PCC 1302 Section 1
32
1 OPTIMISASI PERAMALAN BEBAN JANGKA PENDEK UNTUK HARI LIBUR NASIONAL MENGGUNAKAN INTERVAL TYPE-2 FUZZY INFERENCE SYSTEM-BIG BANG-BIG CRUNCH ALGORITHM (STUDI KASUS SISTEM KELISTRIKAN KALIMANTAN SELATAN DAN TENGAH) JUDUL TESIS DOSEN PEMBIMBING PROF.DR.ENG.IMAM ROBANDI, MT Dibuat oleh : AKHMAD RAMADHANI 2213201001
Transcript of PCC 1302 Section 1
1
OPTIMISASI PERAMALAN BEBAN JANGKA PENDEK UNTUK HARI LIBUR NASIONAL MENGGUNAKAN INTERVAL TYPE-2 FUZZY
INFERENCE SYSTEM-BIG BANG-BIG CRUNCH ALGORITHM (STUDI KASUS SISTEM KELISTRIKAN KALIMANTAN SELATAN DAN TENGAH)
JUDUL TESIS
DOSEN PEMBIMBING PROF.DR.ENG.IMAM ROBANDI, MT
Dibuat oleh : AKHMAD RAMADHANI
2213201001
Pendahuluan
3
Tujuan Penelitian
Hybrid IT2FIS-BBBC
PERAMALAN BEBAN HARI LIBUR NASIONAL SISTEM KELISTRIKAN KALSELTENG
BANDINGKAN ERROR PERAMALAN BEBAN
HARI LIBUR NASIONAL SISTEM KELISTRIKAN KALSELTENG
FUZZY TYPE-1
FUZZY TYPE-2 (IT2FIS)
IT2FIS-BBBC
IMPLEMENTASI
4
Keterbaruan Penelitian
TEKNIK PERAMALAN BEBAN LISTRIK
TEKNIK PERAMALAN TRADISIONAL
MODIFIKASI TEKNIK PERAMALAN TRADISIONAL
TEKNIK PERAMALAN SOFTCOMPUTING
1.Metode Regresi 2. Metode Regresi Berganda 3. Metode Pemulusan Eksponensial dll
1. Peramalan Permintaan Adaptif 2. Metode Stocastic time series : * AR Model * ARMA Model * ARIMA Model * Box-Jenkins Methode 3. Suppor Vector Machine Base 4. Pendekatan State Space dll
1. Neural Network * Back Pro * Lavemberq Marquent * RBF * SVM dll 2. Fuzzy Logic * Fuzzy Linear Regression * Fuzzy Inference System - Fuzzy Type-1 - Fuzzy Type-2 (IT2FIS) - Hybrid IT2FIS -BBBC
5
Road Map Penelitian
TEKNIK PERAMALAN SOFTCOMPUTING MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC
K.-H.Kim, J.-K.Park, K.-J.Hwang, and S,-H.Kim,” Implementation of Hybrid Sort-Term Load Forcasting System Using Artificial Neural Network and fuzzy expert system”, IEEE Trans.Power System, vol.10, no.3, pp. 1534-1539, Agustus, 1995
K.Kim, H.Youn, and Y-C.Kang ” Short-term load forecasting for special days in anomoulus load condition using neural networks and fuzzy inference method”, IEEE Trans.Power System, vol.15, no.2, pp. 559-565, May, 2000
K.-Bin Song, Y.-Sik Baek, D. Hun Hong, and G. Jang, “ Sort - Term Load Forcasting for the holidays using fuzzy liniear regression method.” IEEE Trans.Power Syst, Vol.20, no.1,pp.96-101, Feb.2005
A.Dharma, I.Robandi, M.H.Purnomo,”Application of Short Term Load Forcasting On Special Days Using Interval Type-2 Fuzzy Inference System; Study Case in Bali Indonesia”, Journal of Theorical nd Applied Information and Technology, Vol.49 no.2,March, 2013
