Klasterisasi K-Means untuk Karakterisasi Efisiensi Turbin Angin berdasarkan Karakteristik Operasi

Authors

  • Triuli Novianti Universitas Muhammadiyah Surabaya
  • Ridho Akbar Universitas Muhammadiyah Surabaya
  • Iwan Santosa Universitas Trunojoyo Madura
  • Ainur Romzy Universitas Muhammadiyah Surabaya

DOI:

https://doi.org/10.30736/jt.v18i2.1756

Keywords:

Machine Learning, K-Means Clustering, Turbin Angin, Efisiensi, Karakteristik Operasi

Abstract

Efisiensi turbin angin merupakan indikator penting dalam mengevaluasi kemampuan sistem mengonversi energi angin menjadi energi listrik. Penelitian ini mengembangkan pendekatan machine learning berbasis K-Means untuk karakterisasi efisiensi kondisi operasi turbin angin menggunakan Wind Speed, Active Power, dan Efficiency. Dataset terdiri atas 100 observasi dari Wind Turbine Power Generation Dataset. Tahapan penelitian meliputi praproses data, normalisasi menggunakan Min-Max Scaling, penentuan jumlah klaster optimal dengan Elbow Method, K-Means clustering, serta evaluasi kualitas klaster menggunakan Silhouette Score. Hasil menunjukkan bahwa jumlah klaster optimal adalah tiga (K=3), dengan nilai WCSS sebesar 27,4509; 6,7612; 2,9752; 1,7142; dan 1,1369 untuk K=1 hingga K=5. Ketiga klaster diinterpretasikan sebagai high-efficiency regime, transition regime, dan low-efficiency regime. Klaster 1 memiliki Centroid Active Power 577,1 kW, Wind Speed 6,4 m/s, dan Efficiency 73,6%; Klaster 2 sebesar 2.482 kW, 12,4 m/s, dan 63,7%; sedangkan Klaster 3 sebesar 6.122 kW, 18,0 m/s, dan 54,7%. Komposisi klaster masing-masing terdiri atas 44, 16, dan 40 observasi. Nilai Silhouette Score sebesar 0,5863 menunjukkan kualitas pengelompokan yang baik. Kontribusi utama penelitian terletak pada interpretasi hasil K-Means sebagai rezim efisiensi sehingga memberikan karakterisasi kondisi operasi berbasis data. Hasil menunjukkan bahwa peningkatan kecepatan angin berkaitan dengan peningkatan daya aktif, tetapi tidak selalu menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Allal, Z., Noura, H. N., Vernier, F., Salman, O., & Chahine, K. (2024). Wind turbine fault detection and identification using a two-tier machine learning framework. Intelligent Systems with Applications, 22, 200372. https://doi.org/10.1016/j.iswa.2024.200372

Astolfi, D., Pandit, R., Celesti, L., Lombardi, A., & Terzi, L. (2022). SCADA data analysis for long-term wind turbine performance assessment: A case study. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 52, 102357.

https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102357

Baihaqi, M. D. (2023). Rancang bangun sistem pemantauan efisiensi daya DC pada turbin angin (Studi kasus turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe H). Doctoral dissertation, Universitas Gadjah Mada.

Chalimah, S., Setyobudi, R., Sadrina, A., Satria, M. H. B., & Sari, T. P. (2024). Pengaruh variasi daya turbin pada turbin angin poros vertikal terhadap efisiensi daya generator. TESME, 1(1), 78–85.

Fajri, S., & Yuhendri, M. (2023). Monitoring pembangkit listrik tenaga angin menggunakan Human Machine Interface. JTEIN: Jurnal Teknik Elektro Indonesia, 4(1), 434–444.

https://doi.org/10.24036/jtein.v4i1.421

Kurniawati, I., Reynanda Bagus W. A., Akbar, R., & Rais, M. A. (2026). Evaluasi Performansi Propagasi LoRa E220-900T30D di Lingkungan Rural untuk Monitoring Turbin Angin Berbasis IoT. Jurnal Teknika, 18(1), 69–78.

https://doi.org/10.30736/jt.v18i1.1614

Martins, A. A., Vaz, D. C., Silva, T. A. N., Cardoso, M., & Carvalho, A. (2024). Clustering of wind speed time series as a tool for wind farm diagnosis. Mathematical and Computational Applications, 29(3), 35. https://doi.org/10.3390/mca29030035

