i
OPTIMALISASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH
MENGGUNAKAN MODIFIED PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (MPSO) PADA SISTEM KELISTRIKAN
PABRIK INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
DONY ZSAZSA YUDHISTIRA
201410130311117
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
ii
LEMBAR PENGESAHAN
OPTIMALISASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH
MENGGUNAKAN MODIFIED PARTICLE
SWARM OPTIMIZATION (MPSO) PADA SISTEM KELISTRIKAN
PABRIK INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG
Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
(S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
DONY ZSAZSA YUDHISTIRA
201410130311117
Tanggal Ujian : 13 Oktober 2018
Tanggal Wisuda : 24 November 2018
Disetujui Oleh:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T.
NIDN. 0718036502
(Pembimbing I)
2. Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIDN. 0706066501
(Pembimbing II)
3. Machmud Effendy, S.T., M.Eng.
NIDN. 0715067402
(Penguji I)
4. Dr. Zulfatman, S.T., M.Eng.
NIDN. 0709117804
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T.
NIDN. 0718036502
iii
LEMBAR PERSETUJUAN
OPTIMALISASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH
MENGGUNAKAN MODIFIED PARTICLE SWARM
OPTIMIZATION (MPSO) PADA SISTEM KELISTRIKAN
PABRIK INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
DONY ZSAZSA YADHISTIRA
201410130311117
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I
Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T.
NIDN. 0718036502
Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIDN. 0706066501
iv
LEMBAR PERNYATAAN
i. LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : DONY ZSAZSA YUDHISTIRA
Tempat/Tgl. Lahir : TRENGGALEK / 14 AGUSTUS 1994
NIM : 201410130311117
Fakultas/Jurusan : TEKNIK/TEKNIK ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “OPTIMALISASI
KOORDINASI RELE ARUS LEBIH MENGGUNAKAN MODIFIED PARTICLE
SWARM OPTIMIZATION (MPSO) PADA SISTEM KELISTRIKAN PABRIK
INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG” beserta seluruh isinya adalah karya saya
sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun
seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila
kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya
saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya
siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, Oktober 2018
Yang Membuat Pernyataan
DONY ZSAZSA YUDHISTIRA
Mengetahui,
Pembimbing I
Ir. Nur Alif Mardiyah M.T.
NIDN. 0718036502
Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIDN. 0706066501
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas
segala Nikmat-Nya, Rahmat-Nya, serta Hidayahnya-Nya. Sholawat serta salam
semoga senantiasa tercurah kepada Rasulullah Muhammad Shalallaahu 'Alayhi
Wasallam. Atas kehendak dan karunia Allah penulis mampu menyelesaikan tugas
akhir yang berjudul:
“OPTIMALISASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH MENGGUNAKAN
MODIFIED PARTICLE SWARM OPTIMIZATION (MPSO) PADA SISTEM
KELISTRIKAN PABRIK INDARUNG VI PT. SEMEN PADANG”
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
jenjang pendidikan S1 dan memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.
Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah berusaha maksimal
demi terciptanya kualitas penelitian yang baik. Namun besar harapan penulis untuk
menerima saran dan kritik guna perbaikan dan pengembangan tugas akhir ini.
Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat yang luas.
