## 1. PENDAHULUAN
Proses  penyaluran  energi  listrik  pada  sistem tenaga  listrik  diharapkan  agar  proses  tersebut berlangsung  secara  kontinu.  Sehingga  pembangkit dalam  hal  ini  dituntut  agar  selalu  menjaga kestabilannya  bila  terjadi  gangguan  atau  berubahan beban  secara  mendadak.  fenomena  gangguan  dan perubahan beban ini apabila sistem tenaga listrik tidak handal  menimbulkan  ketidakstabilan  akibat  osilasi pada  tegangan  dan  frekuensi.  Secara  real  ditunjukan melalui ketidakseimbangan antara daya input mekanis dengan beban listrik pada sistem sehingga mempengaruhi  kecepatan  rotor  yang  berhubungan dengan  frekuensi  sistem.  Apabila  hal  tersebut  tidak Dapat  diatasi  tergantung  dari  besarnya  gangguan  dan durasi terjadinya gangguan  maka  sistem akan  bekerja menyimpang  dari  kondisi  normalnya  (Suharto,  Imam Robandi, 2015).
AVR  ( Automatic  Voltage  Regulator )  memegang peranan  penting  dalam  pengaturan  tegangan  dengan cara  mengontrol  besar  arus  eksitasi  pada  generator sinkron. Adanya gangguan dan perubahan beban
menyebabkan  tegangan  keluaran  generator  menjadi berubah diluar batas toleransi sehingga AVR memiliki peranan untuk mengembalikan tegangan ke nilai yang seharusnya.
PSS  ( Power  System  Stabilizer )  merupakan peralatan yang digunakan untuk mengatasi ketidakstabilan  sistem  yang  terjadi  akibat  gangguan atau perubahan beban mendadak. PSS berfungsi untuk meredam  osilasi  frekuensi  dan  tegangan  akibat gangguan  berdasarkan  penyimpangan  terhadap  nilai yang  ditetapkan  ( set  point ).  Untuk  meredam  osilasi, PSS  harus  mampu  menghasilkan  komponen  torsi elektrik  sesuai  dengan  perubahan  rotor  generator (JAMAL, 2010).
Salah  satu  keberhasilan  menjaga  kestabilan sistem tenaga listrik diukur dari kehandalan AVR dan PSS. Kehandalan  AVR dan PSS  biasanya dilihat  dari kemampuannya  mengatasi  isolasi  rotor  generator dalam waktu singkat (Santoso, 2016).
Berdasarkan  latarbelakang  tersebut  dilakukan penelitian  yang  menganalisa  keefektifan  penggunaan PSS sebagai perangkat yang mengendalikan kestabilan sistem tenaga  saat terjadi perubahan parameter akibat

## PENGOPTIMALAN STABILITAS PEMBANGKIT MELALUI KONTROL ARUS
EKSITASI MENGGUNAKAN PSS ( POWER SYSTEM STABILIZER)

## Marselin Jamlaay
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ambon marselin90@gmail.com

## ABSTRACT
Fault  and  load  shadding  either  due  to  load  shifting  or  load  additions  cause  changes  in  the  parameters  of  the Electric Power System so quickly. This has an impact on generator engines connected to the system because they have to maintain rotational and voltage stability. If the generator engine experiences oscillation, a system must be  built  that  can  reduce  the  impact  of  the  oscillation  so  that  the  generator  remains  in  a  stable  condition.  PSS (Power  System  Stabilizer)  is  one  of  the  additional  control  devices  to  maintain  the  stability  of  the  generator engine (prime mover and generator). Therefore, in this study PSS was used by adjusting the excitation angle and variables. Thus PSS can be optimized to dampen oscillations when given a change in load. Given additional load and reduced load to test the optimization of PSS. The results show that PSS is able to dampen oscillations faster when compared to systems without PSS. If using PSS the stable time generator is 8 seconds faster than without PSS.

