ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638 | Vol. 12 | No. 2 | Halaman 526 - 540
April 2024

## Strategi Operasi Load Shedding dan Islanding Stiffness Sistem Tenaga Listrik pada Kondisi Edge Emergency

## MOHAMMAD SALMAN ABDURROHIM, HADI SUYONO*, RINI NUR HASANAH
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia
*Email: hadis@ub.ac.id (Corresponding Author)
Received 22 Januari 2024 | Revised 14 Februari 2024 | Accepted 6 Maret 2024

## ABSTRAK
Penelitian  ini  mengeksplorasi  elemen-elemen  krusial  dalam  menjaga  stabilitas sistem tenaga pada kondisi edge emergency, yang terkait erat dengan penjagaan keseimbangan dan pemulihan frekuensi yang cepat setelah terjadinya gangguan. Pengelolaan pasokan listrik dan mempertahankan integritas sistem tenaga listrik, serta strategi load shedding dan operasi islanding, menjadi salah satu upaya untuk menjaga stabilitas. Respons cadangan berputar pada operasi islanding, terutama dalam menyesuaikan daya aktif  selama gangguan, memiliki  peran  krusial  untuk menjaga  respon  kestabilan  sesuai  batasan  edge  maksimum  dan  minimum. Pemodelan mekanisme skema load shedding dan operasi islanding dengan trigger dari stiffness kondisi edge maksimum tercapai dengan menjaga nilai overfrequency dibawah 51,5 Hz dengan nilai frekuensi tertinggi sebesar 51,473 HZ , sedangkan edge  minimum  tercapai  dengan  menjaga  nilai  underfrequency  diatas  47,5  Hz dengan nilai frekuensi terendah sebesar 47,517 Hz.
Kata kunci : load shedding, islanding, stiffness, edge maksimum, edge minimum

## ABSTRACT
This study explores crucial elements in maintaining power systems stability during edge  emergency  condition,  closely  related  to  maintaining  balance  and  rapid frequency recovery after disturbances. Efforts aimed at ensuring stability include managing  electrical  supply,  preserving  power  system  integrity,  as  well  as implementing load shedding and islanding operations. Spinning reserve response in islanding operation, particularly in adjusting active power during disturbances, plays a crucial role in maintaining stability responses within specified maximum and minimum edge constraints. Modeling of load shedding schemes and islanding operations  triggered  by  the  stiffness  conditions  of  maximum  edge  condition  is achieved by maintaining the overfrequency value below 51.5 Hz, with the highest frequency  value  being  51.473  Hz.  Meanwhile,  the  minimum  edge  condition  is achieved by maintaining the underfrequency value above 47.5 Hz, with the lowest frequency value being 47.517 Hz.
Keywords : load shedding, islanding, stiffness, maksimum edge, minimum edge