Malang, Oktober 2018
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ iii
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iv
ABSTRAKS ....................................................................................................... v
ABSTRACT ........................................................................................................ vi
LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... ix
DAFTAR ISI ..................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ......................................................................... 3
1.4 Tujuan .......................................................................................... 4
1.5 Manfaat ........................................................................................ 4
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1 Gangguan Pada Sistem Kelistrikan.............................................. 6
2.1.1 Gangguan Beban Lebih ..................................................... 6
2.1.2 Gangguan Hubung Singkat ................................................ 6
2.2 Perhitungan Arus Hubung singkat ............................................. 8
2.3 Rele Pengaman ............................................................................ 9
2.4 Rele Arus Lebih Waktu .............................................................. 10
2.4.1 Rele Arus Lebih Waktu Inverse ......................................... 10
2.4.2 Setting Rele Overcurrent Inverse Time .............................. 11
2.5 Koordinasi Berdasarkan Arus dan Waktu ................................... 12
2.6 Particle Swarm Optimization ...................................................... 13
2.7 Modified Particle Swarm Optimization ....................................... 14
xi
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 16
3.1 Diagram Alir Perancangan Sistem .................................................. 16
3.2 Tahapan Penelitian .................................................................... 17
3.2.1 Pemodelan Sistem ........................................................... 17
3.2.2 Data Kelistrikan Pabrik Indarung VI ................................ 18
3.3 Perhitungan Arus Beban Penuh .................................................. 19
3.4 Perhitungan Gangguan Hubung Singkat .................................... 20
3.5 Perancangan Optimalisasi Dengan MPSO ................................. 21
BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS ............................................. 23
4.1 Skema Koordinasi Proteksi ......................................................... 23
4.2 Sistem Distribusi Gardu Induk 1 ................................................. 24
4.3 Data Sistem Proteksi ................................................................... 24
4.3.1 Rangkuman Arus Hubung Singkat pada setiap Bus ......... 24
4.3.2 Rangkuman Sistem Proteksi .............................................. 25
4.4 Rangkuman Perhitungan Setting Koordinasi Rele ...................... 26
4.4.1 Setting Koordinasi Rele SS 158 ........................................ 26
4.4.2 Setting Koordinasi Rele SS 348.1 ..................................... 29
4.4.3 Setting Koordinasi Rele SS 348.2 ..................................... 33
4.5 Optimalisasi Koordinasi Rele menggunakan MPSO .................. 37
4.5.1 Perhitungan Koordinasi Rele Gardu Induk 1 .................... 38
4.5.2 Hasil Perhitungan Program Matlab ................................... 60
4.6 Simulasi Hasil Perhitungan Matlab pada ETAP ......................... 62
4.6.1 SS 158 ............................................................................... 62
4.6.2 SS 348.1 ............................................................................ 66
4.6.3 SS 348.2 ............................................................................ 69
BAB V PENUTUP ......................................................................................... 72
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 72
5.2 Saran ........................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 73
LAMPIRAN ...................................................................................................... 76
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gangguan Tiga Fasa ............................................................ 8
Gambar 2.2 Gangguan Dua Fasa.............................................................. 8
Gambar 2.3 Gangguan Satu Fasa Terhubung Tanah ............................... 8
Gambar 2.4 Karakteristik kurva Invers .................................................... 10
Gambar 3.1 Diagram Blok Koordinasi Rele Proteksi .............................. 16
Gambar 3.2 Single Line Diagram Pabrik Indarung VI ............................ 17
Gambar 3.3 Single Line Diagram Gardu Induk 1 .................................... 18
Gambar 3.4 Flowchart cara berpikir program MPSO ............................. 22
Gambar 4.1 Koordinasi Proteksi pada Pabrik Indarung VI .................... 23
Gambar 4.2 SS 158 .................................................................................. 26
Gambar 4.3 SS 348.1 .............................................................................. 30
Gambar 4.4 SS 348.2 ............................................................................... 33
Gambar 4.5 Kurva Konvergensi MPSO dan PSO (1) .............................. 38
Gambar 4.6 Kurva Konvergensi MPSO & PSO (2) ................................ 38
Gambar 4.7 Sebaran Awal Partikel 158.1 ................................................ 39
Gambar 4.8 Sebaran Awal Partikel Incoming 158-1 ............................... 40
Gambar 4.9 Sebaran Akhir TDS 158.1 dan Incoming 158-1................... 40
