
|
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas Teknik
Program Studi S2 Teknik Elektro
|
Kode Dokumen |
SEMESTER LEARNING PLAN |
Course |
KODE |
Rumpun MataKuliah |
Bobot Kredit |
SEMESTER |
Tanggal Penyusunan |
Operasi dan Kendali Sistem |
2010102135 |
|
T=2 |
P=0 |
ECTS=4.48 |
1 |
5 Januari 2026 |
OTORISASI |
Pengembang S.P |
Koordinator Rumpun matakuliah |
Koordinator Program Studi |
Rifqi Firmansyah, S.T., M.T., Ph.D; Dr. Ir. Lusia Rakhmawati, S.T., M.T.
|
.......................................
|
UNIT THREE KARTINI |
Model Pembelajaran |
Project Based Learning |
Program Learning Outcomes (PLO)
|
PLO program Studi yang dibebankan pada matakuliah |
PLO-8 |
Mampu menguasai metode aplikasi teknologi di bidang Teknik Elektro terutama pada 3 bidang peminatan yaitu Sistim Tenaga dan Inteligensi, Telekomunikasi dan Jaringan Cerdas, dan Teknologi Informasi |
PLO-10 |
Mampu memecahkan permasalahan sains, teknologi dan atau seni di dalam bidang teknik elektro melalui riset atau eksperiment menggunakan pendekatan inter atau multidisipliner |
Program Objectives (PO) |
PO - 1 |
Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip dasar operasi sistem tenaga listrik dan keterkaitannya dengan kendali sistem, serta mengkaitkan dengan perkembangan teknologi terbaru pada bidang sistem tenaga, jaringan cerdas, dan teknologi informasi.
|
PO - 2 |
Mahasiswa mampu melakukan analisis operasi sistem tenaga menggunakan perangkat lunak simulasi dan merancang kendali sistem untuk menjaga keandalan dan kestabilan operasi sistem tenaga.
|
PO - 3 |
Mahasiswa mampu menyusun laporan hasil analisis dan eksperimen yang menggambarkan pendekatan interdisipliner dalam pengoperasian dan pengendalian sistem tenaga, serta menyajikannya secara profesional baik secara lisan maupun tulisan.
|
Matrik PLO-PO |
| |
| PO | PLO-8 | PLO-10 | | PO-1 | ✔ | | | PO-2 | | ✔ | | PO-3 | ✔ | |
|
Matrik PO pada Kemampuan akhir tiap tahapan belajar (Sub-PO) |
| |
| PO |
Minggu Ke |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
| PO-1 | | ✔ | ✔ | ✔ | | | | | | | | | | | | | | PO-2 | ✔ | | | | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | | | | | | | | | PO-3 | | | | | | | | | | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
|
Deskripsi Singkat Mata Kuliah
|
Mata kuliah ini menggali lebih dalam teori dan aplikasi kendali modern untuk sistem rekayasa elektro. Mahasiswa akan menguasai analisis dan perancangan sistem dalam domain state-space, merancang pengendali optimal dan robust, serta mengimplementasikan estimator keadaan untuk sistem yang kompleks. Fokus diberikan pada aplikasi di bidang sistem tenaga listrik, robotika, dan sistem mekatronika. |
Pustaka
|
Utama : |
|
- Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016.
- Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994.
- Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering 5th Edition,Pearson, 2009
- Richard C. Dorf , Robert H. Bishop, Modern Control Systems (12th Edition) 12th Edition, Pearson, 2010
|
Pendukung : |
|
- Automatic Control System, Benjamin C. Kuo
- Wood, A. J., Wollenberg, B. F., & Sheblé, G. B. Power Generation, Operation and Control (3rd ed.). Wiley, 2013.
