Abstrak  —Dengan  berkembangnya  renewable  energy, seperti  energi  matahari  ,  energi  angin  dan  air  untuk kedepannya  akan  menjadi  sumber  energi  yang  bersih  yang mampu  menambah  daya  listrik.  Saat  ini  pembangkit  tenaga listrik pada umumnya menggunakan sumber energi batu bara, gas  dan  minyak  bumi  sebagai  sumber  energi  utama  untuk menghasilkan listrik. Pembangkit-pembangkit tersebut ditinjau  dari  segi  lokasi  mempunyai  jarak  yang  sangat  jauh dengan pusat beban sehingga biaya untuk  membangun sistem distribusi  memerlukan  biaya  yang  cukup  mahal.  Oleh  karena di  perlukan  suatu  pembangkit  yang  tersebar  yang  lokasinya dekat dengan pusat beban yaitu dengan menambah pembangkit dari renewable energy. Penambahan pembangkit pada jaringan distribusi  akan  mempengaruhi  koordinasi  proteksi  pada  rele arus  lebih  sehingga  diperlukan  adanya  suatu  sistem  yang adaptif  untuk  menangani  permasalahn  tersebut.  Dengan adanya  sistem  yang  adaptif  tersebut  diharapkan  mampu mendeteksi keadaan pembangkit tersebar (distributed generator) apakah tersambung dengan jaringan ataupun tidak. Dengan  terdeteksinya  distributed  generator  ke  sistem  jaringan distribusi  pengaturan  koordinasi  rele  akan  otomatis  berubah sesuai dengan setting rele yang diharapkan.
Kata  kunci—distributed  generator,  koordinasi  proteksi, pembangkit, rele arus lebih, renewable energy.

## I. PENDAHULUAN
EMBANGKITAN  tenaga  listrik  di  stasiun  pembangkit yang  di  salurkan  ke  konsumen  membutuhkan  saluran transmisi dan saluran distribusi. Di tinjau dari segi ekonomi dan  lingkungan  mengakibatkan  fasilitas  pembangkit  yang berkapasitas besar terletak di daerah pinggiran yang jauh dari pusat  beban.  Pembangkit  yang  sumber  energi  nya menggunakan  batubara  menimbulkan  permasalah  polusi terhadap lingkungan sedangkan yang menggunakan sumber energi  fosil  mempunyai  biaya  yang  sangat  mahal  dan  di prediksi dalam kurun waktu beberapa tahun kedepan sumber energi fosil akan habis [1].
Dengan  meningkatnya    permintaan  energi  setiap tahunnya  energi  listrik  tidak  dapat  terpenuhi  karena keterbatasan  saluran  transmisi.  Oleh  karena  itu  diperlukan pembangkit  yang  efisien  seperti  pembangkit  tersebar ( distributed  generator ).  Tingginya  biaya  transmisi  dan distribusi  menjadi  kendala  utama  untuk  penyaluran  tenaga listrik  sehingga  pengembangan distributed  generator menjadi  isu  yang  menarik  dikalangan  peneliti.. distibuted generator dengan kapasitas daya yang kecil dapat digunakan untuk  melayani  beban  puncak  pada jam  jam  tertentu  setiap harinya.[2]
Dengan  adanya  d istributed  generator kondisi  sistem tenaga listrik menjadi lebih rumit untuk dipahami oleh karena itu  sangat  diperlukan untuk mengetahui  pengaruh pemasangan distributed  generator terhadap  perubahan  di dalam  sistem  tenaga  listrik.[3] . Dari  Permasalahan  tersebut diperlukan  sistem  proteksi adaptive yang  berguna  untuk mengkoordinasi setting rele  secara  otomatis  mengikuti kondisi perubahan status pembangkit tersebar yang masuk ke dalam sistem.