Gambar 4.11 Sebaran Awal Partikel Outgoing 158 ................................... 41
xiii
Gambar 4.12 Sebaran Akhir Partikel Outgoing 158 .................................. 42
Gambar 4.13 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 158.1 ..................... 42
Gambar 4.14 Sebaran Awal Partikel 158.2 ................................................ 43
Gambar 4.15 Sebaran Awal Partikel Incoming 158-1 (2) ......................... 44
Gambar 4.16 Sebaran Akhir Partikel 158.2 dan Incoming 158-1 .............. 44
Gambar 4.17 Sebaran Awal Partikel Outgoing 158 (2) ............................. 45
Gambar 4.18 Sebaran Akhir Partikel Outgoing 158 (2) ............................ 45
Gambar 4.19 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 158.2 ..................... 46
Gambar 4.20 Sebaran Awal Partikel 348.1.1 ........................................... 47
Gambar 4.21 Sebaran Awal Partikel Incoming 348.1 ............................... 47
Gambar 4.22 Sebaran Akhir Partikel 348.1.1 dan Incoming 348.1 ......... 48
Gambar 4.23 Sebaran Awal Partikel Outgoing 348.1 (2) ........................ 48
Gambar 4.24 Sebaran Akhir Partikel Outgoing 348.1 ............................. 49
Gambar 4.25 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 348.1.1 ................. 49
Gambar 4.26 Sebaran Awal Partikel 348.1.2 ............................................ 50
Gambar 4.27 Sebaran Awal Partikel Incoming 348.1(2) ......................... 51
Gambar 4.28 Sebaran Akhir Partikel 348.1.2 dan Incoming 348.1 ......... 51
Gambar 4.29 Sebaran Awal Partikel Outgoing 348.1 (2) ........................ 52
Gambar 4.30 Sebaran Akhir Partikel Outgoing 348.1 (2) ....................... 52
Gambar 4.31 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 348.1.2 ................. 53
Gambar 4.32 Sebaran Awal Partikel 348.2 .............................................. 54
Gambar 4.33 Sebaran Awal Partikel Incoming 348.2 .............................. 54
Gambar 4.34 Sebaran Akhir Partikel 348.2.1 dan Incoming 348.2 .......... 55
xiv
Gambar 4.35 Sebaran Awal Partikel Outgoing 348.2 ............................... 55
Gambar 4.36 Sebaran Akhir Partikel Outgoing 348.2 .............................. 56
Gambar 4.37 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 348.2.1 ................. 56
Gambar 4.38 Sebaran Awal Partikel 348.2.2 ........................................... 57
Gambar 4.39 Sebaran Awal Partikel Incoming 348.2 (2) ......................... 53
Gambar 4.40 Sebaran Akhir Partikel 348.2.2 dan Incoming 348.2 .......... 58
Gambar 4.41 Sebaran Awal Partikel Outgoing 348.2 (2) ......................... 59
Gambar 4.42 Sebaran Akhir Partikel 348.2 (2) ....................................... 59
Gambar 4.43 Kurva Konvergensi Fungsi Objektif SS 348.2.2 ................. 60
Gambar 4.44 SS 158 diberi Gangguan Fasa ............................................. 63
Gambar 4.45 Kurva TCC SS 158.1 ......................................................... 64
Gambar 4.46 Kurva TCC SS 158.2 .......................................................... 65
Gambar 4.47 SS 348.1 diberi Gangguan Fasa .......................................... 66
Gambar 4.48 Kurva TCC SS 348.1 ......................................................... 67
Gambar 4.49 Kurva TCC SS 348.1.2 ...................................................... 68
Gambar 4.50 SS 348.2 diberi Gangguan Fasa .......................................... 69
Gambar 4.51 Kurva TCC SS 348.2.1 ....................................................... 70
Gambar 4.52 Kurva TCC SS 348.2.21 ..................................................... 71
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis Gangguan Hubung Singkat ............................................ 7
Tabel 2.2 Koef. Inverse menurut Standar IEC ......................................... 12
Tabel 2.3 CTI Minimum Rele ................................................................. 13
Tabel 3.1 Data Trafro Distribusi .............................................................. 18
Tabel 3.2 Tabulasi Pembebanan SS Pada Gardu Induk 150/6.3 kV ........ 19
Tabel 4.1 Rangkuman Rele Proteksi Gardu Induk 1 ............................... 24
Tabel 4.2 Rangkuman Nilai Arus Saat Terjadi Hubung Singkat Tiga
Phasa ....................................................................................... 24
Tabel 4.3 Rangkuman Hasil Simulasi Arus Hubung Singkat Maksimum.
................................................................................................. 25
Tabel 4.4 Rangkuman FLA dan CT masing-masing Rele ..................... 25
Tabel 4.5 Rangkuman Hasil Perhitungan Manual SS 158 ...................... 37
Tabel 4.6 Rangkuman Hasil Perhitungan Manual SS 348.1 .................... 37
Tabel 4.7 Rangkuman Hasil Perhitungan Manual SS 348.2 ................... 37
Tabel 4.8 Rangkuman Perhitungan Program Matlab .............................. 60
Tabel 4.9 Rangkuman Hasil Perhitungan CTI Menggunakan Cuckoo
Search Algorithm .................................................................... 61
Tabel 4.10 Rangkuman Hasil Perhitungan CTI Menggunakan MPSO ..... 61
Tabel 4.11 Rangkuman Hasil Perhitungan Matlab SS 158 ....................... 62
Tabel 4.12 Rangkuman Hasil Perhitungan Matlab SS 348.1 .................... 66
Tabel 4.13 Rangkuman Hasil Perhitungan Matlab SS 348.2 .................... 69
73
DAFTAR PUSTAKA
[1] Situngkir, J., Pujiantara, M., & Priyadi, A. Analisa Arc fIash Pada Sistem
Tegangan Menengah di PT. Semen Padang Dengan Menggunakan Metode
Perhitungan Yang Dimodifikasi. JURNAL TEKNlK lTS. 5 (2) B-257. 2016
[2] Yahya, A. M., Pujiantara, M., & Anam, S. EvaIuasi Koordinasi Proteksi
Akibat Penambahan Pembangkit Dan Rekonfigurasi Jaringan Di Joint
Operation Body Pertamina-Petrochina East Java (Job P-Pej), Tuban.
