h
Generator MW minimum MW maximum
1
2
3
10
10
10
85
80
70
¨ Tabel 6. perhitungan aliran daya menggunakan metode Newton Raphson
Bus NoVoltage
Mag
Angle
Degree
Load GenerationInjected
MVarMW Mvar MW Mvar
1 1.06 0.000 0 0 29.871 23.706 0
2 1.045 -0.436 20 10 67.632 31.470 0
3 1.030 -0.809 20 15 54.693 15.486 0
4 1.019 -1.490 50 30 0 0 0
5 0.990 -2.925 60 40 0 0 0
Total 150 95 152.196 70.662 0
HASIL SIMULASI 5HASIL SIMULASI 5--busbus
Gambar 4.2. Total biaya pembangkitan minimum pada tiap iterasi
Tabel 7. Perbandingan Hasil CASO dengan Lagrange
Metode CASO Lagrange
Daya Optimum
P1 29.871 23.558
P2 67.632 69.559
P3 54.693 59.036
Total Losses (MW) 2.196 2.156
Total Biaya Pembangkitan
($/h)1596.33 1596.96
HASIL SIMULASIHASIL SIMULASI
VIII. KESIMPULANVIII. KESIMPULAN
Pada penelitian ini memperkenalkan CASO sebagai metode baru untuk menyelesaikan permasalahan economic dispatch dari pembangkit-pembangkit dalam sistem tenaga listrik. Algoritma dari metode ini mengkombinasi perilaku individu semut dan sistem organisasi coloninya dalam mencari makan. Algoritma yang disimulasikan berhasil menyelesaikan perma-salahan ED dengan mempertimbangkan beberapa batasan yaitu, batasan daya penyeimbang, batasan daya maksimum dan minimum yang dibangkitkan tiap-tiap unit pembangkit. Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan dapat diketa-hui bahwa CASO dapat dipertanggungjawabkan untuk diguna-kan dalam menyelesaikan permasalahan ED dalam praktis sistem tenaga listrik.