## 1. PENDAHULUAN
Kestabilan sistem tenaga bergantung pada pemeliharaan keseimbangan dan pemulihan yang cepat  setelah  terjadi  gangguan.  Dalam  kondisi  stabil,  terdapat  keseimbangan  antara  daya masukan  dari  penggerak  utama  dan  daya  keluar  ke  beban,  yang  memerlukan  sinkronisasi frekuensi antar generator (Abbas, dkk, 2022) . Tantangan utama dalam menjaga stabilitas adalah adanya gangguan, baik yang bersifat kecil seperti perubahan beban terus-menerus, maupun yang bersifat besar seperti pelepasan pembangkit, short circuit, dan pelepasan beban besar  yang  berpotensi  menyebabkan  ketidakstabilan  frekuensi (Shrestha  &  Gonzalez- Longatt, 2021) .Tujuan utama otoritas sistem tenaga listrik mencakup pengoperasian dan pemeliharaan sistem tenaga, mengelola pasokan tenaga listrik, dan mengawasi pemeliharaan transmisi  tenaga  listrik.  Untuk  mencapai  tujuan  ini,  diperlukan  studi  terus-menerus  guna meningkatkan kualitas sistem tenaga (Alvarez-Alvarado, dkk, 2022) .
Kehilangan  generator  atau  pembangkit,  baik  berupa  satu  unit  ataupun  beberapa  unit pembangkit  dengan  kapasitas  yang  sudah  direncanakan  pada  sistem  operasi,  akan  dapat berdampak  pada  stabilitas  sistem.  Meskipun  sistem  seharusnya  dapat  kembali  ke  kondisi normal setelah adanya recovery sistem pada saat kegagalan terjadi, waktu interupsi kritis akan sedikit lebih lama setelah peningkatan kapasitas generator (Lackovic, 2017) . Keseimbangan antara  suplai  dan  beban  tenaga  listrik  sangat  berpengaruh  terhadap  kestabilan  frekuensi sistem.  Kondisi  di  mana  gangguan  terjadi  dan  dilanjutkan  dengan  pelepasan  pembangkit sementara beban tetap, maka akan menyebabkan frekuensi sistem turun. Demikian juga, jika terjadi gangguan yang menyebabkan pelepasan beban sementara suplai tenaga listrik tetap, maka  akan  menyebabkan  respon  frekuensi  sistem  naik.  Kedua  kondisi  ini  terkadang  akan terjadi  sampai  frekuensi  melebihi  batas  maksimum  dan  minimum  frekuensi  sistem  yang diizinkan, yang disebut dengan edge emergency condition (kondisi batas emergensi). Menjaga sistem  ketika  mengalami  kondisi  emergensi yang menyebabkan over atau under  frequency sesuai  batasan  standar  dapat  menghindari  kerusakan  peralatan  elektronik.  Kerugian paling parah  adalah blackout,  yang  disebabkan  oleh  bekerjanya  sistem  proteksi  karena ketidakmampuan  pembangkit  untuk  mengembalikan  frekuensi  pada  keadaan  normal.  Oleh karena itu, diperlukan strategi operasi yang tepat untuk menjaga perubahan frekuensi sistem tidak melebihi batas edge emergency.
Interkoneksi sistem dapat meningkatkan stabilitas dengan waktu pemulihan frekuensi yang lebih cepat setelah gangguan (Baškarad, dkk, 2024) . Untuk mengatasi masalah minimum frekuensi  saat  kondisi edge  emergency,  strategi  Under  Frequency  Load  Shedding  (UFLS) digunakan  untuk  melepaskan  sebagian  beban  menggunakan  relay  frekuensi,  menjaga stabilitas dengan menyesuaikan pengurangan frekuensi akibat ketidakseimbangan daya suplai dan konsumsi beban (Sauhats, dkk, 2021) . Operasi islanding, yang mengisolasi sebagian sistem, memperumit operasi karena segmen terisolasi harus menjaga keseimbangan antara pembangkitan  dan  beban  secara  mandiri,  memerlukan  strategi  kontrol  yang  canggih  dan koordinasi antar generator untuk mencegah  penyimpangan  frekuensi (Islam, dkk, 2021) (Abo-Khalil, dkk, 2023)
Spinning  reserve,  generator  cadangan  untuk  merespons  perubahan  permintaan  atau pemadaman  yang  tiba-tiba,  sangat  penting  dalam  mempertahankan  stabilitas  sistem kelistrikan (Tür,  dkk,  2017) .  Kapasitas spinning  reserve  yang  lebih  besar  memungkinkan penyesuaian  daya  aktif  yang  lebih  efektif  dengan  perubahan  frekuensi  yang  lebih  lambat, sementara  kapasitas  yang  lebih  kecil  merespons  perubahan  daya  aktif  lebih  cepat  namun memerlukan tindakan korektif yang lebih cepat pula untuk menjaga stabilitas (Chathurika, dkk, 2020) . Memahami peran spinning reserve dalam menyesuaikan daya aktif dan standar
batasan operasi pembangkit generator kunci dalam merancang strategi kontrol yang efektif untuk mencegah perubahan frekuensi selama gangguan (Shazon, dkk, 2022)(Al Kez, dkk, 2023) Standar ini menetapkan batasan tertentu untuk menjaga stabilitas sistem kelistrikan dan  menghindari  kemungkinan  terjadinya  kegagalan  sistem  yang  dapat  membahayakan pasokan  listrik.  Oleh  karena  itu,  pengetahuan  yang  mendalam  tentang  batasan  operasi pembangkit generator menjadi landasan untuk pengembangan strategi kontrol yang efisien dan keberlanjutan operasi sistem kelistrikan secara keseluruhan.
Operasi islanding  stiffness  diadopsi  pada  penelitian  ini  merujuk  pada  kemampuan  sistem kelistrikan  untuk  membentuk island    terisolasi  secara  otomatis  sebagai  respons  terhadap trigger dari perubahan stiffness dalam sistem. Dalam operasi ini, pembentukan island terjadi sebagai akibat dari perubahan frekuensi sistem yang disebabkan oleh pemutusan ( trip) pada pembangkit besar. Frekuensi sistem turun hingga mencapai frekuensi operasi islanding, yang memicu pembentukan island, dan pembangkit yang memiliki spinning reserve bekerja untuk mengembalikan sistem ke kondisi stabil (Al Hosani, dkk, 2015) . Operasi islanding stiffness dalam kondisi edge emergency diperlukan untuk menjaga agar frekuensi yang dihasilkan oleh pembangkit cadangan tetap beroperasi dalam batas standar. Ketika sistem beroperasi dalam mode islanding, pengoperasian daya aktif pada pembangkit cadangan secara berlebihan dapat menyebabkan overfrequency, sedangkan operasi daya aktif yang kurang dapat menyebabkan underfrequency.  Pendekatan  komprehensif  yang  mengintegrasikan  load  shedding,  operasi islanding, dan respons spinning reserve terhadap perubahan frekuensi sangat penting untuk memastikan pasokan daya yang berkelanjutan dan dapat diandalkan.
Strategi operasi sebagaimana telah dipaparkan di atas akan menjadi perhatian ( concern) untuk dapat  diterapkan  pada  sistem  kelistrikan  Lombok  yang  menjadi  objek  pada  penelitian  ini. Setelah beroperasinya pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) Lombok sebanyak 3 unit pada tahun  2023,  dengan  total  kapasitas  3  x  50  MW  yang  menjadi  penopang  utama  sistem kelistrikan  Lombok,  diperlukan  kajian  lebih  mendalam  terkait  sistem  proteksi  untuk mengetahui  kestabilan  sistem  jika  terjadi  gangguan  pada  pembangkit  tersebut.  Tujuan penelitian  ini  adalah  untuk  mengevaluasi  stabilitas  sistem  dalam  menghadapi  gangguan, khususnya terkait kestabilan frekuensi. Hal ini menjadi penting karena ketika terjadi gangguan yang  menyebabkan  pelepasan  pada  pembangkit,  menggunakan  mekanisme  operasi pembangkit  dan  proteksi  yang  sudah  ada,  akan  berpotensi  menyebabkan blackout  karena ketidakmampuan  pembangkit  cadangan  untuk  merespon  perubahan.  Oleh  karena  itu, diperlukan mekanisme operasi sistem proteksi yang memadai dan operasi yang lebih efisien untuk pembangkit cadangan agar mampu merespon perubahan dengan baik.
Penelitian ini akan menganalisis bagaimana mengatasi gangguan generator lepas pada kondisi edge  emergency  dengan  menggunakan  strategi  pelepasan  beban  dan  operasi  islanding. Dengan demikian, diharapkan bahwa saat terjadi blackout pada sistem jaringan, beban tetap dapat menerima pasokan listrik secara optimal. Langkah-langkah operasional yang tepat akan diuji melalui simulasi menggunakan perangkat lunak professional DigSILENT. Simulasi ini akan membantu dalam mengidentifikasi potensi masalah dan merancang strategi yang efektif untuk menjaga  kestabilan  sistem  kelistrikan,  terutama  pada  saat  kondisi  gangguan  yang menyebabkan edge emergency.

