i

ANALISIS PERBANDINGAN METODE

OPTIMASI ALIRAN DAYA MENGGUNANAKAN

PARTICLE SWARM OPTIMIZATION

DAN ARTIFICIAL BEE COLONY BERDASARKAN

MULTI-OBJECTIVE FUNCTION

SKRIPSI

Disusun Oleh:

LILIAN PRAMITASARI

201310130311126

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

ii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS PERBANDINGAN METODE OPTIMASI ALIRAN DAYA

MENGGUNANAKAN PARTICLE SWARM OPTIMIZATION DAN

ARTIFICIAL BEE COLONY BERDASARKAN MULTI-OBJECTIVE

FUNCTION

Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

(S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh:

LILIAN PRAMITASARI

201310130311126

Tanggal Ujian : 28 Maret 2018

Tanggal Wisuda : 12 Mei 2018

Disetujui Oleh:

1. Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, M.T

NIDN. 0705056501

(Pembimbing I)

2. Ir. Nurhadi, M.T

NIDN. 0731126202

(Pembimbing II)

3. Ir. Diding Suhardi, MT

NIDN. 0706066501

(Penguji I)

4. Ilham Pakaya, ST

NIDN. 0717018801

(Penguji II)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T

NIDN. 0718036502

iii

LEMBAR PERSETUJUAN

ANALISIS PERBANDINGAN METODE

OPTIMASI ALIRAN DAYA MENGGUNANAKAN

PARTICLE SWARM OPTIMIZATION DAN

ARTIFICIAL BEE COLONY BERDASARKAN MULTI-

OBJECTIVE FUNCTION

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

LILIAN PRAMITASARI

201310130311126

Disetujui Oleh:

Pembimbing I

Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, M.T

NIDN. 0705056501

Pembimbing II

Ir. Nurhadi, M.T

NIDN. 0731126202

iv

LEMBAR PERNYATAAN

i. LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : LILIAN PRAMITASARI

Tempat/Tgl. Lahir : MALANG / 14 JULI 1995

NIM : 201310130311126

Fakultas/Jurusan : TEKNIK/TEKNIK ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “ANALISIS

PERBANDINGAN METODE OPTIMASI ALIRAN DAYA

MENGGUNAKAN PARTICLE SWARM OPTIMIZATION DAN ARTIFICIAL

BEE COLONY BERDASARKAN MULTI-OBJECTIVE FUNCTION” 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, .............................

Yang Membuat Pernyataan

LILIAN PRAMITASARI

Mengetahui,

Pembimbing I

Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, M.T

NIDN. 0705056501

Pembimbing II

Ir. Nurhadi, M.T

NIDN. 0731126202

v

ABSTRAK

Optimasi aliran daya dilakukan untuk dapat mengetahui berapa daya optimal

yang dibangkitkan oleh tiap.pembangkit agar didapat biaya pembangkitan dan rugi-

rugi seminimal mungkin. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menerapkan dan

membandingkan metode kecerdasan buatan untuk mengoptimalkan aliran daya.

Kecerdasan buatan tersebut adalah particle swarm optimization dan artificial bee

colony. Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan software MATLAB,

didapatkan bahwa optimasi aliran daya dengan metode particle swarm optimization

dapat menurunkan daya hingga 0,129 MW atau 0,04% dibanding dengan metode

Newton-Raphson. Sedangkan daya pembangkitan yang dihasilkan dengan metode

artificial bee colony meningkat hingga 1,554 MW atau 0,571%. Hasil optimasi

aliran daya terbaik yaitu menggunakan metode particle swarm optimization

dibandingkan dengan metode artificial bee colony, baik dari sisi daya

pembangkitan, total rugi-rugi daya, dan biaya pembangkitan.

Kata Kunci: OPF, optimasi aliran daya, kecerdasan buatan, metaheuristik, PSO,

ABC, sistem tenaga listrik.

vi

ABSTRACT

The optimal power flow is carried out to be able to find out how much optimal

power generated by each generator to get the minimum generation cost and

minimum power losses. The purpose of this study was to apply and compare

artificial intelligence methods to optimal power flow. The artificial intelligence are

particle swarm optimization and artificial bee colony. Based on the calculation

using MATLAB software, it is found that the optimal power flow by particle swarm

optimization method can decrease power up to 0.129 MW or 0.04% compared with

Newton-Raphson method. While generating power generated by artificial bee

colony method increased to 1.554 MW or 0.571%. The best result of optimal power

flow is using particle swarm optimization method compared with artificial bee

colony method, in terms of power generation, total power loss, and generation cost.

Keywords: OPF, optimal power flow, artificial intelligence, metaheuristic, PSO,

ABC, power system.