## II. TEORI PENUNJANG

## A. Pembangkit Tenaga Listrik
Pembangkitan merupakan komponen utama dalam sistem tenaga    listrik.  Komponen  –  komponen  yang  digunakan dalam  pembangkitan  yaitu  generator  dan  turbin.  Dua komponen  tersebut  berfungsi  untuk  mengkonversi  energi mekanik  menjadi  energi  listrik.  Sesaat  setelah  terjadi pembangkitan energi listrik kemudian dinaikkan tegangannya  menggunakan  trafo.  Menaikkan  tegangan merupakan salah satu cara untuk mengurangi rugi daya pada saluran  trasnmisi.  Tahap  selanjutnya  saluran  distribusi,  di Indonesia  standart  tegangan  yang  digunakan  adalah  20  kV yang nantinya akan diturunkan ke tegangan rendah 380 volt untuk keperluan sehari hari.

## B. Sistem Distribusi Radial
Jaringan distribusi radial merupakan jaringan yang paling sederhana  dan  banyak  digunakan  di  Indonesia.  Dinamakan radial karena saluran ini ditarik secara radial dari suatu titik yang  merupakan  sumber  dari  jaringan  tersebut.  Catu  daya berasal dari satu titik sumber dan terdapat percabangan untuk membagi beban. Dengan adanya percabangan – percabangan tersebut maka arus beban yang mengalir disepanjang saluran menjadi  tidak  sama  sehingga  luas  penampang  yang digunakan pada saluran berbeda-beda.

## C. Gangguan Sistem Tenaga Litrik
Dalam sistem tenaga listrik gangguan dapat berupa arus lebih  ( overload )  dan  gangguan  hubung  singkat (  short circuit ).  Gangguan  ini  apabila  tidak  diatasi  dapat  merusak peralatan.  Gangguan  arus  lebih  Gangguan  ini  disebabkan karena  adanya  arus  yang  mengalir  melebihi  arus  nominal dalam  suatu  penghantar.  Faktor  utamanya  yaitu  kelebihan beban.  Gangguan  ini  apabila  tidak  segera  diperbaiki  dapat merusak saluran. Gangguan hubung singkat disebabakan dua faktor  yaitu  faktor internal dan  faktor eksternal .  Faktor

## Studi Skema Proteksi

## Adaptive Over Current Pada Jaringan Distribusi Dengan Pembangkit Tersebar Menggunakan Genetic Algorithm
Mukhamad Subkhi, Margo Pujiantara, Sjamsjul Anam Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : margo@ee.its.ac.id, anam@ee.its.ac.id
P
internal berasal dari rusaknya peralatan sistem tenaga listrik. Faktor eksternal berupa  cuaca  buruk  seperti  badai,  hujan, bencana,  runtuhnya  pohon  dan  lain  sebagainya.  Gangguan hubung  singkat  menyebabkan  terjadinya  pemadam  apabila tidak  di  perbaiki  gangguan  itu  menyebabkan  terputusnya circuit  breaker, penurunan  tegangan  yang  cukup  besar sehingga kualitas tenaga listrik menjadi rendah, pengurangan stabilitas  sistem  dan  menyebabkan  lepasnya generator dan merusak peralatan pada daerah yang terjadi ganguan.

## D. Algortima Genetika
Algoritma genetika merupakan metode pencarian dengan menggunakan  prinsip  proses  biologi  yaitu  evolusi  alam. Algoritma ini didasarkan pada proses genetik yang ada pada makhluk  hidup,  yaitu  perkembangan  generasi  dari  awal sampai akhir. Sehingga prinsip seleksi alam yaitu “siapa yang kuat  ,  dia  yang  bertahan  ( survive )”  menjadi  filosofi  dari algoritma ini berdasarkan referensi.
Proses  metode  ini  diawali  dengan  pembangkitan sejumlah populasi secara random sebagai solusi awal. Hasil random  awal  tersebut  akan  menjadi  induk  dari  proses generasi  selanjutnya.  Jika  suatu  individu  memenuhi persyaratan  dalam  menjalani  sebuah  proses  evolusi,  maka individu  yang  mencapai  fungsi  tujuan  tersebut  akan mempunyai kesempatan lebih untuk dipilih menjadi individu terbaik.  Sedangkan  individu  yang  tidak  sesuai  tujuan  akan dibuang.

