Optimalisasi konfigurasi bus coupler pada subsistem Krian–Gresik berbasis Hybrid Genetic Algorithm

Robbyo Ardiles Pakpahan, Ir. Lesnanto Multa Putranto, S.T., M.Eng., Ph.D., IPM., SMIEEE. ; Prof. Dr.Eng. Ir. F. Danang Wijaya, S.T., M.T.,IPM

2026 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Pertumbuhan kebutuhan tenaga listrik di wilayah Surabaya, Sidoarjo, Gresik, dan sekitarnya menyebabkan peningkatan pembebanan pada subsistem Krian–Gresik serta mendorong perlunya penguatan pasokan dari sistem 500 kV ke jaringan 150 kV. Pembangunan GISTET Waru dengan penambahan Inter-Bus Transformer (IBT) 500/150 kV direncanakan untuk meningkatkan kapasitas transfer daya, fleksibilitas operasi, dan keandalan pasokan. Namun, penguatan interkoneksi tersebut menambah jalur kontribusi arus gangguan sehingga berpotensi meningkatkan arus hubung singkat pada beberapa gardu induk hingga melebihi kapasitas pemutusan circuit breaker. Penelitian ini bertujuan menentukan konfigurasi bus yang optimal untuk menurunkan arus hubung singkat akibat penambahan IBT Waru dengan tetap memperhatikan batasan operasi sistem berupa profil tegangan dan pembebanan penghantar. 

Penelitian menggunakan simulasi DIgSILENT yang diintegrasikan dengan Python pada tiga skenario. Metode yang digunakan adalah pendekatan Hybrid GA. Pendekatan metode GA digunakan pada ruang solusi yang besar sehingga waktu komputasi lebih efisien, sedangkan metode BF digunakan untuk ruang solusi yang terbatas. Proses diawali dengan pre-screening yaitu untuk mengidentifikasi gardu induk kandidat berdasarkan nilai arus hubung singkat yang melebihi rating peralatan. Selanjutnya, dilakukan optimalisasi konfigurasi DS Bus dan bus coupler. Apabila setelah optimalisasi tersebut belum mampu menghilangkan pelanggaran arus hubung singkat, maka tahap selanjutnya dilakukan widening screening dengan memperluas kandidat ke gardu induk lain yang masih memiliki pengaruh elektrik terhadap area pelanggaran.

Hasil optimalisasi mampu memperoleh konfigurasi bus yang optimal dengan membuka satu bus coupler, sehingga Indeks Performa Total menjadi 0,88 pada beban rata-rata dan 0,69 pada beban puncak. Pada Skenario-3, konfigurasi optimal diperoleh dengan membuka dua bus coupler, sehingga Indeks Performa Total menjadi 0,78 pada beban rata-rata dan 0,83 pada beban puncak. Kedua skenario mampu menurunkan indeks arus hubung singkat sebesar 100% menjadi 0,00. Namun, optimalisasi tersebut menyebabkan peningkatan terhadap indeks tegangan dan indeks pembebanan penghantar.

The growth in electricity demand across Surabaya, Sidoarjo, Gresik, and the surrounding areas has increased the loading of the Krian–Gresik subsystem, thereby necessitating the addition of the power supply from the 500 kV system to the 150 kV network. The project of the GISTET Waru including the installation of a 500/150 kV Inter-Bus Transformer (IBT), is planned to increase power transfer capacity, operational flexibility, and supply reliability. However, the strengthened interconnection results in additional fault-current contributions, potentially increasing short-circuit currents at several substations beyond the interrupting capacity of the circuit breakers. This study aims to determine the optimal bus configuration for reducing the short-circuit currents resulting from the installation of the Waru IBT while maintaining system operating limits related to voltage profiles and transmission-line loading.
The study employs DIgSILENT simulations integrated with Python under three scenarios. A Hybrid Genetic Algorithm (GA) approach was applied, in which GA was used to explore large solution spaces and improve computational efficiency, whereas the Brute Force (BF) method was applied to limited solution spaces. The process begin with a pre-screening stage to identify candidate substations based on short-circuit current values exceeding the equipment ratings. Subsequently, the bus disconnecting switch (DS) and bus coupler configurations were optimized. If the optimization process was unable to eliminate the short-circuit current violations, a widening-screening stage was performed by expanding the candidate set to other substations that still had an electrical influence on the affected area.
The optimization results showed that, in Scenario 2, the optimal bus configuration was obtained by opening one bus coupler, resulting in a Total Performance Index of 0.88 under average-load conditions and 0.69 under peak-load conditions. In Scenario 3, the optimal configuration was obtained by opening two bus couplers, resulting in a Total Performance Index of 0.78 under average-load conditions and 0.83 under peak-load conditions. In both scenarios, the short-circuit current performance index was reduced by 100% to 0.00. However, the optimization resulted in increases in the voltage performance index and the transmission-line loading performance index.

Kata Kunci : Indeks Performa, bus coupler, pre-screening, widening screening, GA, BF.