Penilaian Keandalan Sistem Tenaga Listrik
Penilaian Keandalan Sistem Tenaga Listrik
Penilaian Keandalan Sistem Tenaga Listrik
Abstrak—Penilaian keandalan sistem tenaga listrik dapat dalam batas waktu tertentu. availability pada sebuah
ditinjau dari banyak aspek. Salah satu parameter yang dapat pembangkit adalah fungsi dari jaminan ketersediaan
digunakan adalah EENS (Expected Energy Not Served). Namun pembangkit saat dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan
karena beban selalu mengalami peningkatan, sehingga harus beban. Nilai EENS (Expected Energy Not Served) harus
diimbangi oleh pembangkitan pada sistem tenaga listrik.
dipertimbangkan untuk menjamin tingkat keandalan dari
Penambahan jumlah dari komponen pada sistem tenaga listrik,
mengakibatkan semakin banyak faktor yang mempengaruhi sistem kedepannya.
besarnya nilai keandalan dalam hal ini dikhususkan terhadap EENS (Expected Energy Not Served) adalah ekspektasi
EENS. Oleh karena itu untuk mempermudah mendapatkan dari sebuah sistem tenaga listrik yang tidak bisa memenuhi
nilai EENS, dibantu dengan simulasi aliran daya optimal untuk atau melayani beban sistem. Hal tersebut dikarenakan besar
mendapatkan nilai DNS pada setiap state daya. Kemudian nilai pembangkitan kurang dari besar nilai pembebanan pada
indeks keandalan tersebut digunakan pada subsistem 150kV kurun waktu satu tahun, yang dinyatakan dalam MWh per
Krian-Gresik. Subsistem Krian-Gresik memiliki potensi EENS tahun. Metode EENS (Expected Energy Not Served) dapat
sebesar 397300.8 MWh/tahun. Dengan total kebutuhan energi dikembangkan untuk mendapatkan penilaian keandalan yang
sebesar 𝟏𝟗𝟏𝟓. 𝟐𝟖 × 𝟖𝟕𝟔𝟎 = 16777853 MWh/tahun. Sehingga
lebih efektif dengan menggunakan formula analitis deduksi
EENS untuk subsistem 150kV Krian-Gresik bila dinyatakan
dalam persen sebesar 2.368%. Untuk melihat pengaruh laju dan sensitivitas. Nilai yang didapatkan dari analitis deduksi
kegagalan maka dihitung sensitivitas EENS terhadap laju akan digunakan untuk menghitung nilai sensitivitas EENS
kegagalan untuk subsistem 150kV Krian-Gresik. Unit (Expected Energy Not Served) terhadap laju kegagalan
pembangkit GRESIKU54 memiliki nilai sensitivitas yang paling sehingga dapat dijadikan pertimbangan untuk meningkatkan
besar. Sehingga apabila unit pembangkit tersebut mengalami keandalan dari sistem tenaga listrik.
pemadaman, maka akan memiliki pengaruh yang cukup besar
untuk EENS pada sistem.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Kata Kunci—Indeks keandalan EENS (Expected Energy Not A. Pengertian Keandalan
Served), DNS (Demand Not Served), Sensitivitas.
Keandalan merupakan peluang dari suatu peralatan untuk
beroperasi seperti yang direncanakan dengan baik dalam
I. PENDAHULUAN selang waktu tertentu dan berada dalam suatu kondisi operasi
tertentu. Pengamatan terhadap kondisi operasi suatu
S EMAKIN berkembangnya kebutuhan masyarakat akan
tenaga listrik pada wilayah Jawa Timur dan Bali membuat
perkembangan sistem tenaga listrik tersebut semakin dinamis.
komponen sistem tenaga listrik yang dilakukan dalam selang
waktu tertentu, pada umumnya dalam kurun waktu satu tahun.
Pada wilayah Jawa Timur dan Bali terdapat 6 subsistem, Konsep keandalan terdapat istilah ketersediaan (availablility)
yakni subsistem Bali, subsistem Krian-Gresik, subsistem dan ketidak-tersediaan (unavailability) yang merupakan hasil
Paiton-Grati, subsistem Ngimbang, subsistem Krian (IBT dari pengamatan dalam selang waktu tertentu terhadap suatu
3&4), dan subsistem Kediri. Hanya saja karna ruang lingkup kondisi operasi dalam sistem tenaga [1].