NEXT JOURNAL
6
Kontribusi Penelitian
PERAMALAN BEBAN HARI LIBUR NASIONAL SISTEM KELISTRIKAN KALSELTENG
1. PENGEMBANGAN ILMU LOAD FORECASTING 2. SUMBER REFERENSI PENELITI BERIKUTNYA
1. UNIT COMMITMENT 2. ECONOMIC DISPATCH 3. MAINTENANCE SCHEDULE 4. INTERCHANGE SCHADULE dll
ENERGY MANAGEMENT SYSTEM (EMS) POWER SYSTEM
DUNIA PENDIDIKAN
Hybrid IT2FIS-BBBC
Tinjauan
Pustaka
8
Type-1 Fuzzy Logic System Review
(STRUKTUR FUZZY LOGIC SYSTEM)
Fuzzifikasi Input crisp Fuzzy Inference
Engine
Input fuzzy
Defuzzifikasi
Output fuzzy
Fuzzy RuleBase
output crisp
9
a b c 0
1
μ(x)
x
Interval Type-2 Fuzzy Logic System Review
μ(x)
u
10
Interval Type-2 Fuzzy Logic System Review
( , ) [0.1]( , )xx X x J
A x uA Jx
x u
( , ); ( ), ( )AAJx x u u x x
( ) {( , ); [0,1]}x X
FOU A Jx x u u Jx
( ) ( ), ( )AAx X
FOU A x x
μ(x)
u
11
Interval Type-2 Fuzzy Logic System
Metode Type Reducer : 1. Kernik Mandel
2. Enhance Kernik Mandel (EKMA)
3. Enhance Kernik Mendel Algorithm with Initialization (EKMANI)
4. Iterative Algorithm with Stop Condition (IASC) 5. Enhance Iterative Algorithm with Stop Condition (EIASC)
12
BIG BANG – BIG CRUNCH ALGORITHM
1. Pada fase Big Bang, energi dissipasi (penghamburan) menghasilkan penyebaran dan pengacakan (random).
2. Pada Fase Big Crunch, pengacakan partikel yang didistribusi akan di urutkan kembali.
13
BIG BANG – BIG CRUNCH ALGORITM
Adapun metode Big Bang-Big Crunch Algorithm adalah sebagai berikut [10,11,12] : 1. Inisialisasi generation dari N kandidat dari hasil pengacakan pada ruangan
pencarian. 2. Kalkulasikan atau hitung fungsi fitness dari semua kandidat solution (cari nilai
cost function) 3. Hitung Center Of Mass dengan persamaan berikut ini :
4. Hitung kandidat baru yang menuju Center Of Mass dengan menambah atau mengalikan angka yang diacak dimana angka atau nilai akan berkurang setiap dilakukan iterasi dengan persamaan berikut :
5. Kembali ke step 2 sampai kriteria sudah ketemu kemudian stop
1
1
1
1
iN
iic
N
ii
xf
x
f
/new cx x lr k xc= Center Of Mass l = Upper limit dari parameter r = Normal random k = Step / langkah iterasi xnew = Upper dan lower bounded
14
Optimization Interval Type-2 Fuzzy Logic System
1
0
UMF(Ã) UMF(Ã)
LMF(Ã)
Fuzzy Type 1
Fuzzy Type 1
Optimization using Big bang – Big Crunch Algorithm
Interval Lebar = Ketidakpastian Tinggi
Interval Sempit = Tidak Terjaring
Metodologi
Penelitian
16
METODOLOGI PENELTIAN
1. Tahapan Persiapan (preprocessing)
2. Tahapan Proses (processing)
VLDmax Aktual
3. Tahapan Finishing (postprocessing)
VLDmax Forecast
1. P’ Forecast 2. Error
Ms.Excell
Ms.Excell