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A. Single Line Diagram
Single  line diagram  menggunakan  dua  sumber  energi listrik yaitu grid dan distributed generator .
Gambar 1. Single Line Diagram
Single  line diagram  tersebut  mempunyai  data  –  data peralatan  diantara  grid,  distributed  generator,  kabel,  beban dan  rasio  CT.  Lebih  jelasnya  mengenai  data  tersebut  bisa dilihat pada tabel 1- 5 berikut ini :
Tabel 1. Data Grid No Pembangkit MVASc (max) MVASc (min) Tegangan 1 Grid 250 200 13.8 kV Tabel 2. Data Distributed Generator No Pembangkit Daya (MW) Tegangan (kV) PF (%) 1 DG1 6 13.8 85 Tabel 3. Data Kabel No Line R (Ω) X (Ω) Jarak (m) 1. Line 1-2 0.15088 0.0973 500 2. Line 2-3 0.12169 0.0955 1000 3. Line 3-4 0.12169 0.0955 300 Tabel 4. Data Beban No Beban Bus MVA Tegangan (kV) PF (%) 1 Load 1 1 1 13.8 90 2 Load 2 2 0.5 13.8 90 3 Load 3 3 1 13.8 90 4 Load 4 4 2 13.8 90 Tabel 5. Data Rasio CT No ID Rele Arah Ratio CT Line 1 RF1 Forward 300 Line 1-2 2 RF2 Forward 30 Line 2-3 3 RR3 Reverse 30 Line 2-3 4 RF3 Forward 50 Line 3-4 5 RR2 Reverse 50 Line 3-4 6 RF4 Forward 100 Line 4-5 7 RR1 Reverse 50 Line 4-5

## B. Konfigurasi Jaringan
Pada  penelitian  ini  ada  tiga  konfigurasi  jaringan  untuk mengatur koordinasi rele :
1.   Kondisi jaringan hanya terhubung dengan grid
2.  Kondisi  jaringan  hanya  terhubung  ke  distributed generator
3.  Kondisi  jaringan  terhubung  ke  grid  dan  distributed generator

