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
 
POPLO-8PLO-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 :

  1. Glover, J. D., Sarma, M. S., & Overbye, T. J. Power System Analysis and Design (6th ed.). Cengage Learning, 2016.
  2. Kundur, P. Power System Stability and Control. McGraw-Hill, 1994.
  3. Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering 5th Edition,Pearson, 2009
  4. Richard C. Dorf , Robert H. Bishop, Modern Control Systems (12th Edition) 12th Edition, Pearson, 2010

Pendukung :

  1. Automatic Control System, Benjamin C. Kuo
  2. 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 perbedaan dan keunggulan pendekatan kendali modern serta mentransformasi sistem sederhana ke dalam representasi state-space.

 Kriteria:
  1. Jawaban benar minimal 75% pada kuis
  2. Diagram sistem tenaga lengkap dan sesuai saat presentasi

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: 		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.

Mahasiswa mampu menurunkan model state-space dari sistem rekayasa nyata dan melakukan linierisasi untuk analisis.

 Kriteria:
  1. Mampu menganalisis minimal 2 skenario operasi dengan akurasi ≥ 70%
  2. Laporan simulasi menunjukkan pemahaman konsekuensi gangguan

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.

Mahasiswa dapat menganalisis stabilitas sistem berdasarkan eigenvalue dari matriks sistem (A) dan menerapkan kriteria stabilitas Lyapunov.

 Kriteria:
  1. Hasil simulasi menunjukkan respons kendali yang benar pada gangguan beban
  2. Skema blok kendali sesuai teori minimal 80%

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).

Mahasiswa mampu menguji apakah sebuah sistem dapat dikendalikan sepenuhnya oleh input dan apakah keadaan internalnya dapat diamati dari output.

 Kriteria:
  1. Presentasi kelompok memiliki struktur materi lengkap, minimal 75% isi benar
  2. Artikel review atau laporan literatur mengacu minimal 3 referensi ilmiah terbaru

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.

Mahasiswa mampu merancang pengendali state-feedback untuk mencapai respon transien yang diinginkan (misalnya, settling time, overshoot).

 Kriteria:
  1. Rumusan masalah jelas, relevan, dan didukung minimal 3 referensi
  2. Presentasi atau laporan awal mendapat skor ≥75% dari aspek struktur dan kejelasan

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.

Mahasiswa memahami kerangka berpikir untuk merancang sinyal kendali yang "terbaik" menurut kriteria tertentu.

 Kriteria:
  1. Desain eksperimen/simulasi lengkap dan tepat ≥80%
  2. Hasil eksperimen terverifikasi, data valid dan konsisten

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

Mahasiswa mampu merancang pengendali LQR dan menganalisis pengaruh matriks pembobot terhadap perilaku sistem.

 Kriteria:
  1. Interpretasi data akurat dan logis (≥75%)
  2. Kesimpulan sesuai dengan tujuan eksperimen/simulasi

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

-

 Kriteria:

-


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.

Mahasiswa mampu merancang observer untuk mengestimasi keadaan sistem dan menggabungkannya dengan pengendali state-feedback.

 Kriteria:
  1. Laporan lengkap dengan struktur IMRAD dan sitasi minimal 5 pustaka
  2. Presentasi mendapat nilai minimal 75% dari rubrik presentasi (konten, penyajian, argumentasi)

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.

Mahasiswa memahami konsep dasar dan formulasi Kalman Filter untuk aplikasi estimasi.

 Kriteria:

Struktur laporan sesuai format standar minimal 80%


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.

Data diinterpretasikan dengan grafik/tabel

 Kriteria:

Minimal 75% grafik/tabel digunakan tepat dan dijelaskan secara ilmiah


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.

Simpulan menjawab tujuan

 Kriteria:

Simpulan logis dan konsisten ≥75%


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

Mahasiswa mendapatkan wawasan tentang kompleksitas dan metode dasar untuk mengendalikan sistem non-linier.

 Kriteria:

Minimal 5 referensi dikutip dan ditulis dengan format benar ≥80%


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.