## 1.1 Penurunan Frekuensi Karena Gangguan Terhadap Pembangkit
Unit pembangkit yang terganggu dan lepas ( trip) dari sistem mempunyai dampak penurunan frekuensi sistem, begitu pula penambahan beban secara mendadak, akan berdampak kepada penurunan  frekuensi  sistem.  Untuk  mendapatkan  besar  penurunan  frekuensi  digunakan persamaan:
( ) =
(1)
Dimana f 0 adalah frekuensi nominal sistem (Hz), H adalah konstanta inersia (detik), P SO adalah daya  yang  dibangkitkan  unit  yang mengalami  gangguan  (MW), P GOT adalah  total kapasitas seluruh pembangkit (MW), dan P SOT adalah kapasitas pembangkit yang mengalami gangguan (MW).
Pada akhir selang waktu yang pertama merupakan permulaan selang waktu kedua, yaitu saat t 1 , nilai frekuensinya adalah :
𝑓 = 𝑓 + (𝑡 − 𝑡 )
(2)
Dalam selang waktu antara t 0 dan t 1 nilai df/dt dianggap konstan, untuk selang waktu berikutnya yaitu antara t1 dan t2 dilakukan perhitungan menentukan nilai selisih daya yang dibangkitkan dengan beban :
= ( ) (3)
Dimana P GO adalah beban sistem setelah gangguan dan P B1 adalah daya yang dibangkitkan dalam  sitem  sebelum  ada  gangguan  dari  unit.  Perhitungan  berikutnya  dapat  dilakukan seterusnya yang serupa untuk selang waktu berikutnya.

## 1.2 Under Frequency Load Shedding dan Operasi Islanding
Under  Frequency  Load  Shedding  (UFLS)  adalah  strategi  pengelolaan  beban  otomatis  yang diimplementasikan saat frekuensi dalam sistem tenaga listrik turun di bawah batas ambang tertentu,  yang  dapat  disebabkan  oleh  kegagalan  pembangkit  atau  beban  yang  berlebihan. Tujuannya adalah menjaga stabilitas dengan mengurangi beban secara selektif saat frekuensi turun,  mencegah  ketidakstabilan  yang  lebih  besar.  Sedangkan Islanding  adalah  kondisi  di mana sebagian sistem tenaga listrik terisolasi mandiri dari grid utama tetapi tetap beroperasi secara independen, baik secara sengaja maupun tidak sengaja. Dalam konteks UFLS, islanding dapat  terjadi  ketika  sebagian  sistem  diisolasi  setelah  pelepasan  beban  untuk  menjaga stabilitas.  Dalam  situasi  yang  disengaja, islanding  memungkinkan sistem  beroperasi  secara terisolasi untuk mempertahankan pasokan daya di wilayah tertentu, bahkan jika grid utama mengalami  gangguan.  Dalam  kedua  kasus,  koordinasi  dan  kontrol  yang  cermat  diperlukan untuk  mencegah  masalah  stabilitas  dan  ketidakseimbangan  daya  di  dalam  "pulau"  yang terisolasi.

## 2. METODE

## 2.1 Diagram Alir Penelitian
Untuk mencapai sasaran penelitian, sebuah diagram alir telah disusun sebagaimana tergambar pada Gambar 1. Langkah-langkah dalam metodologi penelitian meliputi: Tahap 1, menentukan standar-standar yang berkaitan dengan regulasi dan kestabilan sistem; Tahap 2, pemodelan sistem kelistrikan Lombok dan validasi data dengan simulasi load flow; Tahap 3, menentukan skema  dan  prioritas  load  shedding,  serta  operasi  islanding;  Tahap  4,  percobaan  simulasi kestabilan transien generator trip dan penyesuaian terhadap skema load shedding dan operasi islanding; Tahap 5, penyesuaian operasi pembangkit load follower dan penarikan kesimpulan.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Langkah-langkah dalam diagram alir pada Gambar 1 didasarkan pada prinsip-prinsip kestabilan yang  terdapat  dalam  Gambar  2.  Analisis  kestabilan  sistem  tenaga  dilakukan  melalui penggunaan model kestabilan transien, yang berbeda dari model kestabilan steady state atau kestabilan  dinamik.  Kegagalan  generator  yang  mengakibatkan  trip  dapat  menyebabkan ketidakstabilan  dalam  sistem.  Analisis  kestabilan  frekuensi  kemudian  dilakukan  untuk mengidentifikasi ketidakstabilan ini, yang dapat diatasi dengan menggunakan load shedding dan operasi islanding. Pada akhirnya, diharapkan bahwa kestabilan sistem akan pulih dengan penerapan skema ini.
Gambar 2. Gambaran Umum Kestabilan Sistem Tenaga