MATLAB Fuzzy Type-1
Fuzzy Type-2
IT2FIS-BBBC
Ada 3 Tahapan Penelitian yaitu :
17
DIAGRAM ALUR PENELITIAN MULAI
(preprocessing)
(processing)
(postprocessing)
SELESAI
18
DIAGRAM ALUR PENELITIAN
MULAI
Hitung beban puncak untuk 4 hari sebelum hari libur (MaxWD)
Hitung perbedaan beban puncak
(LDmax)
Hitung rata-rata perbedaan beban puncak (TLDmax)
Hitung variasi beban puncak (VLDmax)
Preprocessing
(Ms.Excell)
19
Optimasi fungsi keanggotan (X,Y,Z) menggunakan Big Bang- Big Crunch
Algorithm untuk mendapatkan nilai FOU
Jika Belum
Jika Ya
Membuat Fungsi Keanggotaan IT2FLS (X,Y,Z)
Membuat Aturan Fuzzy
Proses Fuzzy Inference System
Defuzzyfikasi melalui Type Reducer VLDMAX Forecast
Processing
(MATLAB)
20
Menghitung perbedaan beban puncak ramalan (LDmax Forecast)
Menghitung beban puncak hari yang diramal
(P’max forecast)
Menghitung Error Peramalan
SELESAI
Postprocessing
(Ms.Excell)
Hasil
&
Pembahasan
22
Pengolahan Data Beban Puncak Hari Libur Nasional
2008 2009 2010 2011 2012 2013
1Tahun Baru Masehi
01-Jan 01-Jan 01-Jan 01-Jan 01-Jan 01-Jan
2Kemerdekaan RI
17-Agust 17-Agust 17-Agust 17-Agust 17-Agust 17-Agust
3 Idul Adha 08-Des 27-Nop 17-Nop 06-Nop 26-Okt 15-Okt
4Tahun Baru Hijriyah
10-Jan 18-Des 07-Des 27-Nop 15-Nop 05-Nop
5Maulid Nabi Muhammad
20-Mar 09-Mar 26-Feb 15-Feb 05 Pebruari 24-Jan
6 Isra Mi’ raj 30-Jul 20-Jul 10-Jul 29-Jun 17-Jun 06-Jun
7 Idul Fitri I 01-Okt 20-Sep 10-Sep 31-Agust 19-Agust 08-Agust
8 Idul Fitri II 02-Okt 21-Sep 10-Sep 01-Sep 20-Agust 09-Agust
9Wafat Isa Almasih
21-Mar 10-Apr 02-Apr 22-Apr 06-Apr 29-Mar
10Kenaikan Isa Almasih
01-Mei 21-Mei 13-Mei 02-Jun 17-Mei 09-Mei
11 Natal 25-Des 25-Des 25-Des 25-Des 25-Des 25-Des
12 Nyepi 07-Mar 26-Mar 16-Mar 05-Mar 23-Mar 12-Mar
13Tahun Baru Imlek
07-Feb 26-Jan 14-Feb 03-Feb 23-Jan 10 Pebruari
14 Waisak 20-Mei 09-Mei 28-Mei 17-Mei 06-Mei 25-Mei
Hari Raya Kristen
Hari Raya Hindu
/Budha/Tionghoa
No KelompokNama Hari
Libur
Periode
Hari Libur Umum
Hari Raya Islam
23
Pengolahan Data Beban Puncak Hari Libur Nasional
Kelompok Nama Hari Libur
MaxWD LDMAX MaxWD LDMAX MaxWD LDMAX TLDMAX VLDMAX MaxWD LDMAX TLDMAX VLDMAX
Hari Libur 1,Tahun Baru Masehi 211 -0,947 221,355 -6,5483 213,663 3,4716 -3,7481 7,21968 241,275 -0,52844 -1,3415 0,81308
Umum 2.Proklamasi Kemerdekaan RI 217,28 -5,2098 229,8475 -0,3078 242,838 1,2817 -2,7588 4,04056 236,5875 1,01971 -1,412 2,43169
Hari Raya 1.Idul Adha 213,0225 -13,962 224,375 -11,8529 211,1 10,4453 -12,9075 23,3528 219,725 -3,2199 -5,1233 1,9033
Islam 2.Tahun Baru Hijriyah 212,62 -5,0606 229,5975 -5,4998 222,77 -1,0504 -5,2803 4,2298 245,85 0,46776 -3,8703 4,33807