## ABSTRAK
Gangguan  dan  perubahan  beban  secara  mendadak  baik  karena  pengalihan  beban  atau  penambahan  beban menyebabkan  perubahan  parameter  pada  Sistem  Tenaga  Listrik  yang  begitu  cepat.  Hal  ini  berdam b ak  pada mesin pembangkit yang terhubung ke sistem karena harus menjaga kestabilan putaran dan tegangan. Jika mesin pembangkit mengalami osilasi maka harus dibangun sistem yang dapat mengurangi dampak osilasi tersebut agar pembangkit  tetap  berada  dalam  kondisi  stabil.  PSS  ( Power  System  Stabilizer )  merupakan  salah  satu  perangkat kontrol  tambahan  untuk  menjaga  kestabilan  mesin  pembangkit  ( prime  mover dan  generator).  Oleh  karena  itu pada  penelitian  ini  digunakan  PSS  dengan  mengatur  sudut  eksitasi  dan  variabel.  Dengan  demikian  PSS  dapat dioptimalkan  untuk  meredam  osilasi  ketika  diberikan  perubahan  beban.  Diberikan  penambahan  beban  dan pengurangan beban untuk menguji keoptimalan PSS. Hasil menunjukan PSS mampu meredam osilasi lebih cepat jika dibandingkan dengan  sistem tanpa PSS. Jika  menggunakan PSS waktu stabil generator 8 detik  lebih cepat dibandingkan tanpa PSS.  Tujuan dari penelitian  ini adalah untuk mengetahui peran eksitasi dan governor pada pembangkit dalam merespon perubahan tegangan dan frekuensi sistem.
Kata kunci : stabilitas; gangguan; AVR; eksitasi; PSS
gangguan atau perubahan beban mendadak. Peran PSS dalam mengendalikan exciter dan governor menentukan  kemampuan  mesin  pembangkit  dalam meredam isolasi akibat gangguan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Stabilitas Sistem Tenaga Listrik
Ukuran  kestabilan  operasi  sistem  tenaga  listrik dilihat  dari  keseimbangan  daya  beban  dengan  daya yang  dibangkitkan.  Pada  kenyataannya  beban  tidak pernah tetap selalu saja terjadi penambahan beban atau pengalihan  beban  pada  sistem.  Perubahan  tersebut menyebabkan  pembangkit  harus  siap  menyesuaikan tegangan  keluaran  dan  frekuensi  melalui  pengaturan governor maupun AVR untuk melakukan eksitasi. Jika hal ini tidak dilakukan akan menyebabkan terganggunya  keseimbangan  daya  dan  menurunnya efisiensi  pengoperasian  sehingga  kinerja  sistem memburuk (Syahputra et al., 2018).
Kecepatan  pembangkit  merespon  perubahan sistem merupakan penentu kestabilan sistem. Kestabilan  pembangkit  tergantung  dari  kemampuan sistem  kendalinya.  Sistem  kendali  dikatakan  handal jika  mampu  mengendalikan  mesin  agar  tetap  stabil pada  perubahan-perubahan  parameter  pada  sistem. Jika  dalam  kondisi  gangguan  dan  mesin  pembangkit dapat  bekerja  dengan  normal  berarti  sistem  tersebut dikatakan stabil.
Sistem  tenaga  listrik  pada  umumnya  terdiri  atas lebih  dari  satu  pembangkit  yang  terhubung  pada saluran  interkoneksi.  Saluran  interkoneksi  bertujuan agar  seluruh  beban  yang  terpasang  pada  sistem terlayani  secara  kontinu.  Selain  itu  juga  pertumbuhan beban juga mempengaruhi semakin besarnya kebutuhan  daya  sehingga  membutuhkan  sistem interkoneksi multi mesin ini.
2.2. Pemodelan pada Power System Stabilizer
PSS  terdiri  dari  tiga  blok  utama  yaitu penguatan  PSS,  wash  out  dan  kompensator  lead-lag. Input PS dapat berupa frekuensi atau daya dari output pembangkit  dan  output  PSS  diinputkan  pada  sisi eksitasi (Muljono, 2010).
Berikut  ini  adalah  pemodelan  sistem  tenaga listrik (Windrayadi et al., 2018):
1. Pemodelan sistem turbin Pada  pemodelan  sistem  turbin  dibutuhkan  data yang  akan  merepresentasikan  sebuah  mesin pembangkit seperti governor, turbin, dan lainnya.
Berikut ini adalah contoh pemodelan turbin

## Sumber: Windrayadi et al., 2018

## Gambar 1. Pemodelan Sistem Turbin
2. Pemodelan sistem generator Sistem generator nantinya akan terhubung dengan sistem  turbin  dengan  tambahan  alat  berupa  PSS pada  input exciter .  Sistem  generaor  ini  nantinya akan menghasilkan listrik pada sistem pembangkit  listrik.  Apabila output dari  generator masih  belum  stabil  atau  masih  menimbulkan osilasi maka akan distabilkan oleh PSS agar tidak terjadi  osilasi  dan  kembali  stabil  dalam  waktu singkat.

## Sumber: Windrayadi et al., 2018

## Gambar 2. Pemodelan Sistem Generator
3. Pemodelan Power System Stabilizer Tujuan digunakan PSS adalah untuk memberikan peredaman ketika terjadi isolasi pada sudut rotor dengan  melakukan  pengaturan  pada  sistem eksitasi  menggunakan (auxiliary  stabilizing signal) .  PSS  akan  dipasang  pada  sistem  turbin dan  generator.  Output  PSS  akan  digunakan sebagai input pada exciter.