## 2.2 Penentuan Standar
Pada langkah ini dilakukan pengumpulan referensi yang terkait dengan kestabilan transien dan data mengenai sistem jaringan sistem kelistrikan Lombok. Rujukan ini diperoleh melalui studi literatur  dari  jurnal-jurnal  dan  buku  teks  yang  relevan  dengan  topik  pembahasan,  sesuai dengan  kondisi  lapangan  dan  temuan  penelitian  sebelumnya.  Penelitian  ini  menggunakan standar frekuensi yang telah ditetapkan oleh Kementerian ESDM dan PT PLN (Persero) yang dapat dilihat pada Tabel 1. Frekuensi nominal di jaringan yaitu 50 Hz. Frekuensi sistem dapat naik sampai dengan 52 Hz dan turun sampai dengan 47 Hz pada keadaan luar biasa.
Tabel 1. Batasan Operasi Frekuensi (Energi & Sumber Daya, 2020)
Rentang Frekuensi Rentang Waktu Operasi 51,5 Hz < f ≤ 52, 0 Hz Beroperasi selama paling singkat 15 menit 51,0 Hz < f ≤ 51,5 Hz Beroperasi selama paling singkat 90 menit 49,0 Hz ≤ f ≤ 51,0 Hz Beroperasi secara terus-menerus 47,5 Hz < f < 49,0 Hz Beroperasi selama paling singkat 90 menit 47,0 Hz < f ≤ 47,5 Hz Beroperasi selama paling singkat 6 detik
Dalam penentuan keberhasilan islanding penelitian ini mengacu pada standar IEEE C37.106™- 2003 tentang proteksi generator yang dikonversi menjadi sistem kelistrikan 50 Hz pada kondisi frekuensi abnormal sebagaimana tercantum pada Gambar 3 untuk mencegah kerusakan pada pembangkit load  follower  yaitu  pembangkit  listrik  yang  secara  otomatis  menyesuaikan produksi daya keluaran listrik sesuai dengan fluktuasi perubahan beban secara cepat.

## Gambar 3. Standar Frekuensi Pembatasan Operasi Sebagian atau Beban Penuh pada
Turbin Saat Frekuensi Abnormal (IEEE C37.106-2003, 2004)
Continuous  operation  merupakan  daerah  frekuensi  normal.  Restricted  time  operating frequency  limits  merupakan  daerah  frekuensi  yang  masih  diijinkan  namun  hanya  bersifat sementara (tergantung besar frekuensi dan waktu). Semakin besar turun frekeuensinya maka semakin pendek waktu yang diijinkan frekuensi pada kondisi tersebut. Prohibited operation merupakan  daerah  frekuensi  terlarang,  sehingga  frekuensi  tidak  dijinkan  mencapai  daerah tersebut.

## 2.3 Pemodelan Sistem Kelistrikan Lombok
Pada tahap ini, berdasarkan data tentang sistem kelistrikan Lombok 2023 seperti pada Gambar 4 yang telah didapatkan dari tahap studi literatur, maka single-line diagram sistem kelistrikan Lombok dimodelkan dengan bantuan perangkat lunak simulasi DigSILENT. Pemodelan sistem ini termasuk masuknya 3 unit PLTU Lombok Timur sebesar 150 MW yang mulai beroperasi pada tahun 2023. Selain itu pada pemodelan sistem dilakukan inventarisasi 42 pembangkit lainnya,  115  beban,  dan  17  x  2  saluran  transmisi.  Pengaturan droop dan  deadband  untuk pembangkit load follower pada sistem kelistrikan Lombok dapat dilihat pada Tabel 2.
Gambar 4. SLD Sistem Kelistrikan Lombok 2023
Tabel 2. Data Setting Droop dan Dead Band Pembangkit Primer No Pembangkit Load Follower Demand (MW) Droop (%) Dead- band Ramp Rate (MW/menit) Keterangan 1. PLTMGU  Lombok  Peaker 13-unit x 9,6 MW 124,8 0 10 mHz 1,8 Load Follower-1 2. PLTG MPP Jeranjang 1-unit x 26 MW 26 4 20 mHz 6 Load Follower-2 3.  PLTU Jeranjang #1 22,5 5,5 - 0,1 Load Follower-3 4.  PLTU Jeranjang #2 22,5 5,5 - 0,1 5.  PLTU Jeranjang #3 22,5 6 - 0,1 6.  PLTU LED 2-unit x 25 MW 50 6 2 RPM 0,5 Turbin Follow Boiler 7. PLTU Lombok Timur 3-unit x 50 MW 150 6 2 RPM 0,5

## 2.4 Simulasi dan analisis Load Flow
Pada  tahap  ini  dilakukan  simulasi load  flow  untuk  memvalidasi  pemodelan  sistem  pada software berdasarkan profil tegangan tiap  bus  dan  total daya  pembangkitan, agar  simulasi yang dilakukan sesuai dengan kondisi eksisting.