3.Maulid Nabi Muhammad 224,945 -2,0382 221,3575 0,1231 242,793 -3,12303 -0,9576 -2,1655 249,1 -1,3649 -1,6794 0,31449
4.Isra Mi'raj 227,565 2,2345 235,51 -1,6602 243,563 1,98614 0,28715 1,69899 229,6625 4,23992 0,85348 3,38644
5.Idul Fitri I 208,515 -3,5129 229,145 -2,0751 234,675 -3,5262 -2,79402 -0,7321 235,625 -6,77984 -3,0381 -3,74177
6.Idul Fitri II 206,2725 -0,4084 226,4025 -3,4419 231,788 -1,8713 -1,9252 0,0538 231,5125 -5,815 -1,9072 -3,9078
Hari Raya 1.Wafatnya Isa Almasih 216,475 1,7669 224,0625 0,41841 236,35 -1,9589 1,09268 -3,0516 247,25 1,19312 0,07547 1,11766
Kristen 2.Kenaikan Isa Almasih 224,3075 -5,0054 223,09 3,9222 241,475 0,01035 -0,5416 0,55196 241,9125 -4,8416 -0,3576 -4,484
3.Natal 195,9425 4,278 214,8825 3,14009 243,713 -1,9131 3,70906 -5,6222 227,75 5,59824 1,835 3,76324
Hari Raya 1.Nyepi 223,1175 -1,7065 223,1175 -1,7065 231,068 -5,07535 -1,7065 -3,3689 218,4625 1,7566 -2,82945 4,58605
Hindu /Budha 2.Tahun Baru Imlek 216,56125 -8,3585 228,73 2,0417 185,398 5,0176 -3,1584 8,17599 240,7125 3,98297 -0,43306 4,41603
/Tionghoa 3.Waisak 222,5 1,9326 235,385 -1,5315 237,713 3,48635 0,20053 3,28583 242,5375 -2,03576 1,2958 -3,3316
Tahun 2005 Tahun 2006 Tahun 2007 Tahun 2008
Tabel 4.2 Nilai MaxWD, LDMAX, TLDMAX, dan VLDMAX tahun 2005 - 2008
24
Optimisasi Peramalan Beban Puncak untuk Hari Libur Nasional
Menggunakan IT2FIS-BBBC Algorithm
Pada peneliti sebelumnya FOU didesain dalam kisaran ketidakpastian 50% dari batas atas dan batas bawah fungsi keanggotaan fuzzy type-1 . Pada penelitian ini terdapat enam kandidat ketidakpastian FOU antecendent dan consequent yang dioptimasi menggunakan Big Bang-Big Crunch Algorithm yaitu Probabilitas 44%, 46%, 48%, 50%, 52%, dan 54%
1
0
UMF(Ã)
UMF(Ã)
LMF(Ã)
Fuzzy Type 1
Fuzzy Type 1
50 % 50 %
1
0
UMF(Ã)
UMF(Ã)
LMF(Ã)
Fuzzy Type 1
Fuzzy Type 1
Optimization using BigBang BigCrunch Algorithm
25
Implementasi Peramalan Beban Jangka Pendek Untuk Hari-hari Libur Nasional Pada Sistem Kelistrikan KALSELTENG Menggunakan
Metode IT2FIS – BBBC Tahun 2008
Kelompok
Nama Hari Libur
IT2FIS-BigBang BigCrunch Algorithm
Ramalan Aktual Error (%) P’Max
(MW) MaxSD (MW)
Hari Libur 1. Tahun Baru Masehi 240,4524 240 0,1864
2. Proklamasi Kemerdekaan RI 238,0858 239 0,38051
Hari Raya Islam
1. Idul Adha 212,8586 212,65 0,09803
2. Tahun Baru Hijriyah 244,2581 247 1,05424
3. Maulid Nabi Muhammad 248,1045 245,70 0,91246
4.Isra Mi'raj 233,7479 239,40 2,34654 5.Idul Fitri I 219,4659 219,65 0,27786 6.Idul Fitri II 217,8393 218,05 0,09895
Hari Raya Kristen