## C.  Perancangan  Koordinasi  Menggunakan  Algoritma Genetika
Koordinasi  proteksi  menggunakan  algoritma  genetika diperlukan  data  awal  untuk  proses  perhitungan,  data  awal yang dimkasud adalah arus full load , Isc min , Isc max dan ratio ct.
Gambar 2. Flowchart Algoritma Genetika
Berikut merupakan penjelasan dari flowchart diatas :
1. Langkah pertama adalah melakukan sejumlah input data yaitu  arus  beban  penuh  yang  melewati  tiap  rele,  rasio current  transformer yang  digunakan  serta data  arus hubung  singkat  minimal  dan  maksimal  yang  melewati rele.  Data  didapat  dari  simulasi  dengan  menggunakan. Terdapat  beberapa  data  dari  konfigurasi  topologi  yang berbeda.  Data-data  akan  mempunyai  status On/Off tergantung topologi yang sedang aktif dengan mengelompokan  matriks  data  pada  sejumlah id yang berbeda.
2. Langkah  kedua adalah  membangkitkan  sejumlah  data awal yang berupa nilai TD ( Time dial ) dan Arus pickup (Ipu).  Pembangkitan  nilai  data-data  awal  ini  dilakukan secara random dengan batas-batas yang telah ditentukan. Dalam algoritma genetika nilai TD dan Ipu dikelompokan dalam  suatu  kromosom  dimana  jumlah  TD  beserta  Ipu berjumlah sama dengan jumlah rele yang akan dihitung. Adapun batasan dari nilai TD dan Arus pickup atau sering disebut constraint adalah:
 0,05 ≤ Td ≤  1,2
 1,05 x Arus Full Load ≤ I pickup ≤ 1,4 x Arus Full load
3. Langkah  ketiga adalah  mengevaluasi  nilai  hasil  random kedalam fungsi objektif yaitu:
Min J = ∑ 𝑛 𝑖=1 w i t i
Dimana n adalah jumlah rele ,t i adalah waktu operasi rele saat  gangguan  sedangkan  w i .  Tujuan  dari  persamaan fungsi  tujuan  adalah  meminimalkan  jumlah  waktu operasi rele utama.
4. Langkah  empat adalah  memeriksa  nilai-nilai  dari  hasil evaluasi  dengan constraint yang  telah  ditentukan. Adapun constraint dalam koordinasi proteksi adalah : a. Selisih  waktu  kerja  rele  backup  –  rele  utama  saat gangguan  pada  bus  yang  sama  atau  sering  disebut coordination time interval (CTI) harus lebih besar dari 0.2 s. Bila T nk merupakan waktu operasi rele backup pertama  R n dari  gangguan  bus k dan T ik merupakan waktu operasi rele utama R i maka:
 T nk – T ik – CTI ≥ 0 b. Waktu minimal operasi rele adalah 0.1 s.
5. Langkah kelima yaitu reproduksi. Pada tahap ini, setelah didapat  hasil fitness setelah  evaluasi  dilakukan,  maka perlu ditentukan peringkat fitness berdasarkan bobot dari tiap  fitness  tersebut  dengan  menggunakan  persamaan sebagai berikut:
𝑃(𝐶𝑛) = 𝑁𝑘𝑒𝑒𝑝 − 𝑛 + 1
∑ 𝑖 𝑁𝑘𝑒𝑒𝑝 𝑖=1
Dimana Nkeep adalah  jumlah  ranking  serta  n  adalah urutan ranking yang dihitung. Sehingga dalam persamaan tersebut  akan  dihasilkan  angka  posisi  kemungkinan kromosom berada.
6. Langkah selanjutnya adalah crossover. Adapun persamaan  yang  digunakan  untuk  menentukan  kawin silang adalah:
x new = (1-β)x m + βx d
Proses diatas akan berlangsung selama I > Loop , dimana Loop merupakan  jumlah  iterasi  yang  telah  ditentukan sedangkan I merupakan variabel yang tiap iterasi bertambah 1 nilainya
D. Penyetelan Rele Arus Lebih Waktu Invers dan Instan
Rele arus lebih waktu invers memiliki karakteristik ketika arus  gangguan  semakin  besar,  maka  waktu  operasi  rele semakin  cepat.  Begitu  juga  sebaliknya,  semakin  kecil  arus gangguan  yang  terjadi  maka  waktu  operasi  rele  akan  lebih lama.  Pada  rele  arus  lebih  waktu invers ,  terdapat  dua penyetelan.  Penyetelan  tersebut  adalah setting arus  dan waktu. Penyetelan arus dilakukan dengan mengatur tap pada rele yang  didapat dengan persamaan sebagai berikut:

## Tap  = Iset CT primary
Penyetelan  arus  harus  mempertimbangkan  arus  beban maksimal. Hal  ini bertujuan agar kondisi ketika beban penuh rele  tidak  terjadi trip. I set merupakan    arus pickup dalam Ampere .  Berdasarkan standar  British BS-142  penyetelan arus pickup mempunyai batas sebagai berikut:
1,05 I FLA <  I set < 1,4 I FLA
Dimana I FLA adalah arus beban maksimum peralatan. Penyetelan waktu dilakukan dengan mengatur time dial untuk mendapatkan waktu operasi rele tersebut. Berdasarkan IEC  255-3,  untuk  gangguan  pada  sistem  distribusi
menggunakan jenis kurva standard invers dengan persamaan sebagai berikut berdasarkan referensi [3]:
t d = k x D
[( I Iset ) ∝ - 1 ]
Di mana : t d = waktu operasi (detik) D = time dial I = nilai arus gangguan ( Ampere ) I set = arus pickup ( Ampere ) k = 0,14