## 2.5 Skema Load Shedding dan Operasi Islanding
Pada tahap ini, berdasarkan data beban dari sistem kelistrikan Lombok yang telah didapatkan dari  tahap  studi  literatur  ditentukan  dulu  beban-beban  yang  tidak  boleh  dilepas  karena merupakan beban-beban penting yang diprioritaskan mendapatkan suplai daya hingga operasi islanding.  Beban  yang  dilepas  pertama  kali  harus  sekecil  mungkin  untuk  meminimalisir terjadinya transien pada sistem. Pengaturan skema load shedding dan operasi islanding dapat dilihat  pada  Tabel  3.  Pengaturan  operasi islanding  akan  lebih  difokuskan  untuk  menyuplai beban prioritas yang diilustrasikan seperti pada Gambar 5. Beban-beban prioritas pada sistem kelistrikan  lombok  adalah  kota  Mataran  yang  merupakan  ibu  kota  provinsi  Nusa  Tenggara Barat (NTB), Bandar Udara Internasional Lombok, dan Kawasan Ekonomi Khusus (KEK) Kuta dan Mandalika.
Tabel 3. Data Skema Load Shedding dan Operasi Islanding Pengaturan Beban LS (%) Tahapan Automatic Load Shedding Tahap 1: <49,1 Hz Gunungsari, Rempung-GI 7 Tahap 2: <49,0 Hz Narmada, Aik Bukak, Pringgarata, Aikmel, Sugihan 7 Tahap 3: <48,9 Hz Kopang-JR, Teluk Awang, Keruak, Kopang-GI, Pemepek 7 Tahap 4: <48,8 Hz Ampenan, Pemepek, Sade 7 Tahap 5: <48,7 Hz Meninting, Pagutan, Suralaga 5 Tahap 6: <48,6 Hz Praya-PL, Cemare, Anjani, Mujur 5 Tahap 7: <48,5 Hz Sekotong, Mantang, Batujai 5 Tahap 8: <48,4 Hz Batudawe, Kelayu, Mataram-PL 5 Total ALS Tahap 1 s.d. 8 = 48 Operasi Islanding Tahap 9: <48,2 Hz Interkonektor 2-GI

## 2.6 Simulasi dan Analisis Kestabilan Transien Generator Trip
Pada  tahap  ini  dilakukan  perancangan  skenario  generator trip  dengan  menggunakan kombinasi  beberapa  generator  sesuai  dengan  besaran  total  pembangkit  lepas  seminimal mungkin untuk mengetahui seberapa besar sistem kehilangan suplai daya agar triger setiap tahapan tercapai. Generator yang dihilangkan harus merupakan generator sekunder, dan tidak membahas tentang kehilangan swing generator. Dalam hal ini PLTG MPP Jeranjang merupakan swing  generator  pada  sistem  kelistrikan  Lombok.  Generator  akan  dipilih  sesuai  triger  pada setiap tahapan load shedding dan islanding yang akan trip pada t = 1 detik dan durasi simulasi akan dilakukan selama 60 detik. Dari hasil setiap tahapan load shedding dan operasi islanding berdasarkan triger  generator  trip  yang  telah  disimulasikan  akan  ditinjau  respon  frekuensi sistem.
2.7 Operasi Islanding Stiffness Kondisi Edge Maksimum dan Edge Minimum Gambaran umum dari operasi islanding dapat dilihat pada Gambar 5. Area islanding dibagi menjadi dua bagian, yaitu area pertama yang disebut sebagai Island LOPE yang dilengkapi dengan PLTMGU Lombok Peaker, yang akan menyuplai ibu kota Mataram dan sekitarnya. Area kedua yang disebut sebagai Island Jeranjang yang memiliki PLTG MPP dan PLTU Jeranjang akan  menyuplai  Bandar  Udara  Internasional  Lombok,  KEK  Kuta  dan  Mandalika,  serta  area sekitarnya.  Penentuan  cakupan island  ini  dengan memperhitungkan  komposisi  pembangkit.
Pembangkit fast response menjadi tulang punggung utama dalam pembentukan island. Dalam konteks ini, PLTMGU Lombok Peaker dan PLTG MPP yang menjadi peran kunci. Pembentukan island  dengan  menggunakan  pembangkit  utama  berupa  PLTU  tidak  memungkinkan  karena ramp  rate  pembangkit  yang  rendah,  sehingga  tidak  dapat  menanggapi  perubahan  daya dengan cepat.