1.Wafatnya Yesus Kristus 249,9061 250,20 0,11647
2.Kenaikan Yesus Kristus 231,3708 230,20 0,50642
3.Natal 241,0396 240,50 0,22601
Hari Raya Hindu / Budha/
Tionghoa
1.Nyepi 223,1829 222,30 0,39796 2.Tahun Baru Imlek 249,2995 250,30 0,39855 3.Waisak 238,4041 237,60 0,33846
Max 2,34654 Min 0,09813
MAPE 0,52421
26
Kelompok
Nama Hari Libur
T1FIS IT2FIS (Interval 50%) IT2FIS-BigBang BigCrunch Algorithm
Ramalan Aktual Error (%)
Ramalan Aktual Error (%)
Ramalan Aktual Error (%) P’Max
(MW) MaxSD
(MW) P’Max
(MW) MaxSD
(MW) P’Max
(MW) MaxSD
(MW)
Hari Libur
1. Tahun Baru Masehi
240,4570 240,00 0,19042 240,45605 240,00 0,19002 240,4524 240 0,1864
2. Proklamasi Kemerdekaan RI
237,9744 239,00 0,42912 238,12204 239,00 0,36735 238,0858 239 0,38051
Hari Raya Islam
1. Idul Adha 212,8586 212,65 0,09813 212,85978 212,65 0,09865 212,8586 212,65 0,09803
2. Tahun Baru Hijriyah
243,8512 247,00 1,27481 244,41348 247,00 1,04717 244,2581 247 1,05424
3. Maulid Nabi Muhammad
248,0769 245,70 0,96742 247,96335 245,70 0,92118 248,1045 245,70 0,91246
4.Isra Mi'raj 232,6960 239,40 2,80031 233,26127 239,40 2,56422 233,7479 239,40 2,34654
5.Idul Fitri I 219,0382 219,65 0,27851 219,04015 219,65 0,27765 219,4659 219,65 0,27786
6.Idul Fitri II 217,8330 218,05 0,09948 217,83447 218,05 0,09884 217,8393 218,05 0,09895
Hari Raya
Kristen
1.Wafatnya Yesus Kristus
249,9137 250,20 0,11439 249,9128 250,20 0,11479 249,9061 250,20 0,11647
2.Kenaikan Yesus Kristus
231,3643 230,20 0,50579 231,36506 230,20 0,50611 231,3708 230,20 0,50642
3.Natal 241,0435 240,50 0,22601 241,04264 240,50 0,22563 241,0396 240,50 0,22601
Hari Raya
Hindu / Budha/
Tionghoa
1.Nyepi 223,2004 222,30 0,40504 223,18402 222,30 0,39767 223,1829 222,30 0,39796
2.Tahun Baru Imlek 249,3026 250,30 0,39846 249,30122 250,30 0,39904 249,2995 250,30 0,39855
3.Waisak 238,4041 237,60 0,33846 238,40418 237,60 0,33846 238,4041 237,60 0,33846
Max 2,80031
Max 2,56422
Max 2,34654
Min 0,09948 Min 0,09884 Min 0,09813
MAPE 0,58045 MAPE 0,5390 MAPE 0,5242
Implementasi Peramalan Beban Jangka Pendek Untuk Hari-hari Libur Nasional Pada Sistem Kelistrikan KALSELTENG Menggunakan
Metode IT2FIS – BBBC di bandingkan penelitian sebelumnya
27
Tahun BaruMasehi
ProklamasiKemerdekaan
RIIdul Adha Tahun Baru
Hijriyah
Maulid NabiMuhammad
SAWIsra Mi'raj Idul Fitri I Idul Fitri II Wafatnya Isa
AlmasihKenaikan Isa
Almasih Natal Nyepi Tahun BaruImlek Waisak MAPE