yang luas, maka hanya diambil sampel salah satu subsistem. Ketersediaan dalam hal ini merupakan perbandingan antara
Dalam wilayah sistem tenaga listrik terjadi perkembangan waktu total suatu sistem tenaga listrik dalam selang waktu
tenaga listrik, yakni berupa penambahan pembangkit listrik tertentu ketika beroperasi dengan baik seperti yang
dan sistem transmisi. Penambahan pembangkit listrik akan direncanakan terhadap waktu total pengamatan. Sedangkan
menyebabkan perubahan-perubahan pada kegiatan operasi ketidaktersediaan merupakan perbandingan antara waktu total
sistem. Pengaruh perubahan pada kegiatan operasi tersebut sistem tenaga listrik yang tidak beroperasi terhadap waktu
diantaranya adalah pengaruh keandalan pada pembangkitan. total pengamatan.
Keandalan sistem tenaga listrik merupakan tolak ukur unjuk B. Faktor-Faktor Keandalan
kerja dari suatu sistem pembangkit sekaligus sebagai tingkat
jaminan pasokan energi listrik. Salah satu penilaian keandalan Faktor-faktor yang mempengaruhi indeks keandalan dalam
pada sistem tenaga listrik yakni, EENS (Expected Energy Not suatu sistem tenaga listrik sesuai standar IEEE P1366 antara
Served) pada sistem. Untuk meninjau EENS diperlukan data lain [2]:
ketersediaan (availability), dan lama waktu pemadaman a. Pemadaman/Interruption of Supply.
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 7, No. 1 (2018), 2337-3520 (2301-928X Print) B2
Terhentinya pelayanan terhadap satu atau lebih, akibat pembangkit dalam sistem dan juga tergantung kepada
dari salah satu atau lebih komponen mendapat gangguan. kesiapan operasi unit-unit tersebut. Berbagai faktor seperti
b. Keluar/Outage. gangguan kerusakan dan pemeliharaan rutin menyebabkan
Keadaan dimana suatu komponen tidak dapat berfungsi unit pembangkit menjadi tidak siap beroperasi.
sebagaimana mestinya, diakibatkan karena beberapa Cadangan daya yang tersedia dan besar kecilnya nilai FOR
peristiwa yang berhubungan dengan komponen tersebut. (Forced Outage Rate) unit-unit pembangkit yang beroperasi
Suatu outage dapat atau tidak dapat menyebabkan dalam selang waktu satu tahun sangat mempengaruhi
pemadaman, hal ini masih tergantung pada konfigurasi keandalan sistem pembangkit. Semakin kecil nilai FOR
sistem. semakin menjamin ketersedian cadangan daya sistem.
c. Lama keluar/Outage Duration. Besarnya ketersediaan atau (1 – FOR) adalah
𝜇
Periode dari saat permulaan komponen mengalami outage 𝛼𝑘 = 𝑘 (1)
𝜆𝑘 +𝜇𝑘
sampai saat dapat dioperasikan kembali sesuai dengan
fungsinya. F. DNS (Demand Not Served)
d. Lama pemadaman/Interruption Duration. DNS (Demand Not Served) adalah kondisi saat beban tidak
Waktu dari saat permulaan terjadinya pemadaman sampai terlayani pada suatu sistem karena kapasitas yang tersedia
saat menyala kembali. tidak dapat memenuhi permintaan beban [1]. Untuk
e. Selang waktu pengamatan. mengetahui besarnya nilai DNS (Demand Not Served)
Selang waktu pengamatan adalah total waktu yang diamati diperlukan simulasi pembangkitan setiap pembangkit dan
pada suatu peralatan atau komponen sistem tenaga. beban disetiap bus melalui DC Optimal Power Flow.
Peninjauan dari sistem tenaga biasanya menggunakan Pada studi ini perhitungan DNS (Demand Not Served)
periode satu tahun. Peninjauan-peninjauan yang dilakukan diujikan dengan mematikan salah satu pembangkit.
terhadap peralatan dinilai dalam ukuran per tahun dan Kemudian apabila permintaan beban lebih besar dibanding
dianggap berlaku selama satu tahun, meskipun pembangkitan, maka akan terjadi pelepasan beban.
pengambilan datanya dilakukan dalam selang waktu lebih Selanjutnya beban yang dilepaskan oleh sistem disebut
dari satu tahun. Oleh karena itu, perhitungan keandalan Demand Not Served.
dinilai dalam ukuran pertahun.