## Gambar 5. Gambaran Umum Operasi Islanding Sistem Kelistrikan Lombok
Pada tahap ini, dilakukan simulasi kestabilan transien dengan memanfaatkan trigger generator trip yang berbeda dari simulasi operasi islanding kondisi eksisting. Trigger generator trip pada simulasi ini diimplementasikan dengan melepaskan pembangkit yang berlokasi di area Lombok Timur, yakni 3 unit PLTU Lombok Timur dan 2 unit PLTU LED, dengan tujuan menciptakan gangguan pada kondisi ekstrem dan mengevaluasi keberhasilan pembangkit load follower di setiap area island. Simulasi ini akan dilakukan dengan merubah pola operasi pembangkitan sesuai respon frekuensi operasi islanding pada kondisi eksisting untuk mendapatkan kondisi edge maksimum dan minimum. Kondisi edge maksimum adalah ketika respon frekuensi hampir mencapai batas atas overfrequency. Sebaliknya kondisi edge minimum adalah ketika respon frekuensi  hampir  mencapai  batas  bawah underfrequency.  Durasi  simulasi  sama  dengan sebelumnya,  di  mana  generator  yang  dipilih  akan trip  pada  t  =  1  detik,  dan  simulasi berlangsung selama 60 detik. Hasil yang diperoleh bertujuan untuk menentukan batas aman operasional pada pembangkit load follower. Hal ini penting agar, jika sistem kelistrikan Lombok mengalami kehilangan pasokan hingga mencapai operasi islanding, pembangkit masih dapat beroperasi sesuai batasan aman yang direkomendasikan oleh standar IEEE C37.106™-2003.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Simulasi Load Flow
Simulasi load flow untuk kondisi eksisting sistem kelistrikan di Lombok dilakukan berdasarkan beban puncak pada tahun 2023. Total beban yang dimodelkan adalah sebesar 331,44 MW + 11,09 MVAR, dengan total daya pembangkitan sebesar 339,92 MW + 33,06 MVAR, dan total losses sebesar 8,47 MW + 21,97 MVAR. Profil tegangan pada bus 150 kV setiap Gardu Induk (GI) sistem kelistrikan Lombok dapat dilihat pada Gambar 6, yang menunjukkan hasil profil tegangan  dalam  rentan 1,01 pu  hingga 1,03 pu.  Dari  hasil  simulasi load flow  berikut  akan menjadi kondisi initial sebelum terjadinya gangguan generator trip.

## Gambar 6. Profil Tegangan pada Bus 150 kV Operasi Eksisting

## 3.2 Load Shedding dan Islanding
Hasil simulasi kestabilan transien generator trip dapat dilihat pada Tabel 4 untuk pencapaian setiap tahapan.
Tabel 4. Trigger Generator Trip Tahapan Load shedding dan Operasi Islanding
Load Shedding Trigger Generator Trip (MW) t (detik) f (Hz) Total Beban Lepas MW % Tahap 1: <49,1 Hz 27,01 4,699 49,0973 14,11 4% Tahap 2: <49,0 Hz 36,04 4,223 48,9996 37,30 11% Tahap 3: <48,9 Hz 56,20 3,183 48,8926 59,76 18% Tahap 4: <48,8 Hz 67,76 2,903 48,7974 71,08 21% Tahap 5: <48,7 Hz 76,59 2,888 48,6971 88,96 27% Tahap 6: <48,6 Hz 92,76 2,423 48,5927 111,73 34% Tahap 7: <48,5 Hz 108,24 2,219 48,4953 129,48 39% Tahap 8: <48,4 Hz 119,57 2,081 48,3984 145,21 44% Islanding: <48,2 Hz 175,00 1,994 48,1687 - -
Gambar 7. Respon Frekuensi UFLS Tahap 1 sampai dengan Tahap 8
Respon frekuensi tahap pertama sampai dengan delapan dapat dilihat pada Gambar 7. Tahap pertama, trigger pembangkit dilepas sebesar 27,01 MW, menyebabkan penurunan frekuensi sistem hingga mencapai 49,0973 Hz pada detik 4,699, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar  detik  20  dan  total  beban  yang  dilepas  mencapai  14,11  MW.  Tahap  kedua, trigger pembangkit dilepas sebesar 36,04 MW, mengakibatkan penurunan frekuensi hingga mencapai 48,9996 Hz pada detik 4,223, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban yang dilepas mencapai 37,3 MW. Tahap ketiga, trigger pembangkit dilepas sebesar 56,2 MW,  menyebabkan  penurunan  frekuensi  hingga  mencapai  48,8926  Hz  pada  detik  3,183, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban yang dilepas mencapai 59,76 MW. Tahap keempat, trigger pembangkit dilepas sebesar 67,76 MW, mengakibatkan penurunan  frekuensi  hingga  mencapai  48,7974  Hz  pada  detik  2,903,  dengan  pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban yang dilepas mencapai 71,08 MW.
Respon frekuensi tahap kelima, trigger pembangkit dilepas sebesar 76,59 MW, menyebabkan penurunan frekuensi sistem hingga mencapai 48,6971 Hz pada detik 2,888, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban yang dilepas mencapai 88,96 MW. Tahap keenam, trigger pembangkit dilepas sebesar 92,76 MW, mengakibatkan penurunan frekuensi hingga mencapai 48,5927 Hz pada detik 2,423, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik  20  dan  total  beban  yang  dilepas  mencapai  111,73  MW.  Tahap  ketujuh, trigger pembangkit dilepas sebesar 108,24 MW, menyebabkan penurunan frekuensi hingga mencapai 48,4953 Hz pada detik 2,219, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban  yang  dilepas  mencapai  129,48  MW.  Tahap  kedelapan, trigger  pembangkit  dilepas sebesar 119,57 MW, mengakibatkan penurunan frekuensi hingga mencapai 48,3984 Hz pada detik 2,081, dengan pemulihan frekuensi normal sekitar detik 20 dan total beban yang dilepas mencapai 145,21 MW.
Gambar 8. Respon Frekuensi Operasi Islanding Kondisi Eksisting
Respon frekuensi pada tahap operasi islanding, yang tergambar pada Gambar 8, dilakukan dengan melepaskan pembangkit sebesar 175 MW. Frekuensi trigger operasi islanding tercapai pada detik 1,994, dan sistem mengalami penurunan hingga mencapai 47,4058 Hz pada detik 2,301.  Penurunan  frekuensi  berlanjut  karena  PLTMGU  Lombok  Peaker  tidak  mampu merespons fluktuasi beban dengan cepat selama operasi islanding. Oleh karena itu, diperlukan rekomendasi  terkait  pola  operasi  pembangkitan  agar  pembangkit  dapat  beroperasi  secara optimal sesuai dengan batasan aman yang disarankan oleh standar IEEE C37.106™-2003.