Type-1 FIS 0,190423763 0,429117859 0,098134423 1,274809942 0,967415017 2,800305678 0,278506514 0,099479058 0,114393328 0,505792325 0,226008505 0,40503852 0,398458083 0,338459629 0,580453046Interval Type-2 FIS 0,190021638 0,367347733 0,098651059 1,047174739 0,921184004 2,564215698 0,27764833 0,098842014 0,114788612 0,506107589 0,225629711 0,39766799 0,3990351 0,338459629 0,539055275Interval Type-2 - BBBC 0,186402513 0,380513481 0,098031096 1,054241683 0,912464997 2,346544765 0,277862876 0,098948188 0,116468568 0,506422853 0,226008505 0,397962811 0,398554252 0,338459629 0,524206158
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Erro
r Per
amal
an (%
)
Perbandingan Error Peramalan Beban Jangka Pendek Untuk Hari Libur Nasional Tahun 2008
(Studi Kasus Sistem Kelistrikan KALSELTENG)
28
Tahun BaruMasehi
ProklamasiKemerdekaa
n RIIdul Adha Tahun Baru
Hijriyah
Maulid NabiMuhammad
SAWIsra Mi'raj Idul Fitri I Idul Fitri II Wafatnya Isa
AlmasihKenaikan Isa
Almasih Natal Nyepi Tahun BaruImlek Waisak
Aktual 240,00 239,00 212,65 247,00 245,70 239,40 219,65 218,05 250,20 230,20 240,50 222,30 250,30 237,60Type-1 FIS 240,457017 237,9744083 212,8586829 243,8512194 248,0769387 232,6960682 219,0382604 217,8330859 249,9137879 231,3643339 241,0435505 223,2004006 249,3026594 238,4041801Type-2 FIS 240,4560519 238,1220389 212,8597815 244,4134784 247,9633491 233,2612676 219,0401454 217,834475 249,9127989 231,3650597 241,0426395 223,1840159 249,3012151 238,4041801IT2FIS-BBBC 240,447366 238,0905728 212,8584631 244,396023 247,9419265 233,7823718 219,0396742 217,8342435 249,9085956 231,3657854 241,0435505 223,1846713 249,3024187 238,4041801
210,00
215,00
220,00
225,00
230,00
235,00
240,00
245,00
250,00
Beb
an (M
W)
Perbandingan Peramalan Beban Hari Libur Nasional Tahun 2008
Penutup
30
Simpulan
1. Perhitungan main absolute percentage error (MAPE) untuk metode IT2FIS-BBBC lebih kecil dibandingkan dengan metode sebelumnya menggunakan IT2FIS. Nilai MAPE terkecil menggunakan metode IT2FIS-BBBC terjadi pada tahun 2008 yaitu sebesar 0,524%
2. MAPE terbesar pada tahun 2011 yaitu sebesar 1,312%, hal ini disebabkan pada tahun itu banyak dilakukan pemeliharaan sistem kelistrikan sehingga beban menjadi lebih variatif (anamoulus load). Tetapi nilai MAPE tersebut masih dibawah batas nilai toleransi yang diijinkan.
31
Saran
1. Optimisasi IT2FIS-BBBC untuk peramalan beban jangka pendek pada hari libur nasional diterapkan pada studi kasus yang berbeda karena setiap daerah memiliki prilaku (behavior) beban yang berbeda.
2. Metode Hybrid IT2FIS-BBBC tersebut juga dapat dikembangkan dengan plan atau kasus selain peramalan beban seperti Maximum Power Point Tracking (MPPT) Control, Power System Stability (PSS) Control dan lain-lain.