Mahasiswa memahami konsep sistem kendali yang mampu "belajar" dan beradaptasi dengan perubahan lingkungan atau dinamika sistem.

 Kriteria:

Minimal 75% poin presentasi dijelaskan jelas dan terstruktur


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

Menerapkan konsep yang telah dipelajari untuk memecahkan masalah rekayasa yang kompleks dan mengkomunikasikan hasilnya.

 Kriteria:

Semua anggota berkontribusi aktif (dilihat dari logbook/tanda tangan kontribusi)


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

-

 Kriteria:

-


Bentuk Penilaian :
Aktifitas Partisipasif		 -
Materi: -
Pustaka: Elgerd, O. I. Electric Energy Systems Theory: An Introduction. McGraw-Hill, 1982.		 20%



Rekap Persentase Evaluasi : Project Based Learning

No Evaluasi Persentase
1. Aktifitas Partisipasif 95%
2. Tes 5%
100%

Catatan

  1. Capaian Pembelajaran Lulusan Program Studi (PLO - Program Studi) adalah kemampuan yang dimiliki oleh setiap lulusan Program Studi yang merupakan internalisasi dari sikap, penguasaan pengetahuan dan ketrampilan sesuai dengan jenjang prodinya yang diperoleh melalui proses pembelajaran.
  2. PLO yang dibebankan pada mata kuliah adalah beberapa capaian pembelajaran lulusan program studi (CPL-Program Studi) yang digunakan untuk pembentukan/pengembangan sebuah mata kuliah yang terdiri dari aspek sikap, ketrampulan umum, ketrampilan khusus dan pengetahuan.
  3. Program Objectives (PO) adalah kemampuan yang dijabarkan secara spesifik dari PLO yang dibebankan pada mata kuliah, dan bersifat spesifik terhadap bahan kajian atau materi pembelajaran mata kuliah tersebut.
  4. Sub-PO Mata kuliah (Sub-PO) adalah kemampuan yang dijabarkan secara spesifik dari PO yang dapat diukur atau diamati dan merupakan kemampuan akhir yang direncanakan pada tiap tahap pembelajaran, dan bersifat spesifik terhadap materi pembelajaran mata kuliah tersebut.
  5. Indikator penilaian kemampuan dalam proses maupun hasil belajar mahasiswa adalah pernyataan spesifik dan terukur yang mengidentifikasi kemampuan atau kinerja hasil belajar mahasiswa yang disertai bukti-bukti.
  6. Kreteria Penilaian adalah patokan yang digunakan sebagai ukuran atau tolok ukur ketercapaian pembelajaran dalam penilaian berdasarkan indikator-indikator yang telah ditetapkan. Kreteria penilaian merupakan pedoman bagi penilai agar penilaian konsisten dan tidak bias. Kreteria dapat berupa kuantitatif ataupun kualitatif.
  7. Bentuk penilaian: tes dan non-tes.
  8. Bentuk pembelajaran: Kuliah, Responsi, Tutorial, Seminar atau yang setara, Praktikum, Praktik Studio, Praktik Bengkel, Praktik Lapangan, Penelitian, Pengabdian Kepada Masyarakat dan/atau bentuk pembelajaran lain yang setara.
  9. Metode Pembelajaran: Small Group Discussion, Role-Play & Simulation, Discovery Learning, Self-Directed Learning, Cooperative Learning, Collaborative Learning, Contextual Learning, Project Based Learning, dan metode lainnya yg setara.
  10. Materi Pembelajaran adalah rincian atau uraian dari bahan kajian yg dapat disajikan dalam bentuk beberapa pokok dan sub-pokok bahasan.
  11. Bobot penilaian adalah prosentasi penilaian terhadap setiap pencapaian sub-PO yang besarnya proposional dengan tingkat kesulitan pencapaian sub-PO tsb., dan totalnya 100%.
  12. TM=Tatap Muka, PT=Penugasan terstruktur, BM=Belajar mandiri.