|
Dosen Pengampu
|
Dr. Ir. Lusia Rakhmawati, S.T., M.T. Rifqi Firmansyah, S.T., M.T., Ph.D. |
Minggu Ke- |
Kemampuan akhir tiap tahapan belajar
(Sub-PO)
|
Penilaian |
Bantuk Pembelajaran,
Metode Pembelajaran,
Penugasan Mahasiswa,
[ Estimasi Waktu] |
Materi Pembelajaran
[ Pustaka ] |
Bobot Penilaian (%) |
Indikator |
Kriteria & Bentuk |
Luring (offline) |
Daring (online) |
(1) |
(2) |
(3) |
(4) |
(5) |
(6) |
(7) |
(8) |
1
Minggu ke 1 |
Menjelaskan struktur sistem tenaga terinterkoneksi, peran pusat kendali (control center), fungsi operasi sistem, tantangan integrasi energi terbarukan, serta konsep keandalan, keamanan, dan kualitas daya dalam sistem tenaga modern. |
- Mahasiswa mampu menjelaskan komponen sistem tenaga, aliran daya, serta fungsi operasi seperti dispatch dan keseimbangan supply-demand secara tepat.
- Mahasiswa mampu menjelaskan peran control center (SCADA/EMS) serta menganalisis dampak dan tantangan integrasi energi terbarukan terhadap operasi sistem.
- Mahasiswa mampu membedakan dan mengaitkan konsep reliability, security, dan power quality serta memberikan contoh penerapannya dalam sistem nyata.
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, sistematis, dan akurat; mampu mengaitkan komponen, aliran daya, dan fungsi operasi secara menyeluruh
- Mampu menjelaskan peran SCADA/EMS dan mengaitkan secara kritis dengan tantangan EBT serta solusi
- Membedakan dan mengaitkan ketiga konsep dengan tepat serta memberikan contoh nyata yang relevan
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Ceramah interaktif, diskusi kelas, video pembelajaran, kuis berbasis gambar/diagram sistem tenaga
|
Ceramah interaktif, diskusi kelas, video pembelajaran, kuis berbasis gambar/diagram sistem tenaga
|
Materi: Pengantar Operasi Sistem Tenaga Modern Pustaka: Richard C. Dorf , Robert H. Bishop, Modern Control Systems (12th Edition) 12th Edition, Pearson, 2010 |
5% |
2
Minggu ke 2 |
Mahasiswa mampu menganalisis kurva beban harian/musiman, load factor, demand factor, diversity factor, serta metode load forecasting (regresi, time series, AI-based forecasting) untuk perencanaan operasi sistem |
- Mampu menganalisis kurva beban dan menghitung parameter beban (load factor, demand factor, diversity factor)
- Mampu menganalisis dan menerapkan metode load forecasting untuk perencanaan operasi sistem
|
Kriteria:
- Analisis lengkap, perhitungan tepat, interpretasi mendalam
- Mampu membandingkan metode dan menerapkan dengan interpretasi hasil yang tepat
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Studi kasus, simulasi dasar menggunakan software (misal: ETAP/Simulink), diskusi berbasis problem solving
|
Studi kasus, simulasi dasar menggunakan software (misal: ETAP/Simulink), diskusi berbasis problem solving
|
Materi: Karakteristik Beban dan Peramalan Beban Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
3
Minggu ke 3 |
Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip optimasi pembebanan pembangkit, fungsi biaya pembangkitan, incremental cost, metode Lambda Iteration, dan evaluasi rugi-rugi transmisi dalam ED |
- Mampu menjelaskan konsep dasar ED (fungsi biaya, incremental cost, dan prinsip optimasi pembangkitan)
- Mampu menganalisis dan menerapkan metode Lambda Iteration serta mengevaluasi pengaruh rugi-rugi transmisi
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu mengaitkan konsep secara menyeluruh
- Perhitungan dan analisis tepat, mampu mengevaluasi dampak rugi-rugi secara mendalam
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Ceramah dengan studi simulasi (frekuensi dan tegangan), praktikum menggunakan Simulink, latihan soal kendali
|
|
Materi: Economic Dispatch (ED) Pustaka: Wood, A. J., Wollenberg, B. F., & Sheblé, G. B. Power Generation, Operation and Control (3rd ed.). Wiley, 2013. |
5% |
4
Minggu ke 4 |
Mahasiswa mampu menjelaskan penjadwalan unit pembangkit dengan mempertimbangkan constraint teknis (ramp rate, minimum up/down time), spinning reserve, serta metode solusi (priority list, dynamic programming, Lagrangian relaxation). |