JURNAL TEKNlK lTS. 4 (2) A-175. 2015
[3] Rahmania, Z. S., Zulfatman, Syafa’ah, L. 2018. Perhitungan Koordinasi
Rele Arus Lebih Menggunakan Cuckoo Search Algorithm Pada Sistem
Keiistrikan Lndarung Vi Pt Semen Padang. Universitas Muhammadiyah
Malang
[4] Kheshti, M., Tekpeti, B. S., Kang, X. The Optimal Coordination of Over-
current Relay Protection in Radial Network Based on Particle Swarm
Optimization. IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Conference. 2016
[5] Akhlagi, M., Fathi, A., Khesali, M. A., Modified Particle Swarm
Optimization with Semi-Active Congregation. IEEE. 2011
[6] Mahindhara, V. R., Pujiantara, M., Priyadi, A. Perhitungan Time DiaI
Setting (TDS) ReIe Arus Lebih Menggunakan Adaptive Modified FirefIy
AIgorithm Pada Sistem KeIistrikan PT. Pupuk KaIimantan Timur. JURNAL
TEKNlK lTS. 5 (2) B-53. 2015
[7] Faizin, A. K., Pujiantara, M., Priyadi, A. Adaptive Modified Firefly
Algorithm For OptimaI Coordination Of Overcurrent Relays. The lnstitute
of Engineering and TechnoIogy (IET). 2575-2585. 2017
[8] Sa’adah, S. K., Pujiantara, M., Fahmi, D., Priyadi, A. Studi Koordinasi
Proteksi Pabrik Ammurea ll Pt. Petrokimia Gresik. JURNAL TEKNlK lTS.
2017
74
[9] Isfan, T. M. K., Pujiantara, M., Asfani, D. A. Studi Koordinasi Proteksi Pada
Pt. Petrokimia Gresik Akibat Penambahan Beban Pabrik Dan Generator 1
X 26.8 Mw. JURNAL TEKNlK lTS B-583. 2016
[10] Ukhti, V. A., . Pujiantara, M., Musthofa, A. Studi Koordinasi Proteksi
Dengan Mempertimbangkan Arc Flash Pada PItu Paiton Unit 3. JURNAL
TEKNlK lTS. 2017
[11] Nanda, A. A., Pujiantara, M., & Priyadi, Ardyono. Back-up Perlindungan
Relay Jarak Zona Kedua oleh Directional Overcurrent Relays dengan
Combined Curves. JURNAL TEKNlK lTS. 5 (2) B-443. 2016
[12] Hakimi, M. K., Pujiantara, M. Optimasi Koordinasi Proteksi Rele Arah Arus
Lebih Pada Sistem Distribusi Mesh Dengan Pembangkit Tersebar
Menggunakan Algoritma Genetika. JURNAL TEKNlK lTS. 2016
[13] Muhammad, N. Pujiantara, M., Negara, I. M. Y. Studi Koordinasi Proteksi
Pada Sistem KeIistrikan PT. Semen Tonasa. JURNAL TEKNlK lTS. 2014
[14] IEEE Std 242 2001™. “IEEE Recomended Practice For Protection And
Coordination Of Lndustriai And Commerciai Power System”. The
Lnstitution Of Electrical And Electronics Engineers. Lnc., New York.
Ch.15. 2001
[15] Rahmatullah, D. Pujiantara, M., Purnomo, M. H. Setting DOCR Adaptif
Pada Sistem Distribusi Dengan Pembangkit Tersebar Menggunakan
Algoritma Pso - NeuraI Network. JURNAL TEKNlK lTS. 2017
[16] Pramitasari, L., Hakim, E. A., Nurhadi. Analisis Perbandingan Metode
Optimasi Aliran Daya Menggunanakan Particle Swarm Optimization Dan
Artificial Bee Colony Berdasarkan Multi-Objective Function. Universitas
Muhammadiyah Malang. 2018
[17] Zhao, X. An Enhanced Particle Swarm Optimization Algorithm With
Passive Congregation. IEEE International Converence On Machine Vision
And Human-Machine Interface. 193. 2010
75
[18] Bambang, S. H., Fithriasari, K., Mashuri, M. Pendekatan Modified Particle
Swarm Optimization Dan Artificial Bee Colony Pada Fuzzy Geographically
Weighted Clustering. JURNAL TEKNlK lTS. 2017