## 3.3 Islanding Stiffness
Untuk mendapatkan pola operasi pembangkitan yang optimal pada simulasi islanding stiffness, dilakukan trigger generator trip seluruh pembangkit di area Lombok Timur. Langkah ini diambil untuk menciptakan kondisi terekstrem di mana sistem kehilangan pasokan dari pembangkit- pembangkit  besar,  sehingga  menyebabkan  penurunan  frekuensi  sistem  hingga  <48,2  Hz. Respons frekuensi dibatasi dengan overfrequency maksimal sebelum mencapai 51,5 Hz dan underfrequency maksimal sebelum mencapai 47,5 Hz, dengan batasan ini ditetapkan untuk mencegah  kerusakan  pada  pembangkit.  Rekomendasi  operasi  pembangkitan  telah terdokumentasi dalam Tabel 5. Perbedaan signifikan terlihat pada jumlah PLTMGU Lombok Peaker yang beroperasi dan cadangan daya yang tersedia.
Tabel 5. Rekomendasi Persebaran Operasi Pembangkit
Kondisi Pembangkitan Eksisting Initial (MW) RMS (MW) Island LOPE 10 unit PLTMGU LOPE 62,10 79,64 Island Jeranjang 1 unit PLTG MPP dan 3 unit PLTU JRG 75,09 80,21 Lombok Timur 3 unit PLTU LOTIM dan 2 unit PLTU LED 200,00 9,12 Edge Masimum Initial (MW) RMS (MW) Island LOPE 13 unit PLTMGU LOPE 91,80 83,15 Island Jeranjang 1 unit PLTG MPP dan 3 unit PLTU JRG 74,96 80,05 Lombok Timur 3 unit PLTU LOTIM dan 2 unit PLTU LED 169,50 0 Edge Minimum Initial (MW) RMS (MW) Island LOPE 11 unit x 9,6 MW PLTMGU LOPE 66,10 83,41 Island Jeranjang 1 unit PLTG MPP dan 3 unit PLTU JRG 79,77 80,16 Lombok Timur 3 unitPLTU LOTIM dan 2 unit PLTU LED 191,00 0
Berdasarkan  Tabel  5  dan  Tabel  6  dalam  kondisi  eksisting  hanya  10  unit  PLTMGU  Lombok Peaker yang dioperasikan yang memiliki total cadangan daya sebesar 33,9 MW. Hasil simulasi kondisi eksisting pada operasi islanding menyebabkan respons frekuensi turun hingga melebihi batasan underfrequency yang telah ditetapkan yaitu mencapai 47,4058 Hz, dengan total daya yang terbangkitkan setelah gangguan hanya mencapai 79,64 MW pada area Island LOPE.
Tabel 6. Respon Frekuensi Operasi Islanding Kondisi t (detik)  f minimum (Hz)  t (detik)  f maksimum (Hz) Eksisting 2,301 47,406 5,601 50,460 Edge Maksimum 2,178 48,032 3,546 51,473 Edge Minimum 1,699 47,517 5,212 50,416

## Operasi Islanding Edge Maksimum
Operasi pada kondisi edge maksimum dilakukan dengan tujuan mencapai operasi optimal, di mana  respon  frekuensi  naik  semaksimal  mungkin  sebelum  mencapai  batas  atas  51,5  Hz. Berdasarkan hasil simulasi yang terdokumentasi pada Tabel 5, Tabel 6, dan Gambar 9, kondisi edge maksimum tercapai dengan mengoperasikan 13 unit PLTMGU Lombok Peaker. Pada awal operasi, total daya yang terbangkitkan mencapai 91,8 MW, dengan cadangan daya sebesar 33 MW. Respon frekuensi menunjukkan bahwa frekuensi terendah pada Island LOPE mencapai 48,032 Hz pada detik 2,178, sementara frekuensi tertinggi mencapai 51,473 Hz pada detik 3,546. Penting untuk dicatat bahwa seluruh rentang frekuensi tersebut masih berada dalam batas yang telah ditetapkan sebelumnya. Simulasi ini berakhir dengan dengan frekuensi yang kembali stabil pada operasi normal pada kisaran detik 12 dan total daya yang terbangkitkan setelah gangguan mencapai 83,15 MW pada area Island LOPE.
Gambar 9. Respon Frekuensi Operasi Islanding Kondisi Edge Maksimum
Operasi Islanding Edge Minimum
Operasi pada kondisi edge minimum dilakukan dengan tujuan mencapai operasi optimal, di mana respon frekuensi turun semaksimal mungkin sebelum mencapai batas bawah 47,5 Hz. Berdasarkan hasil simulasi yang terdokumentasi pada Tabel 5, Tabel 6, dan Gambar 10, kondisi edge minimum tercapai dengan mengoperasikan 11 unit PLTMGU Lombok Peaker. Pada awal operasi, total daya yang terbangkitkan mencapai 66,1 MW, dengan cadangan daya sebesar 39,5  MW.  Respon  frekuensi  menunjukkan  bahwa  frekuensi  terendah  pada Island  LOPE mencapai 47,517 Hz pada detik 1,699, sementara frekuensi tertinggi mencapai 50,416 Hz pada detik 5,212. Hasil respon frekuensi tersebut masih berada dalam batas yang telah ditetapkan sebelumnya. Simulasi ini berakhir dengan dengan frekuensi yang kembali stabil pada operasi normal pada kisaran detik 12 dan total daya yang terbangkitkan setelah gangguan mencapai 83,41 MW pada area Island LOPE.
Gambar 10. Respon Frekuensi Operasi Islanding Kondisi Edge Minimum