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

ii. LEMBAR PERSEMBAHAN

Sembah sujud serta syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala. Taburan

cinta dan kasih sayang-Nya telah memberikan saya kekuatan dan membekali saya

dengan ilmu. Atas karunia serta kemudahan yang Allah berikan kepada saya

akhirnya skripsi yang sangat sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam

selalu terlimpahkan kepada Rasulallah Muhammad Shalallaahu 'Alayhi Wasallam.

Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu yang telah banyak memberikan do’a dan dukungan yang tiada henti.

2. Almarhum Bapak yang selalu memberikan kepercayaan selama masa

hidupnya.

3. Kakak-kakak penulis, mas Hari, mbak Titi, mbak Ina, mba Mei, mas Hadi,

mas Yunus yang selalu menghibur dan mendukung penulis.

4. Dekan Fakultas Teknik, Bapak Dr, Ir. Ahmad Mubin, MT dan seluruh jajaran

Dekanat serta keluarga besar Universitas Muhammadiyah Malang.

5. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ibu Ir. Nur Alif M., MT. dan Sekretaris Jurusan

Teknik Elektro Bapak Widianto, ST, MT. beserta seluruh staf Jurusan Teknik

Elektro.

6. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT dan Bapak Ir. Nurhadi, MT yang

telah mendukung, meluangkan banyak waktu, tenaga dan pikiran untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

7. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin sebagai rekan kerja yang

selalu memberi dukungan pada penulis, terutama Bu Mila, Bu Ary, Pak Hadi,

Pak Kholid, Pak Dji, Pak Dar, Pak Trihono, Pak Budi, Pak Jufri, Bu Iis, dan

Cahya.

8. Seluruh keluarga workshop robotika yang telah membantu dan mendukung

penulis, terutama bang Noven, mba Nurul, mba Sari, bang Khusnul, mas

Saukani, mas Ahzen, mas Anam, mas Basri, mas Wildan, dan Ikhlal.

9. Kawan-kawan asisten laboratorium elektro sebagai rekan selama menjadi

asisten, terutama Hafandi, Desi, Thomi, Fahmi, dan Andi.

10. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis

viii

selama proses studi.

11. Nadia Uly dan Dita Awaldi yang telah menjadi kawan wanita terbaik bagi

penulis dan tiada henti memberi dukungan serta nasehat untuk penulis.

12. Faris Muhtadi, RofitZen dan Riyadi yang selalu memberi doa dan dukungan.

13. Angga, Bayu, Andi, Qowi, Zum, Defi, Axl, Rosyadi, Djembon, Zahra, Anas,

Al Husein dan seluruh kawan-kawan Elektro C, B, dan A yang berjuang

bersama di UMM.

14. Special thanks to Arif Danang Yunindra yang tiada henti memberi dukungan

dan doa kepada penulis.

15. Dan yang terakhir, semuanya yang telah membantu penulis yang tidak bisa

disebutkan satu persatu.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur 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 dapat menyeleseikan tugas akhir yang

berjudul:

“ANALISIS PERBANDINGAN METODE OPTIMASI ALIRAN DAYA

MENGGUNAKAN PARTICLE SWARM OPTIMIZATION DAN

ARTIFICIAL BEE COLONY BERDASARKAN MULTI-OBJECTIVE

FUNCTION”

Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar sarjana teknik di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis

berharap tugas akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya

dalam bidang energi terbaharukan.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak

terdapat kekurangan. Oleh karena itu Penulis berharap saran yang membangun,

agar kedepannya menjadi lebih baik dan bermanfaat. Penulis mohon maaf apabila

terdapat kesalahan dalam penulisan baik yang sengaja maupun yang tidak

disengaja.

Malang,

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ iii

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iv

ABSTRAKSI ..................................................................................................... v

LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 2

1.3 Tujuan ......................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ......................................................................... 2

1.5 Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 4

2.1 Optimasi ...................................................................................... 4

2.2 Perhitungan Aliran Daya ............................................................ 4

2.3 Optimasi Aliran Daya .................................................................. 6

2.4 Fungsi Objektif ........................................................................... 7

2.5 Optimasi Menggunakan Particle Swarm Optimization .............. 8

2.6 Optimasi Menggunakan Artificial Bee Colony ........................... 10

xi

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 13

3.1 Pengumpulan Data ...................................................................... 13

3.2 Data Sistem ................................................................................. 15

3.3 Studi Aliran Daya ....................................................................... 16

3.4 Pengolahan Data Sebelum Dioptimalkan ................................... 17

3.5 Metode Optimasi Menggunakan Particle Swarm Optimization . 19

3.5.1 Optimasi Dengan Single-objective Function ................... 19

3.5.2 Optimasi Dengan Multi-objective Function ..................... 21

3.6 Metode Optimasi Menggunakan Artificial Bee Colony ............. 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 26