G. EENS (Expected Energy Not Served)
C. Status Unit Pembangkit
Indeks keandalan sistem kelistrikan selain LOLP (Loss of
Dalam memenuhi kebutuhan beban yang selalu fluktuatif Load Probability) adalah EENS (Expected Energy Not
kondisi pembangkit benar-benar dituntut baik. Status unit Served), EENS merupakan perhitungan atau kemungkinan
pembangkit menjadi sangat diperhatikan agar kebutuhan energi yang tidak dapat disuplai oleh pembangkit pada sistem
beban tetap tercukupi. Pembangkit yang direncanakan tenaga listrik dalam waktu tertentu. Nilai EENS dapat dicari
tersedia untuk operasi dalam sistem ada kemungkinan dengan mengalikan nilai energy curtailed dengan probabilitas
mengalami pemadaman (Forced Outage) maka besarnya pembangkit yang in service. Energy curtailed didapatkan dari
cadangan daya tersedia sesungguhnya merupakan ukuran DNS (Demand Not Served) yakni kondisi saat beban tidak
keandalan operasi sistem. Peralatan dalam sistem tenaga terlayani yang mengakibatkan pemadaman pada daerah
listrik perlu dipelihara secara periodik. Penundaan tertentu. Hal tersebut dapat di rumuskan dalam persamaan (2)
pemeliharaan akan memperbesar kemungkinan rusaknya [3]:
peralatan. Oleh karena itu, jadwal pemeliharaan peralatan
harus ditaati. Pemeliharaan yang teratur selain 𝐸𝐸𝑁𝑆 = 8760 × ∑𝑥€𝑋 𝑃(𝑥). 𝐷𝑁𝑆(𝑋) (2)
memperpanjang umur ekonomis peralatan juga mempertinggi Dimana,
keandalan peralatan. 𝑥 = (𝑆1 , 𝑆2 , … , 𝑆𝑘 , … , 𝑆𝑛 ) (3)
Keterangan:
D. Failure Rate EENS = Expected Energy Not Served
Failure rate (Laju kegagalan) adalah frekuensi pada suatu 𝑃(𝑥) = Probabilitas dari state x
sistem peralatan atau komponen mengalami kegagalan, yang 𝐷𝑁𝑆(𝑋) = Permintaan beban yang tak terpenuhi dari state x
dinyatakan dalam jumlah kegagalan dibagi dengan waktu 𝑛 = Angka dari komponen sistem
tertentu. Laju kegagalan umumnya disimbolkan dengan huruf 𝑆𝑘 = Keadaan (State) dari komponen 𝑘 dari system;
λ (lambda) dan sangat sering digunakan dalam penilaian 𝑆𝑘 = 1 ketika komponen 𝑘 pada kondisi up, dan
keandalan 𝑆𝑘 = 0 ketika komponen 𝑘 pada kondisi down.
Laju kegagalan sangat bergantung pada periode waktu Berdasarkan asumsi tersebut, kemudian diasumsikan
penilaian yang ditetapkan untuk masing-masing sistem bahwa setiap komponen independen satu sama lain, dimana:
peralatan atau komponen. Semakin sering suatu peralatan 𝑃(𝑥) = 𝑃(𝑆1 )𝑃(𝑆2 ) … 𝑃(𝑆𝑘 ) … 𝑃(𝑆𝑛 ) (4)
mengalami kegagalan pada periode waktu tersebut, maka laju Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.
kegagalan dari peralatan tersebut akan meningkat. Laju
𝐸𝐸𝑁𝑆 = 8760 × ∑ 𝑃(𝑆1 )𝑃(𝑆2 ) … 𝑃(𝑆𝑘
kegagalan biasanya dinotasikan dalam jumlah kegagalan
𝑥€𝑋,𝑆𝑘 =1
dibagi dengan waktu peralatan tersebut bekerja. = 1)𝑃(𝑆𝑘+1 ) … 𝑃(𝑆𝑛 ). 𝐷𝑁𝑆(𝑋)
E. Daya yang Tersedia [1] +8760 × ∑ 𝑃(𝑆1 )𝑃(𝑆2 ) … 𝑃(𝑆𝑘
Pada daya tersedia dalam sistem tenaga listrik harus cukup 𝑥€𝑋,𝑆𝑘 =0
untuk melayani kebutuhan tenaga listrik dari konsumen. Daya = 0)𝑃(𝑆𝑘+1 ) … 𝑃(𝑆𝑛 ). 𝐷𝑁𝑆(𝑋)
(5)
tersedia tergantung kepada daya terpasang unit-unit
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 7, No. 1 (2018), 2337-3520 (2301-928X Print) B3