|

|
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
|
Dr. Ir. Lusia Rakhmawati, S.T., M.T.; Rifqi Firmansyah, S.T., M.T., Ph. D
|
.......................................
|
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 Operasi dan Kendali Sistem Tenaga mempelajari konsep, metode, dan aplikasi operasi serta pengendalian sistem tenaga listrik modern secara terintegrasi. Pembelajaran mencakup struktur sistem tenaga terinterkoneksi, fungsi pusat kendali (control center), analisis karakteristik beban dan peramalan beban, optimasi pembebanan pembangkit (Economic Dispatch), Unit Commitment, Optimal Power Flow (OPF), pengendalian frekuensi dan tegangan, analisis keamanan dan keandalan sistem, stabilitas sistem tenaga, hingga penerapan kendali nonlinier dan kecerdasan buatan seperti Artificial Neural Network (ANN), Fuzzy Logic, Genetic Algorithm, dan Machine Learning pada operasi sistem tenaga. Mahasiswa juga dibekali kemampuan melakukan analisis studi kasus, simulasi sistem tenaga, serta pengembangan solusi berbasis teknologi digital dan energi terbarukan untuk meningkatkan efisiensi, stabilitas, fleksibilitas, dan keandalan sistem kelistrikan modern.
Mata kuliah ini berkontribusi terhadap pencapaian Sustainable Development Goals (SDGs), terutama:
SDG 7: Affordable and Clean Energy, melalui pengembangan sistem tenaga yang efisien, andal, dan mendukung integrasi energi terbarukan;
SDG 9: Industry, Innovation, and Infrastructure, melalui penerapan optimasi, otomasi, dan teknologi cerdas dalam pengelolaan sistem tenaga modern;
SDG 11: Sustainable Cities and Communities, melalui peningkatan kualitas, keamanan, dan kontinuitas pasokan energi untuk mendukung infrastruktur perkotaan berkelanjutan;
SDG 13: Climate Action, melalui strategi operasi sistem yang mendukung pengurangan emisi karbon dan peningkatan penetrasi energi bersih pada jaringan listrik.
|
|
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 |
Tugas kelompok dan presentasi analisis operasi sistem tenaga berbasis studi kasus
|
|
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% |