## 
= 0,02
Rele arus lebih instan memiliki karakteristik kerja tanpa penundaan  waktu,  tapi  masih  bekerja  dengan  waktu  cepat. Jika  ada  arus  lebih  yang  mengalir  melebihi  batas  yang ditentukan  maka  rele  akan  bekerja.  Dalam  menentukan setelan pickup instan ini digunakan I sc min yaitu arus hubung singkat minimum 2 fasa. Sehingga setting ditetapkan:
I set  0,8 I sc min

## IV. S IMULASI DAN ANALISA
A. Kondisi Jaringan Terhubung Grid Pada  kondisi  terhubung  ke  grid  jaringan  mempunyai  data sebagai berikut :
Tabel 6. Full Load Ampere No Bus Tegangan (kV) Beban (MVA) FLA (A) 1 Bus1 13.8 1 64.1 2 Bus2 13.79 0.5 21.9 3 Bus3 13.79 1 44.5 4 Bus4 13.8 2 133.2 Tabel 7. Rele RF4 Jenis Model Kurva Isc Max Isc Min FLA CT ABB REX521 SI 7890 6820 89.3 100  Setting Low Set
1.05 x FLA ≤ IP  ≤ 1.4 x FLA 94 ≤  IP  ≤ 125
IP = 100
Tap = 𝐼𝑃 𝐶𝑇 = 100 100 = 1
 Time Dial
Tcb = 0.1 s
𝑇𝑑 = [ 𝐼𝑠𝑐 𝑀𝑎𝑥 𝐼𝑝 ] 0.02 − 1
0.14
𝑇𝑑 = [ 7890 100 ] 0.02 − 1 0.14
Td = 0.065

##  High Set
I set ≤ 0.8 x Isc Min I set ≤ 0.8 x 6820 I set ≤ 5456 I set = 400
Tap = 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝐶𝑇 = 400 100 = 4
Tabel 8. Rele RF3 Jenis Model Kurva Isc Max Isc Min FLA CT ABB REX521 SI 8150 7050 133.9 150  Setting Low Set 1.05 x FLA ≤ IP  ≤ 1.4 x FLA
141 ≤  IP  ≤ 187
IP = 150
Tap = 𝐼𝑃 𝐶𝑇 = 150 150 = 1 Time Dial Tcb = 0.3 s 𝑇𝑑 = [ 𝐼𝑠𝑐 𝑀𝑎𝑥 𝐼𝑝 ] 0.02 − 1
0.14
𝑇𝑑 = [ 8150 150 ] 0.02 − 1
0.14
Td = 0.178

##  High Set
I set ≤ 0.8 x Isc Min I set ≤ 0.8 x 7050 I set ≤ 5640 I set = 750
Tap = 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝐶𝑇 = 750 150 = 5
Tabel 9. Rele RF2 Jenis Model Kurva Isc Max Isc Min FLA CT ABB REX521 SI 9050 7880 155.8 200
 Setting Low Set
1.05 x FLA ≤ IP  ≤ 1.4 x FLA
164 ≤  IP  ≤ 197 IP = 200
Tap = 𝐼𝑃 𝐶𝑇 = 200 200 = 1