- Mampu menjelaskan konsep penjadwalan unit pembangkit dan constraint teknis (ramp rate, minimum up/down time, spinning reserve)
- Mampu menganalisis dan membandingkan metode penyelesaian (priority list, dynamic programming, Lagrangian relaxation) dalam unit commitment
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu mengaitkan antar constraint dalam operasi sistem
- Analisis komprehensif, mampu membandingkan kelebihan/kekurangan metode secara kritis
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Tes |
Presentasi kelompok, studi literatur, pemutaran video dokumenter smart grid, diskusi tentang tren teknologi
|
|
Materi: Unit Commitment (UC) Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
5
Minggu ke 5 |
Mahasiswa mampu melakukan formulasi matematis OPF, objective function, equality & inequality constraints, metode Newton-Raphson berbasis optimasi, serta aplikasi OPF pada sistem tenaga aktual |
- Mampu merumuskan model matematis OPF (objective function, equality & inequality constraints) secara tepat
- Mampu menganalisis dan menerapkan metode penyelesaian OPF (Newton-Raphson berbasis optimasi) serta interpretasi hasil pada sistem tenaga
|
Kriteria:
- Formulasi lengkap, tepat secara matematis, dan konsisten dengan model sistem tenaga
- Mampu menerapkan metode dengan benar, analisis hasil mendalam, dan mengaitkan dengan sistem nyata
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Studi literatur, diskusi kasus, observasi atau analisis studi kasus nyata dari sistem tenaga.
|
|
Materi: Optimal Power Flow (OPF) Pustaka: Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994. |
5% |
6
Minggu ke 6 |
Mahasiswa memahami Model dinamis turbin–governor–generator, kontrol primer & sekunder (AGC), konsep area control error (ACE), serta stabilitas frekuensi pada sistem multi-area. |
- Mampu menjelaskan dan memodelkan sistem dinamis turbin–governor–generator serta mekanisme kontrol primer dan sekunder (AGC)
- Mampu menganalisis ACE dan stabilitas frekuensi pada sistem multi-area serta interpretasi respon sistem
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, mampu memodelkan sistem secara tepat dan menjelaskan interaksi kontrol primer–sekunder
- Analisis mendalam, mampu menjelaskan respon frekuensi, ACE, dan interaksi antar area secara tepat
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif, Tes |
Praktikum, proyek mini-simulasi (MATLAB/Simulink atau ETAP), studi laboratorium
|
Praktikum, proyek mini-simulasi (MATLAB/Simulink atau ETAP), studi laboratorium
|
Materi: Kendali Frekuensi Sistem Tenaga (Load Frequency Control) Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
7
Minggu ke 7 |
Mahasiswa mampu menjelaskan voltage regulation, peran AVR, OLTC, capacitor bank, FACTS (SVC, STATCOM), serta pengaruh daya reaktif terhadap stabilitas tegangan sistem |
- Mampu menjelaskan konsep voltage regulation dan peran peralatan pengatur tegangan (AVR, OLTC, capacitor bank, FACTS)
- Mampu menganalisis pengaruh daya reaktif terhadap stabilitas tegangan serta interpretasi kondisi sistem
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu mengaitkan fungsi tiap peralatan dalam sistem
- nalisis mendalam, mampu menjelaskan hubungan daya reaktif–tegangan dan dampaknya terhadap stabilitas sistem
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Analisis data, diskusi kelompok, pengolahan hasil menggunakan tools numerik (Excel, MATLAB)
|
|
Materi: Kendali Tegangan dan Daya Reaktif Pustaka: Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994. |
5% |
8
Minggu ke 8 |
Mahasiswa mampu mempresentasikan dan melaksanakan ujian formatif |
Mampu menjawab soal ujian formatif dan menunjukkan pemahaman konsep yang tepat |
Kriteria:
Jawaban tepat, lengkap, dan menunjukkan pemahaman mendalam Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
-
|
|
Materi: - Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
10% |
9
Minggu ke 9 |
Mahasiswa mampu menjelaskan Konsep security vs reliability, contingency analysis (N-1), load flow kontingensi, serta indeks keamanan sistem tenaga. |