## Sumber: Windrayadi et al., 2018

## Gambar 3. Pemodelan PSS
4. Blok gain
Blok gain berfungsi  untuk  mengatur  besar penguatan  agar  diperoleh  besaran  torsi  sesuai dengan yang diinginkan.
5. Blok washout Blok washout berfungsi  untuk  menyediakan  bias steady  state pada output PSS  yang  akan memodifikasi tegangan terminal generator.
6. Blok Lead-Lag
Blok Lead-Lag berfungsi  sebagai  penghasil karakteristik phase-lead yang  sesuai  untuk mengkompensasi phase-lag antara output eksitasi dan torsi generator.
7. Limiter Limiter  berfungsi  untuk  membatasi  output  PSS agar  aksi  PSS  pada  AVR  sesuai  dengan  yang diharapkan.

## 3. METODOLOGI
Penelitian  ini  adalah  jenis  penelitian  campuran yang merupakan gabungan antara penelitian kuantitatif dan penelitian kualitatif. Sehingga penelitian ini tidak hanya mengolah data dalam bentuk simulasi  tetapi  juga  dilakukan  pembahasan  berupa analisa  dari  hasil  yang  diperoleh.  Tujuannya  adalah agar  lebih  mudah  memahami  hasil  pengolahan  data kuantitatif yang dideskripsikan.
Metode  yang  digunakan  adalah  studi  pustaka. Dilakukan  studi  terhadap  penelitian  yang  dilakukan menggunakan referensi pendukung berupa jurnal.
Berikut  ini  adalah  prosedur  dalam  mengerjakan penelitian  ini  yang  dapat  dijelaskan  pada  bagan berikut ini:
Sumber: penulis, 2023

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pemodelan sistem
Berikut  ini  adalah  blok  diagram  kontrol kecepatan  ( speed  control )  dan  kontrol  tegangan ( voltage control ).

## Sumber: penulis, 2023
Gambar 5. Blok Diagram Speed Control Dan Voltage Control
Sedangkan  parameter  sistem  yang  kemudian akan dibuat pemodelannya adalah sebagai berikut:

## Tabel 1. Paremeter Sistem
Sumber: penulis, 2023
Selanjutnya  adalah  membuat  pemodelan  sistem dengan membangun turbin dan generator.
Sumber: penulis, 2023
Gambar 6. Pemodelan Turbin dan Generator
Mulai Pengumpulan data dan studi literatur Pemodelan sistem Perhitungan sudut eksitasi dan variabel PSS Simulasi penambahan beban dan pengurangan beban Peredaman isolasi siginifikan? Analisa dan kesimpulan Selesai Ya Tidak
Langkah  berikut  adalah  mendesain  sudut  dan variabel PSS.
Sumber: penulis, 2023

## Gambar 7. Blok PSS
Perhitungan  sudut  sistem  eksitasi  dan  variabel  PSS adalah sebagai berikut:
Sehingga sudut PSS : +28 o
Sedangkan  variabel  PSS  untuk  frekuensi  osilasi  = 10.5rad/s adalah:
Misalkan:  A = 2s
Sehingga pemodelan PSS pada sistem sebagai berikut:
Sumber: penulis, 2023

## 4.2. Sistem mengalami gangguan
Percobaan  kestabilan  sistem  dilakukan  dengan memberikan  perubahan  beban  mendadak.  Sistem pertama kali diberikan penambahan beban  P L sebesar 0.5 pu menunjukan terjadi kenaikan penggunaan daya pada detik ke 80, berikut ini adalah respon tanpa PSS dan dengan PSS.
Sumber: penulis, 2023

## Gambar 8. Osilasi Sudut Rotor Sebelum dan Setelah Gangguan (Penambahan Beban)
Berdasarkan  hasil  simulasi  ditemukan  bahwa  pada saat  sistem  diberikan  penambahan  beban  maka  sudut rotor  mengalami  isolasi  pada  detik  terjadinya gangguan (detik ke 80).  Ketika gangguan terjadi PSS bekerja  dengan  memberikan  peredaman  isolasi signifikan  (dapat  dilihat  perbandingan  osilasi  tanpa PSS  dan  dengan  PSS)  pada  kurva  hijau.  Berikut  ini adalah  perbandingan  waktu  peredaman  antara  sistem tanpa  menggunakan  PSS  dan  sistem  dengan menggunakan PSS.
Tabel 2. Perbandingan Waktu Stabil Sistem Tanpa PSS dan Sistem Dengan PSS (Penambahan Beban)