## Time Dial
Tcb = 0.5 s
𝑇𝑑 = [ 𝐼𝑠𝑐 𝑀𝑎𝑥 𝐼𝑝 ] 0.02 − 1
0.14
𝑇𝑑 = [ 9050 200 ] 0.02 − 1 0.14 Td = 0.28

##  High Set
I set ≤ 0.8 x Isc Min I set ≤ 0.8 x 7880 I set ≤ 6304
I set = 1060
Tap = 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝐶𝑇 = 1060
200 = 5.3
Tabel 10. Rele RF1 Jenis Model Kurva Isc Max Isc
Min FLA CT ABB REX521 SI 9550 8370 197 200
 Setting Low Set
1.05 x FLA ≤ IP  ≤ 1.4 x FLA 207 ≤  IP  ≤ 277 IP = 240
Tap = 𝐼𝑃 𝐶𝑇 = 240 200 = 1.2
 Time Dial Tcb = 0.7 s
𝑇𝑑 = [ 𝐼𝑠𝑐 𝑀𝑎𝑥
𝐼𝑝 ] 0.02 − 1 0.14
𝑇𝑑 = [ 9550 200 ] 0.02 − 1 0.14 Td = 0.4
 High Set
I set ≤ 0.8 x Isc Min I set ≤ 0.8 x 8370 I set ≤ 6996 I set = 1600
Tap = 𝐼𝑠𝑒𝑡 𝐶𝑇 = 1600 200 = 8

## B. Perhitungan Menggunakan Genetic Algortihm
Pada  perhitungan  ini  setting  yang  pakai  hanya  pada kondisi low set :
Tabel 11. Hasil Perhitungan Menggunakan Genetic Algorithm ID Rele Setting Lowset Arus Pick-up Setting Highset Arus Tap TMS Tap TD Pick-up RF1 1.16 0.6011 231.42 33.48 0.1452 6696 RF2 0.86 0.4095 172.34 31.52 0.3867 6304 RF3 0.98 0.2277 146.56 37.0 0.6850 5640 RF4 1.06 0.0801 106.15 54.56 0.9352 5456
C. Perbandingan Perhitungan Manual dan Genetic Algotihm
Tabel 12. Perbandingan Perhitungan Manual dan Genetic Algorithm Algoritma Genetika Manual ID Rele Setting Lowset Arus Pick-up Setting Lowset Arus Pick- up Tap TMS Tap TMS RF1 1.16 0.6011 231.42 1.2 0.4 240 RF2 0.86 0.4095 172.34 1 0.28 200 RF3 0.98 0.2277 146.56 1 0.178 150 RF4 1.06 0.0801 106.15 1 0.065 100

## D. Plotting Kurva
Dari  perhitungan  diatas  untuk  melihat  koordinasi proteksinya bisa dilihat pada kurva TCC berikut ini :
Gambar 3. Kurva Time Current Curve

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  simulasi  dan  analisa  koordinasi proteksi  dengan distributed  generator menggunakan algoritma  genetika  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan dinataranya :
a. Dengan  adanya distributed  generator arus  hubung singkat di semua bus mengalami kenaikan, sehingga terjadi perubahan setting koordinasi rele.
b. Distributed  generator menyebabkan  adanya  dual arus yang mengalir sehingga diperlukan CT dan rele tambahan  untuk  mendeteksi  arus  dari  sisi  yang berlawanan.
c. Hasil perhitungan manual dan perhitungan
menggunakan algoritma genetika terdapat perbedaan  pada setting  lowset terutama  di  TMS, namun  perbedaan  tersebut  tidak  mempengaruhi koordinasi rele.
d. Pada zona 1-2, 2-3 dan 3-4 terdapat dua rele untuk mendeteksi arus f orward yang berasal dari grid dan arus reverse yang  berasal  dari Distributed generator.
e. Tanpa adanya rele reverse apabila terjadi gangguan di bus waktu tripping akan menjadi lama.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Noghabi  S.Abbas,  Sadeh  J,  Mashhasi  R.Habib,  “ Considering Different  Netowrk  Topologies  in  Optimal  Overcurrent  Relay Coordination  Using  a  Hybrid  GA ”  IEEE  Transaction  On  Power Delivery, Vol. 24 , No.4, Oct 2009.
[2]  Felipe A.Contreras, Gustavo A.Ramos, Mario A.Rios, “ Methodology and Design of an Adaptif Overcurrent Protection   for Distribution Systems with DG ” IJECS-IJENS, vol.12 No.05, Oct 2012.
[3]  Chen Chao R, Lee Cheng H, Chang Chi J, “ Optimal Overcurrent Relay Coordination in Power Distribution System Using a New Approach ” Electr Power Energy Syst, vol 45 ,2013.