- Mampu menjelaskan konsep security dan reliability serta prinsip contingency analysis (N-1) dalam sistem tenaga
- Mampu menganalisis load flow kontingensi dan mengevaluasi indeks keamanan sistem tenaga
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu membedakan serta mengaitkan konsep dengan operasi sistem nyata
- Analisis mendalam, mampu mengevaluasi kondisi sistem dan menginterpretasikan indeks keamanan dengan tepat
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Penulisan laporan, presentasi hasil eksperimen, peer-review, bimbingan proyek kecil
|
|
Materi: menyusun dan mempresentasikan laporan hasil eksperimen atau riset secara sistematis dan profesional. Pustaka: Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994. Materi: Analisis Keamanan Sistem Tenaga (Power System Security) Pustaka: Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994. |
5% |
10
Minggu ke 10 |
Mahasiswa memahami Kestabilan sudut rotor (steady state, transient, dynamic stability), metode equal area criterion, dan peran sistem kendali dalam menjaga stabilitas. |
- Mampu menjelaskan konsep kestabilan sudut rotor (steady state, transient, dynamic) serta metode equal area criterion
- Mampu menganalisis peran sistem kendali dalam menjaga kestabilan sistem tenaga
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu menjelaskan mekanisme kestabilan serta penerapan equal area criterion dengan benar
- Analisis mendalam, mampu mengaitkan peran governor, AVR, dan kontrol lain terhadap stabilitas sistem
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Penugasan mandiri, bimbingan laporan, penulisan terstruktur
|
|
Materi: - Pustaka: Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994. Materi: Stabilitas Sistem Tenaga Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
11
Minggu ke 11 |
Mahasiswa mampu memodifikasi pengendali untuk memastikan output sistem dapat mengikuti sinyal referensi secara presisi. |
- Mampu menjelaskan prinsip tracking control serta merancang/modifikasi pengendali (mis. PID/lead-lag) untuk meningkatkan performa sistem
- Mampu mengevaluasi performa sistem (tracking error, steady-state error, respon waktu) dan melakukan perbaikan
|
Kriteria:
- Desain tepat, parameter tuning optimal, mampu menjelaskan pengaruh terhadap respon sistem (overshoot, settling time, error)
- Evaluasi lengkap dan mampu memperbaiki sistem secara tepat berbasis analisis respon
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Latihan analisis hasil, diskusi kelompok, praktik pengolahan data
|
|
Materi: - Pustaka: Elgerd, O. I. Electric Energy Systems Theory: An Introduction. McGraw-Hill, 1982. Materi: Sistem SCADA dan Energy Management System (EMS) Pustaka: Richard C. Dorf , Robert H. Bishop, Modern Control Systems (12th Edition) 12th Edition, Pearson, 2010 |
5% |
12
Minggu ke 12 |
Mahasiswa mampu menjelaskan dampak variabilitas RES (PLTS, PLTB), reserve management, fleksibilitas sistem, serta strategi kontrol pada grid dengan penetrasi tinggi energi terbarukan. |
- Mampu menjelaskan dampak variabilitas RES serta konsep reserve management dan fleksibilitas sistem tenaga
- Mampu menganalisis strategi kontrol dan operasi sistem pada penetrasi tinggi energi terbaruka
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, mampu mengaitkan variabilitas RES dengan kebutuhan reserve dan fleksibilitas sistem
- Analisis mendalam, mampu mengaitkan strategi kontrol (AGC, storage, demand response, dll.) dengan kondisi sistem nyata
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Penugasan menulis simpulan dan saran, diskusi kelompok, peer review
|
|
Materi: - Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. Materi: Integrasi Energi Terbarukan dalam Operasi Sistem Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
13
Minggu ke 13 |
Mahasiswa mampu menjelasakan pengantar Kendali Non-Linier |
- Mampu menjelaskan konsep dasar sistem non-linier, karakteristik, serta perbedaannya dengan sistem linier
- Mampu menjelaskan dan menganalisis pendekatan kendali non-linier (linearization, Lyapunov, dll.)