## Sumber: penulis, 2023
Percobaan kestabilan sistem selanjutnya adalah terjadi  pelepasan  beban  pada  sistem  P L sebesar  0.2 pu  menunjukan  terjadi  penurunan  penggunaan  daya pada detik ke 50, berikut ini adalah respon tanpa PSS dan dengan PSS.
o a T          ) 1 ( tan 1   o           ) 1 05 . 0 5 . 10 ( tan 1  o 28    ) 1 . ( tan ) 1 . ( tan 1 1 B A          ) 5 . 10 ( tan ) 5 . 10 ( tan 28 1 1 B A o         o B o o ) 5 . 17 ( tan 3 . 87 28 1       o o o B 28 3 . 87 ) 5 . 10 ( tan 1     o B 3 . 59 ) 5 . 10 ( tan 1    0.15s  B 

## Sumber: penulis, 2023

## Gambar 8. Osilasi Sudut Rotor Sebelum dan Setelah Gangguan (Pelepasan Beban)
Berdasarkan  hasil  simulasi  ditemukan  bahwa  pada saat  sistem  diberikan  penambahan  beban  maka  sudut rotor  mengalami  isolasi  pada  detik  terjadinya gangguan (detik ke 50).  Ketika gangguan terjadi PSS bekerja  dengan  memberikan  peredaman  isolasi signifikan  (dapat  dilihat  perbandingan  osilasi  tanpa PSS  dan  dengan  PSS)  pada  kurva  hijau.  Berikut  ini adalah  perbandingan  waktu  peredaman  antara  sistem tanpa  menggunakan  PSS  dan  sistem  dengan menggunakan PSS.
Tabel 2. Perbandingan Waktu Stabil Sistem Tanpa PSS dan Sistem Dengan PSS (Pelepasan Beban)

## Sumber: penulis, 2023
5. PENUTUP
5.1.   Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  dapat disimpulkan  PSS  memberikan  pengaruh  terhadap pengendalian  arus  eksitasi  pada  sistem  pembangkit. PSS  mampu  meredam  isolasi  sudut  rotor  pada  saat terjadi  gangguan  atau  perubahan  beban  dengan memberikan respon  yang signifikan.  Ketika diberikan penambahan beban, PSS memberikan respon peredaman  lebih  cepat  dibandingkan  tanpa  PSS  yaitu 6  detik  lebih  cepat.  Hal  ini  juga  ketika  beban  dilepas PSS  memberikan  respon  meredamkan  isolasi  rotor lebih  cepat  6  detik  dibanding  sistem  tanpa  PSS.  Ini menunjukan  kinerja  PSS  lebih  baik  dalam  merespon perubahan beban.

## 5.2.   Saran
Penelitian  ini  dapat  dilakukan  berkelanjutan dengan  menerapkan  metode  penalaan  PSS  lain  yang lebih efektif.

## DAFTAR PUSTAKA
JAMAL,  A.  (2010).  Model  Power  Sistem  Stabilizer
Berbasis Standar IEEE untuk Stabilitas Transien Sistem  Tenaga  Listrik. JURNAL  ILMIAH SEMESTA TEKNIKA , 13 (1), 95–104. https://journal.umy.ac.id/index.php/st/article/vie w/729 Muljono, I. M. A. N. dan  A.  B. (2010). Dengan  Unit
Pembangkit  Tersebar  Influence  of  Power System  Stabilizer  on  Power  Sistems  With.
Teknologi Elektro , 9 (1).
Santoso,  A.  (2016).  AVR-PSS  Generator  dengan Kendali  Logika  Fuzzy  dan  Konvensional  pada Peredaman  Osilasi  Frekuensi  Rendah. JTET (Jurnal  Teknik  Elektro  Terapan) ,  82–92. https://jurnal.polines.ac.id/index.php/jtet/article/ view/65%0Ahttps://jurnal.polines.ac.id/index.ph p/jtet/article/viewFile/65/65
Suharto, Imam Robandi, A. P. (2015). Penalaan Power System  Stabilizer  (PSS)  Perbaikan  Stabilitas
Dinamik pada Sistem Tenaga Listrik Menggunakan  Bat  Algorithm  (BA). JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1,  (2015) ISSN: 2337- 3539 , 4 (1), 4–9. Syahputra,  E.,  Pelawi,  Z.,  Hasibuan,  A.,  Elektro,  D. T.,  Teknik,  F.,  Medan,  U.  A.,  Elektro,  D.  T., Teknik,  F.,  Islam,  U.,  Utara,  S.,  Elektro,  D. T., Teknik,  F.,  &  Malikussalaeh,  U.  (2018). Analisis  Stabilitas  Sistem  Tenaga  Listrik Menggunakan  Matlab. Jurnal  Sistem  Informasi , 2 (2), 29–48.
Windrayadi,  F.  O.,  Rahmatullah,  D.,  &  Winarno,  I.
(2018). Optimasi Power System Stabilizer (PSS) pada Generator Multi Mesin Untuk Mengurangi Osilasi Menggunakan Particle Swarm Optimization (PSO). SinarFe7 , 148–153.