4.1 Analisis Sistem Sebelum Optimal .............................................. 26

4.2 Analisis Sistem Setelah Optimal ................................................ 29

4.2.1 Tegangan Yang Dihasilkan Pada Tiap Bus ...................... 29

4.2.2 Daya Pembangkitan Generator ......................................... 31

4.2.3 Total Biaya Pembangkitan ............................................... 34

BAB V PENUTUP ......................................................................................... 36

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 36

5.2 Saran ........................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 38

LAMPIRAN ...................................................................................................... 40

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Konsep Particle Swarm Optimization dengan Single

Global Minimum .................................................................. 9

Gambar 2.2 Perilaku Lebah Madu Mencari Nektar ................................ 11

Gambar 3.1 Single Line Diagram Sistem Standar IEEE 14 Bus ............ 16

Gambar 3.2 Diagram Alir Pengolahan Data ........................................... 18

Gambar 3.3 Diagram Alir Metode Optimasi Menggunakan Particle Swarm

Optimization dengan Single-objective Function ................. 19

Gambar 3.4 Diagram Alir Metode Optimasi Menggunakan Particle Swarm

Optimization dengan Multi-objective Function .................. 21

Gambar 3.5 Diagram Alir Optimasi Menggunakan Artificial Bee Colony

dengan Multi-objective Function ........................................ 24

Gambar 4.1 Grafik Daya Pembangkitan Generator ................................ 28

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Tegangan Tiap Bus ........................... 31

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Total Daya Pembangkitan ................. 33

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Total Rugi-Rugi Daya ....................... 34

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Biaya Pembangkitan ......................... 35

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data Bus Sistem IEEE 14 Bus ............................................... 13

Tabel 3.2 Data Saluran Bus Sistem IEEE 14 Bus .................................. 14

Tabel 3.3 Data Pengaturan Tap Transformer Sistem IEEE 14 Bus ....... 14

Tabel 3.4 Data Shunt Capasitor Sistem IEEE 14 Bus ............................ 15

Tabel 3.5 Data Batasan Pembangkitan Generator Sistem IEEE 14 Bus 15

Tabel 4.1 Aliran Daya Sistem IEEE 14 Bus .......................................... 27

Tabel 4.2 Daya Pembangkitan Sebelum Optimasi ................................. 28

Tabel 4.3 Perbandingan Tegangan Tiap Bus dalam p.u. ........................ 29

Tabel 4.4 Perbandingan Tegangan Tiap Bus dalam KV ........................ 30

Tabel 4.5 Perbandingan Daya Pembangkitan Generator ....................... 32

Tabel 4.6 Perbandingan Total Rugi-Rugi Daya ..................................... 33

Tabel 4.7 Perbandingan Biaya Pembangkitan ........................................ 34

38

DAFTAR PUSTAKA

Amri, Faisal, 2012. “Artificial Bee Colony Algorithm untuk Menyelesaikan

Travelling Salesman Problem”. Jurnal Dunia Teknologi Informasi. Vol. 1,

No. 1

Budi Santosa dan Paul Willy, 2011. "Metoda Metaheuristik, Konsep dan

Implementasi". Graha Ilmu, Surabaya.

Cekdin, Cekmas, 2006. "Sistem Tenaga Listrik". Penerbit Andi, Yogyakarta.

Danuri dan Widodo, 2013. “Penerapan Bee Colony Optimization Algorithm untuk

Penentuan Rute Terpendek (Studi Kasus : Objek Wisata Daerah Istimewa

Yogyakarta)”. IJCCS. Vol. 7, No. 1.

Dinh, Luong Le, 2013. "Artificial Bee Colony Algorithm for Solving Optimal Power

Flow Problem". Hindawl Publishing Corporation. The Scientific World

Journal.

Hadi Suyono, Rini Nur Hasanah, Khairina Noor. A., 2015. “Penempatan Lokasi

Optimal Static VAR Compensator (SVC) dengan Algoritma Artificial Bee

Colony”. Prosiding SENTIA. Vol. 7.

Meilandari E D, Hartati R S, Sukerayasa I W, 2012. "Analisa Aliran Daya Optimal

Pada Sistem Kelistrikan Bali". Teknologi Elektro, Vol. 11, No. 1.

Navin Kumar Paliwal, Navneet Kumar Singh, Asheesh Kumar Singh, 2016.

“Optimal Power Flow in Grid connected Microgrid using Artificial Bee

Colony Algorithm”. IEEE Region 10 Conference (TENCON).

Saukani, Muhammad, 2016. "Analisa Perbandingan Aliran Daya Optimal

Mempertibangkan Biaya Pembangkitan Dan Kestabilan Daya

Menggunakan Particle Swarm Optimization dan Algoritma Genetika".

Jurusan Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.

39

Souag and Benhamida, 2014. “Secured Economic Dispatch Algorithm using GSDF

Matrix”. Department of Electrical Engineering, Uniersity of Djilali Liabes,

Algeria.

Subiyanto, 2005. “Simulasi Optimasi Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik Sebagai

Pendekatan Efisiensi Biaya Operasi”. TELKOMNIKA.Vol. 3, No. 3.