## 4. KESIMPULAN
Dua kesimpulan dapat diambil dari hasil penelitian ini. Pertama, operasi pada setiap tahap load shedding yang direkomendasikan berhasil mempertahankan kestabilan frekuensi, dengan rata- rata frekuensi kembali normal pada detik ke-20. Kedua, operasi islanding stiffness kondisi edge emergency berhasil dilakukan dengan mempertahankan respon frekuensi pada kondisi edge maksimum dengan batasan frekuensi di bawah 51,5 Hz, di mana frekuensi tertinggi ini terjadi pada island LOPE yaitu 51,473 Hz. Kondisi edge maksimum dapat tercapai dengan maksimal total operasi daya aktif pada PLTMGU LOPE sebesar 91,8 MW. Sedangkan pada kondisi edge minimum dengan batasan frekuensi di atas 47,5 Hz, di mana frekuensi terendah ini terjadi pada island LOPE yaitu 47,517 Hz. Kondisi edge minimum dapat tercapai dengan minimal total operasi daya aktif pada PLTMGU LOPE sebesar 66,1 MW. Frekuensi seluruh operasi islanding dapat pulih kembali ke nilai normal dalam rentang waktu detik ke-12.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kelompok Kajian Power System Engineering and Energy  Management  Research  Group  (PseeMRG),  Fakultas  Teknik,  Universitas  Brawijaya, Indonesia, yang telah memberikan pendanaan publikasi ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Abbas, A., Doud, K. R., Sayed, E., & Ahmed, A. (2021). Power System Transient Stability Case
Study: A Power Sub-Station Plant in Sudan. World Scientific News, 158(2021), 267 - 284.
Abo-Khalil, A. G., Abdalla, M., Bansal, R. C., & Mbungu, N. T. (2023). A critical assessment of islanding  detection  methods  of  solar  photovoltaic  systems. Case  Studies  in  Thermal Engineering, 52, 103681.
Al Hosani, M., Qu, Z., & Zeineldin, H. H. (2015). A Transient Stiffness Measure for Islanding Detection of Multi-DG Systems. IEEE Transactions on Power Delivery, 30(2), 986 - 995.
Al Kez, D., Foley, A. M., Ahmed, F., & Morrow, D. J. (2023). Overview of frequency control techniques  in  power  systems  with  high  inverter-based  resources:  Challenges  and mitigation measures. IET Smart Grid, 6(5), 447 - 469.
Alvarez-Alvarado,  M.  S.,  Donaldson,  D.  L.,  Recalde,  A.  A.,  Noriega,  H.  H.,  Khan,  Z.  A.,
Velasquez,  W.,  &  Rodriguez-Gallegos,  C.  D.  (2022).  Power  System  Reliability  and
Maintenance Evolution: A Critical Review and Future Perspectives. IEEE Access, 10, 51922 - 51950.
Baškarad,  T.,  Holjevac,  N.,  &  Kuzle,  I.  (2024).  A  new  perspective  on  frequency  control  in conventional and future interconnected power systems. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 156(November 2023), 109731.
Chathurika, D. A. H., Perumpuliarachchi, L. Y., Abeyratne, S. G., & Wijekoon, R. B. (2020).
Managing  Spinning  Reserves  for  Power  System  Stability  under  Increased  Renewable
Energy  Penetration. 2020  IEEE  15th  International  Conference  on  Industrial  and Information Systems, ICIIS 2020 - Proceedings, November 2020, (pp. 127 - 132).
Energi, M., & Sumber Daya, M. (2020). Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik (Grid Code). In
Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia (Issue 3). Jakarta: ESDM.
IEEE  C37.106-2003.  (2004).  IEEE  Guide  for  Abnormal  Frequency  Protection  for  Power Generating Plants. (Revision of ANSI/IEEE C37.106-1987), 15(1), 1 - 40.
Islam, M. M., Nagrial, M., Rizk, J., & Hellany, A. (2021). General aspects, islanding detection, and energy management in microgrids: A review. Sustainability (Switzerland), 13(16).
Lackovic, V. (2017). Power System Transient Stability Study Fundamentals (Issues E03-024).
New Jersey: Continuing Education and Development, Inc.
Sauhats, A., Utans, A., Silinevics, J., Junghans, G., & Guzs, D. (2021). Enhancing power system frequency  with  a  novel  load  shedding  method  including  monitoring  of  synchronous condensers’ power injections. Energies, 14(5).
Shazon, M. N. H., Nahid-Al-Masood, & Jawad, A. (2022). Frequency control challenges and potential countermeasures in future low-inertia power systems: A review. Energy Reports,
8, 6191 - 6219.
Shrestha,  A.,  &  Gonzalez-Longatt,  F.  (2021).  Frequency  stability  issues  and  research opportunities in converter dominated power system. Energies, 14(14).
Tür,  M.  R.,  Ay,  S.,  Erduman,  A.,  Shobole,  A.,  &  Wadi,  M.  (2017).  Impact  of  demand  side management  on  spinning  reserve  requirements  designation. International  Journal  of
Renewable Energy Research, 7(2), 946 - 953.