Marti-Puig, P., & Núñez-Vilaplana, C. (2024). Dynamic clustering of wind turbines using SCADA signal analysis. Energies, 17(11), 2514. https://doi.org/10.3390/en17112514

Paik, C., Chung, Y., & Kim, Y. J. (2023). Power curve modeling of wind turbines through clustering-based outlier elimination. Applied System Innovation, 6(2), 41.

https://doi.org/10.3390/asi6020041

Peco Chacón, A. M., Segovia Ramirez, I., & García Márquez, F. P. (2023). False alarm detection in wind turbine by classification models. Advances in Engineering Software, 177, 103409.

https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2023.103409

Rodriguez, P. C., Marti-Puig, P., Caiafa, C. F., Serra-Serra, M., Cusidó, J., & Solé-Casals, J. (2023). Exploratory analysis of SCADA data from wind turbines using the K-Means clustering algorithm for predictive maintenance purposes. Machines, 11(2), 270.

https://doi.org/10.3390/machines11020270

Sugeng, S., Nizar, T. N., Jatmiko, D. A., Hartono, R., & Kerlooza, Y. Y. (2024). Kalibrasi sensor monitoring cuaca pada area lokal untuk meningkatkan akurasi pada sensor biaya rendah. Komputika: Jurnal Sistem Komputer, 13(2), 277–287. https://doi.org/10.34010/komputika.v13i2.13949

Sun, S., Hu, W., Liu, Y., Wang, T., & Chu, F. (2023). Matching contrastive learning: An effective and intelligent method for wind turbine fault diagnosis with imbalanced SCADA data. Expert Systems with Applications, 223, 119891.

https://doi.org/10.1016/j.eswa.2023.119891

Tian, X., Jiang, Y., Liang, C., Liu, C., Ying, Y., Wang, H., Zhang, D., & Qian, P. (2022). A novel condition monitoring method of wind turbines based on GMDH neural network. Energies, 15(18), 6717.

https://doi.org/10.3390/en15186717

Tyass, I., Khalili, T., Rafik, M., Abdelouahed, B., Raihani, A., & Mansouri, K. (2023). Wind speed prediction based on statistical and deep learning models. International Journal of Renewable Energy Development, 12(2), 288–299.

https://doi.org/10.14710/ijred.2023.48672

Wei, L., Wang, L., Liu, F., & Qian, Z. (2023). Clustering analysis of wind turbine alarm sequences based on domain knowledge-fused Word2vec. Applied Sciences, 13(18), 10114.

https://doi.org/10.3390/app131810114

Wiranata, D. T., Prahasto, T., & Widodo, A. (2021). Analisis prognostik terhadap kerusakan bantalan pada poros kecepatan tinggi turbin angin menggunakan machine learning dengan pendekatan Support Vector Regression (SVR). Jurnal Teknik Mesin, 9(2), 181–190.

Wu, Z., Li, Y., & Wang, P. (2024). A hierarchical modeling strategy for condition monitoring and fault diagnosis of wind turbine using SCADA data. Measurement, 238, 114325.

https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.114325

Yandri, Y., Khwee, K. H., & Kurnianto, R. (2024). Studi komparatif turbin angin berdaya sama dengan kurva daya yang berbeda berbasis distribusi Weibull. Jurnal Teknologi Elektro, 15(1), 36–46.

https://doi.org/10.22441/jte.2024.v15i1.007

Yang, L., Wang, K., & Zhou, J. (2024). Multimode high-dimensional time series clustering and monitoring for wind turbine SCADA data. Quality and Reliability Engineering International, 40(8), 4285–4306. https://doi.org/10.1002/qre.3626

Zhang, G., Li, Y., & Zhao, Y. (2023). A novel fault diagnosis method for wind turbine based on adaptive multivariate time-series convolutional network using SCADA data. Advanced Engineering Informatics, 57, 102031. https://doi.org/10.1016/j.aei.2023.102031

Downloads

Published

2026-09-20

How to Cite

Novianti, T., Ridho Akbar, Iwan Santosa, & Ainur Romzy. (2026). Klasterisasi K-Means untuk Karakterisasi Efisiensi Turbin Angin berdasarkan Karakteristik Operasi. Jurnal Teknika, 18(2), 255–266. https://doi.org/10.30736/jt.v18i2.1756

Issue

Section

Jurnal teknika

Most read articles by the same author(s)

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 

You may also start an advanced similarity search for this article.