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, akurat, dan mampu memberikan contoh nyata
- Mampu menjelaskan dan menganalisis metode dengan tepat serta aplikasinya
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Pelatihan penulisan kutipan dan daftar pustaka, penggunaan tools (Mendeley/Zotero)
|
|
Materi: - Pustaka: Wood, A. J., Wollenberg, B. F., & Sheblé, G. B. Power Generation, Operation and Control (3rd ed.). Wiley, 2013. Materi: Smart Grid dan Otomasi Sistem Tenaga Pustaka: Wood, A. J., Wollenberg, B. F., & Sheblé, G. B. Power Generation, Operation and Control (3rd ed.). Wiley, 2013. |
5% |
14
Minggu ke 14 |
Mahasiswa memahami konsep Penerapan ANN, Fuzzy Logic, Genetic Algorithm, dan Machine Learning untuk ED, UC, OPF, dan prediksi beban. |
- Mampu menjelaskan konsep dasar metode AI (ANN, Fuzzy Logic, Genetic Algorithm, Machine Learning) dan prinsip kerjanya
- Mampu menganalisis dan mengaitkan penerapan metode AI pada ED, UC, OPF, dan prediksi beban
|
Kriteria:
- Penjelasan lengkap, tepat, dan mampu membedakan karakteristik tiap metode secara jelas
- Analisis mendalam, mampu memilih metode yang tepat untuk tiap kasus dan menjelaskan alasannya
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Presentasi kelompok, diskusi kelas, simulasi seminar
|
Presentasi kelompok, diskusi kelas, simulasi seminar
|
Materi: - Pustaka: Automatic Control System, Benjamin C. Kuo Materi: Metode Kecerdasan Buatan untuk Operasi & Kendali Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
15
Minggu ke 15 |
Mahasiswa mempresentasikan hasil studi kasus atau riset mini, misalnya: Optimasi pembebanan pembangkit berbasis AI Analisis kestabilan sistem regional Simulasi OPF pada sistem IEEE test system |
- Mampu menyusun dan menyajikan hasil analisis/studi kasus secara sistematis dan berbasis metode yang tepat
- Mampu mengkomunikasikan hasil, menjawab pertanyaan, dan mempertahankan argumen secara ilmiah
|
Kriteria:
- Penyajian sangat sistematis, metode tepat, analisis mendalam, dan hasil valid
- Penyampaian jelas, argumentasi kuat, mampu menjawab pertanyaan dengan tepat
Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
Proyek kelompok, presentasi bersama, refleksi tim
|
|
Materi: - Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. Materi: Presentasi Project / Mini Riset Pustaka: Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016. |
5% |
16
Minggu ke 16 |
Mahasiswa mampu menyelesaiakn soal ujian sumatif |
Mampu menyelesaikan soal secara tepat sesuai konsep dan metode yang dipelajari |
Kriteria:
Analisis dan interpretasi hasil sangat tepat dan mendalam Bentuk Penilaian : Aktifitas Partisipasif |
-
|
|
Materi: - Pustaka: Elgerd, O. I. Electric Energy Systems Theory: An Introduction. McGraw-Hill, 1982. |
20% |