1. UNIVERZITET U SARAJEVU
ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET
MJERENJE MREŽNE FREKVENCIJE 0,4 kV
MREŽE KORISTEĆI DAQ I
MATLAB/SIMULINK
AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE
šifra predmeta: ETF EEI AMU 4760
– Projekat –
Nastavni ansambl Prezime i ime studenata Broj indexa
Nastavnik:
V.Prof.dr Irfan Turković
Saradnici:
V.ass. mr Vedad Bečirović
1.Zejneba Muminović
2.Emina Deljanin
3.Muamera Boškailo
4.Fadil Bećirović
5.Faris Karić
1097/16310
1071/16420
1036/16035
1025/16389
998/16479
Kontakt e-mail: becirovic_f@live.com
10.02.2016., Sarajevo

2. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 1 -
1. OPIS PROJEKTNOG ZADATKA
Frekvencija je mjera koja pokazuje broj nekih događaja koji se dogodi u jedinici vremena
u određenom periodičkom procesu. To može biti broj valnih titranja u jednoj sekundi. Mjeri
se u Hercima (Hz), u čast Heinrich Hertza.
Za određivanje frekvencije događanja, broj događaja koji se promatra u određenom
vremenskom intervalu se podijeli s trajanjem tog vremenskog intervala. Alternativna metoda
određivanja frekvencije je mjerenje vremena između dva uzastopna ponavljanja događaja
(period) iz čega se frekvencija izračunava kao recipročna vrijednost tog vremena:
(1)
U okviru ovog projekta urađeno je mjerenje mrežne frekvencije 0,4 kV mreže koristeći
DAQ (eng. Data Aqusition Quad-akvizicijska kartica) i Matlab*.m file. Prvobitno je
napravljena autentična blok šema u Simulink-u.. Ispitana je efikasnost primjene tog
algoritma na određenom broju primjera. Frekvencija se pomoću akvizicijske kartice očita sa
ulaza, prođe kroz određen broj blokova, čiji će rad biti detaljno opisan u nastavku, i prikaže
se na grafiku u Matlabu.
Nakon što je urađen prvi testni primjer – mjerenje proizvoljno generisane frekvencije,
koji pokazuje adekvatan rad algoritma, izvršen je i testni primjer br. 2 - mjerenje mrežne
frekvencije 0,4 kV naponske mreže. Izvršeno je poređenje rezultata mjerenja frekvencije
pomoću MiniLab 1008 kartice i napravljenog Simulink modela sa rezultatima dobijenim iz
aplikacije koja očitava mjerenja frekvencije pomoću potenciometra glavnog razvodnog
ormara zgrade Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu. Urađena je grafička interpretacija
rezultata oba mjerenja, kao i relativne greške.
Poređenjem primjera i analizom dobijenih dijagrama, izveden je zaključak u kojem su
objašnjeni rezultati , navedene prednosti, mane i mogućnosti poboljšanja ovog projekta.
Student Opis aktivnosti
1. Muminović Zejneba Pisanje uvoda,teoretskih osnova korištenih
hardverskih i softverskih elemenata, zaključka.
Analiza testnih primjera i obrada rezultata.
2. Deljanin Emina Pisanje teoretskih osnova korištene metode i
primjena iste za izradu modela.
3. Karić Faris Razvoj i opis rada algoritma, analiza urađenih
primjera, opis rada bokova i podešavanja parametara.
4. Boškailo Muamera Pisanje izvještaja i lektorisanje.
Rad na grafičkoj obradi dobijenih rezultata.
5. Bećirović Fadil Razvoj algoritma i analiza rezultata.
Tabela 1. Tabela aktivnosti studenata na projektu

3. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 2 -
2. TEORIJSKA PODLOGA ZA IZRADU PROJEKTNOG
ZADATKA
Navedena je teorija neophodna za izradu projektnog zadatka. Dat je spisak
korištene opreme kao i njene karakteristike. Opisana je korištena metoda mjerenja
frekvencije. Detaljno je objašnjen programski dio zadatka, tj. algoritam rađen u
Simulinku, podešavanje parametara određenih blokova kao i rad blokova modelirane
šeme.
2.1 KARAKTERISTIKE KORIŠTENE HARDVERSKE OPREME IZ
LABARATORIJE ELEKTROTEHNIČKOG FAKULTETA U SARAJEVU
2.1.1 Matlab/Simulink programski paket
Kao alat obrade signala ( u ovom slučaju frekvencije) odabran je programski paket
Matlab/Simulink. Matlab predstavlja vrlo razvijen skup alata za računanje (matrice,
kompleksni brojevi, simbolička matematika) , vizualiziranje, modeliranje, simulaciju
i programiranje. Iako su integrisani u jedinstveno razvojno okruženje, važno je
naglastiti da postoji velika razlika u samom pristupu zadatka između Matlaba i
Simulink-a.
Slika 1. - Priključak akvizicijske kartice, generatora frekvencije i računara u kojem je
otvoren Matlab. *mfile.

4. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 3 -
Matlab predstavlja programski jezik koji je više orijentisan na obradu podataka
predstavljenih u vidu matrica, te omogućava sekvencijalno izvođenje naredbi za
procesiranje i prikaz podataka, ili kreiranje novih signala kombiniranjem postojećih.
Simulink , s druge strane pruža velike mogućnosti analize i ispitivanja veoma
složenih sistema kreiranih u vidu blok dijagrama. Simulink je za projekat poslužio
kao glavni alat pri izradi algoritma za rješavanje datog problemskog zadatka.
Kreirana je blok šema pomoću koje je moguće mjeriti frekvenciju generisanog
signala. Izgled konstruisane bok šeme se nalazi u dijelu 2.2.4.
2.1.2 Akvizicijska kartica miniLAB 1008 / DAQ
MiniLab 1008 je usb 1.1 niske brzine analogni i digitalni I/O uređaj koji je
podržan od strane popularnog Microsoft Windows operativnog sistema. MiniLab
1008 je u potpunosti kompatibilan sa USB 1.1 i USB 2.0 portovima. MiniLab 1008
ima osam 12-bitnih analognih ulaza signala konekcije i 28 digitalnih I/O konekcija.
Napajan je +5 voltnom USB dopunom. Nije potrebno eksterno napanjanje. Dva uska
terminalna reda omogućavaju konekcije za osam analognih ulaza, dva deseto-bitna
analogna izlaza, četiri dvosmjerne digitalne I/O linije, i jedan 32-bitni eksterni brojač
događaja. Moguće je konfigurisati analogne ulazne konekcije sa softverom sa ili četiri
samozavršavajuće ili osam različitih kanala.
Nakon priključenja akvizicijske kartice sa izvorom napona i računarom pokrenut
je Matlab na način da automatski prepozna akvizicijsku karticu. Tako je uspjelo
mjerenje frekvencije i prikaz iste grafički.
Slika 2. - Akvizicijska kartica na radnom stolu u labaratoriji

5. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 4 -
2.1.3 Generator impulsa
Tektronix CFG253 Generator impulsa proizvodi sinusne, kvadratne, testerne
valove i TTL signale u frekvencionom rasponu od 0.03 Hz do 3 MHz. Moguće je
koristiti generator impulsa za testiranje i kalibraciju audio i ultasonic opreme i servo
sistema. Moguće je direktno kontrolisati amplitudu i DC nagib. Generator impulsa
ima funkciju simetrije da bi mogao kontrolisati porast i pad sinusnih ili testernih
valova i duty cycle-a od valova oblika četvrtki. Također ima i funkciju dometa koja
omogućava da izlazni signal pređe domet frekvencije. Širina dometa i rang dometa
mogu biti kontrolisani iznutra ili funkcija domet može biti ulaz od eksternog DC
signala. Pomoću ovog generatora impulsa je uspješno generisan sinusni signal
proizvoljne frekvencije, na način da je spojen sa izvorom napona i priključen na
akvizicijsku karticu koja je povezana sa računarom.
Slika 3. - Generator impulsa Tektronix CFG253
2.1.4 Otpornični naponski djeljitelj
Pri mjerenjima niskih i srednjih napona za prilagođavanje mjernog signala
napona upotrebljavaju se mjerni pretvarači temeljeni na mjerenju pada napona
na impedansi, tzv. djelitelji napona. Princip rada djelitelja napona izveden je iz
Ohmovog zakona. Za mjerenja na niskom i dijelom na srednjem naponu,
sinusoidalnog valnog oblika relativno niske frekvencije, redovito se upotrebljavaju
tzv. Otpornički djelitelji napona.

6. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 5 -
Jedan otpornički naponski djeljitelj je iskorišten pri mjerenju mrežne frekvencije 0.4
kV naponske mreže, kako ne bi došlo do izgaranja instrumenata labaratorije.
Korišteni su otpornici vrijednosti: R1=1kΩ, R2=22Ω, napon DC= 12 V, što znači da
je proračunom dobijen napon U2=0.26 V.
Slika 4. – Otpornički naponski djeljitelj
2.1.5 Mjerni instrument – Multimetar VOLTCRAFT VC 270
Multimetar je univerzalni instrument i služi za mjerenje različitih električnih
veličina, najčešće napona, struje i otpora, no mnogi modeli imaju i mogućnosti
mjerenja kapaciteta, induktiviteta, frekvencije, strujnog pojačanja tranzistora,
ispravnosti dioda, baterija i sl. U projektnim zadacima je korišten multimetar u
funkciji volmetra za mjerenje napona.
Slika 5. – Multimetar VOLTCRAFT VC 270

7. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 6 -
2.1.6 Ostala korištena oprema
 PC računar ili laptop
 Laboratorijski sto (izvori napona)
 Pribor za spajanje šeme (kabeli, veko stezaljke, šarafciger)
 Transformator 220/12 V
2.2 PRIMJENJENA METODA MJERENJA FREKVENCIJE
Korištena je metoda mjerenja frekvencije pomoću zatvorene kružne petlje. Detaljno je
objašnjen programski dio zadatka, (tj. algoritam rađen u Simulinku), podešavanje
parametara određenih blokova kao i rad blokova šeme.
2.2.1 Teoretske osnove i matematski model metode fazno zatvorene petlje
PLL (eng. Phase Locked Loop – Fazno zatvorena kružna petlja) predstavlja sistem
povratne informacije koji uključuje VCO, detektor faze i niskopropusni filter u okviru
date petlje. Njegova namjena je da uzima VCO signal, preslikava i prati fazu na ulazu
zatvorene petlje. PLL je kontrolni sistem koji dopušta uzajamnu pratnju dva
oscilatora. Moguće je da se javi i fazni pomak između ulaza i izlaza, ali kad je sistem
zaključan (zatvoren) frekvencije moraju biti jednake.
(2)
(3)
PLL izlaz može biti preuzet iz Vcont, filtriranog (skoro DC/istosmjernog)
kontrolnog napona ili iz izlaza VCO bloka ovisno o načinu rada. Svi ti načini pružaju
nemoduliran izlaz koji prati faznu promjenu na ulazu. VCO izlaz se može koristiti kao
lokalni oscilator signala ili da generiše vremenski signal za digitalni sistem.
Kao ulazne i izlazne varijable mogu biti korištene ili faza ili frekvencija.
Slika 6. – Opća blokovska šema metode

8. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 7 -
Faza i frekvencija su povezane preko sljedeće relacije:
(4)
(5)
Postoje različiti kriteriji formiranja blokovske strukture, ali i dalje se može koristiti
osnovna petlja (Slika br. 6), topologija i način analize. Fazni detektor upoređuje fazu
na svakom ulazu i generira grešku signala, ve(t), proporcionalnu razlici faza između
dva ulaza. Kd je gain faznog detektora (V/rad).
(6)
Blizak primjer ovom blokovskom krugu je jedan analogni množač ili multioperator
koji može biti korišten kao fazni detektor. Kod multioperatora se uzima proizvod dva
ulaza.
(7)
Ako vrijede relacije:
(8)
в) (9)
Onda je:
(10)
S obzirom na to da su dva ulaza na istoj frekvenciji onda kad je petlja zaključana
imamo jednu izlaznu na dvije ulazne frekvencije i jedan izlaz proporcionalan kosinusu
fazne razlike. Uduplana frekventna komponenta mora biti eliminisana preko
niskopropusnog filtera. Nakon toga, svaka fazna razlika koja se pojavi predstavlja
kontrolni napon VCO-a, DC istosmjernog ili AC izmjeničnog signala (koji polako
varira) nakon filtriranja.

9. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 8 -
2.2.2 Blokovska struktura korištene PLL metode
Na osnovu PLL metode objašnjene u poglavlju iznad je formirana blokovska struktura koja je prikazana na slici.
Slika 7 – Algoritamska/Blokovska šema konstruisanog modela

10. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 9 -
2.2.3 Princip rada primjenjene korištene metode
Ulazni signal dolazi na MiniLab1008 karticu koja je povezana preko USB
kabla na PC/Laptop. Pomoću bloka „Analog Input“ učitava se signal u
„MATLAB/Simulink“ fajl. Ulazni signal je sinusnog karaktera, nepoznate faze i
frekvencije. Da bi se iskoristila PLL metoda potrebno da se ulazni signal koji dolazi
sa MiniLab kartice 1008 pomnoži sa kosinusnim signalom iz razloga što je sinusna
funkcija koja predstavlja analizirani signal neparna funkcija.
Na izlazu iz bloka proizvoda je signal:
) (11)
в) (12)
Tada novonastali signal ima oblik:
в в (13)
Ovaj signal nije ni parna ni neparna funkcija, što je bio i cilj postići jer je
srednja vrijednost parne, odnosno neparne funkcije nula. Nakon toga, dobijeni signal
se prosljeđuje na najsloženiji blok radi poređenja i uzimanja srednje vrijednosti
promjenljivog ulaznog i izlaznog signala koji je vraćen pomoću negativne povratne
sprege. U prvoj iteraciji vrijednost izlaznog signala je f=50 Hz i on predstavlja
referentni signal. U sljedećim iteracijama vrijednost izlaznog signala mijenja se u
ovisnosti o ulaznom signalu.
U ovom bloku se nalazi interni oscilator koji pomoću “Bloka transportnog
kašnjenja” drži u fazi ulazni i izlazni signal. Odnosno njihova fazna razlika poprima
vrijednost nule. Pomoću blokova “To avoid division by zero” i “Number of samples”
dobija se kašnjenje signala u odnosu na ulazni signal. Proračunom srednje vrijednosti
prosljeđena dva signala dobijen je novi signal drugačije frekvencije. Novonastali
signal je udvostručen, pa se u odjeljku za filtriranje mora eliminisati nastala pojava.
(14)
,
Na izlazu je dobijen signal nove ugaone frekvencija koja se prosljeđuje na
“PID regulator”. Ovim blokom se vrši upravljanje signalom, na način da se
povećava/smanjuje vrijeme prijelaznog režim, odnosno podešavanje vremenski
konstanti upravljanog signala. Prelazak iz domena ugaone frekvencije u frekventni
domen vrši se pomoću “Gain” bloka prikazanog na strukturalnoj blokovskoj šemi. U
posljednjem dijelu algoritma se vrši filtriranje novonastalog frekventnog signala

11. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 10 -
pomoću filtera “Rate Limiter”, odnosno limitera vrijednosti i “2nd-Order filter” koji
predstavlja niskopropusni filter. Niskopropusni filter propušta vrijednosti manje od 75
Hz. Pomoću ovih filtera se uklanja udvostručena komponenta frekvencije, koja je
dobijena zbog relacije:
в в
Konačno na izlazu se dobija vrijednost frekvencije, koja je prikazana na
sljedećoj slici. Ova metoda radi u “countinues time domen”, što znači da se bilo
kakvom promjenom ulaznog napona, frekvencija mijenja. Takav način mjerenja
frekvencije omogućava analiziranje promjena opterećenja mreže i njihov utjecaj na
frekvenciju.

12. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 11 -
2.2.4 Blok šema za mjerenje frekvencije konstruisana u Matlab/Simulink programu, na osnovu PLL metode
Slika 10 – Blok šema za mjerenje frekvencije konstruisana u
Matlab/Simulink programu

13. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 12 -
2.2.5 Korišteni elementi MATLAB/Simulink softverskog paketa
Ovdje će biti detaljno opisani elementi korišteni u izradi softverskog dijela metode
u programskom paketu MATLAB/Simulink. Prilikom konstruisanja ove metode u
Simulinku koriste se elementi iz standardne biblioteke „Simulink.lib“ te iz dodatnih
biblioteka „powergui.lib“ i „SimPowerSystems.lib“, koje su prikazane na sljedećoj slici:
Slika 11. – „Simulink biblioteka“
Elementi korišteni za izradu softverskog dijela metode za mjerenje frekvencije pomoću
PLL-a u programskom paketu MATLAB/Simulink su:
1. Blok „Analog input“
Koristi se za očitanje signala sa MiniLab1008 akvizicijske kartice u
Matlab/Simulink fajlu. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Analog input“
Ž

14. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 13 -
2. Blok „Product“
Koristi se za množenje dva ili više signala. Ovaj element je korišten na više
mjesta pri izradi šeme. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Product“
-
3. Blok „Integrator“
Koristi se za integriranje određenog signala. Ovaj element je korišten na više
mjesta pri izradi šeme. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Integrator“
4. Blok „Math - Mod“
Koristi se za matematičke funkcije, u našem slučaju „Modul signala“. Simbol
za ovaj element je:
- Simbol za blok „Math“
5. Blok „Gain“
Koristi se za množenje odgovarajućeg signala sa određenom vrijednosti. Ovaj
element je korišten na više mjesta pri izradi šeme. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Gain“
6. Blok „To avoid divison by zero“
Koristi se za ograničavanje ulaznog signala na gornje i donje vrijednosti
zasićenja. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „To avoid divison by zero“
7. Blok „Variable Transport Delay“
Koristi se za pomjeranje ulaznog signala za prosljeđenu vrijednost. Simbol za
ovaj element je:
- Simbol za blok „Variable Transport Delay“

15. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 14 -
8. Blok „Number of samples per cycle“
Koristi se za određivanje vrijednosti pomjeranja ulaznog signala odnosno,
kašnjenja. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Number of samples per cycle“
9. Blok „Rate limiter“
Koristi se za ograničenje vrijednosti signala. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Rate Limiter“
10. Blok „PID Controller“
Koristi se za sve vrste upravljanja ulaznim signalom. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „PID Controller“
9
11. Blok „2nd-Order Filter“
Koristi se za određivanje vrijednosti pomjeranja ulaznog signala. Simbol za
ovaj element je:
- Simbol za blok „2nd-Order Filter“
12. Blok „Scope“
Koristi se za prikaz mjerenog signala. Simbol za ovaj element je:
- Simbol za blok „Scope“
13. Blok „Trigonometric Function“
Koristi se za generisanje „cos“ funkcije u našem slučaju. Simbol za ovaj
element je:
- Simbol za blok „Trigonometric Function“

16. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 15 -
2.2.6 Podešavanje parametara korištenih blokova MATLAB/Simulink
softverskog paketa
Detaljno će biti objašnjeno podešavanje parametara korištenih elemenata u
MATLAB/Simulinku. Podešavanje parametara je bitno za funkcionalost šeme i izgled
izlaznog signala, te je potrebno tačno odrediti podešene vrijednosti.
Kao što je prethodno opisano u jednom od paragrafa, ulazni signal dolazi na
MiniLab1008 karticu koja je povezana preko USB kabla na PC/Laptop. Pomoću bloka
„Analog Input“ učitava se signal u „MATLAB/Simulink“ fajl i vrši obradu signala, da
bi kao rezultat dobili frekvenciju u ovisnosti o vremenu kao izlazni signal.
Na bloku „Analog Input“ vrši se podešavanje ulaznog signala koji dolazi sa, miniLAB
1008“ kartice. Matlab automatski prepoznaje karticu.
Slika 12. – Podešavanje parametara „Analog Inputa“

17. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 16 -
Nakon toga vrši se podešavanje parametara bloka „PID Controller“. Podešavanje
se vrši na način da se proračunava vrijednosti konstanti PID regulatora i upisuje u
blok za PID regulator. U PID regulatoru nalaze se tri konstante:
 Proporcionalna konstanta - KP
 Integralna konstanta - KI
 Derivaciona konstanta - Kd
Pomoću PID regulatora može se vršiti upravljanje signalom, na način da
povećava/smanjuje vrijeme prijelaznog režim, odnosno podešavanje vremenski
konstanti upravljanog signala. Također može se izvršiti upravljanje vrijednostima
preskoka i greške upravljanog signala. Na sljedećoj slici je prikazano podešavanje
parametara unutar bloka „PID Controller“:
Slika 13. – Podešavanje parametara „PID Controller“
Nakon toga dolazi se do podešavanja skupa elemenata koji su vezani za filtriranje
i ograničavanje izlaznog signala, odnosno blokova „Rate Limiter“ and „2nd-Order
Filter – Lowpass filter“. Unutar bloka „Rate Limiter“ vrši se podešavanje maksimalne

18. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 17 -
i minimalne vrijednosti ripla upravljanog signala, odnosno ograničavaju oscilacije
signala oko stacionarne vrijednosti.
U razmatranom slučaju podešena je maksimalna vrijednost na 12, a minimalna
vrijednost na -12. Maksimalna peek to peek vrijednost je 24. Na sljedećoj slici je
prikazano podešavanje parametara unutar bloka „Rate Limiter“:
Slika 14. – Podešavanje parametara „Rate Limitera“
Podešavanje parametara „Lowpass filtera“, podešava se maksimalna propusna
vrijednost signala, odnosno ograničava signal da bi se zaštitili pojedini elemente koji
ne mogu raditi pri visokim frekvencijama. Podešena vrijednost „Niskopropusnog
filtera“ je 75 Hz. Također postavljen je i „Cutoff frequency“ ili maksimalna
frekvencija pri kojoj neće doći do rezanja signala postavljen je na 50Hz. Ove
vrijednosti se proračunavaju na osnovu detaljne analize „Nyquist dijagrama“ i
prelaska u frekventni domen (Bodeovi dijagrami) u kojem se određuje maksimalna
vrijednost ripla signala u dB. Princip rada ovih filtera je na bazi „Passband frequency
and Stopband frequency“, odnosno kada vrijednost frekvencija u radijanima pređe
vrijednost granične frekvencije, dolazi do rezanja signala. Za „Lowpass filter“ vrijedi
da je ωp < ωs. Na sljedećoj slici je prikazano podešavanje parametara unutar bloka
„2nd-Order Filter – Lowpass filter“:

19. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 18 -
Slika 15. – Podešavanje parametara „Lowpass filtera“

20. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 19 -
3. REZULTATI I ANALIZA MJERENJA FREKVENCIJE
3.1 „TEST 1“ – MJERENJE PROIZVOLJNO GENERISANE FREKVENCIJE
Razmatran je slučaj mjerenja proizvoljno generisane frekvencije u labaratoriji
Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu, na sljedeći način:
Slika 16. – Hardverska blok šema -”Test 1”
Pomoću “Generatora impulsa”, koji je objašnjen u poglavlju 2 je izvršeno
generisanje signala proizvoljne amplitude, faze i frekvencije koja je prosljeđena na
“miniLAB 1008” akvizicijsku karticu. Kartica je pomoću USB kabla spojena na laptop.
Ovaj primjer pokazuje ispravnost konstruisanog algoritma u Matlab/Simulink
programskom paketu. Pri analizi rezultata uočena je minimalna greška +/- 1 Hz koja je
nastala zbog nesavršenosti korištene električne opreme.

21. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 20 -
3.2 „TEST 2“ – MJERENJE MREŽNE FREKVENCIJE 0,4 KV NAPONSKE
MREŽE
Razmatran je slučaj mjerenja mrežne frekvencije 0,4kV naponske mreže u
labaratoriji Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu. Vršeno je poređenje rezultata dobijenih
mjerenjem frekvencije pomoću MiniLab kartice i Simulink modela i rezultata dobijenih
pomoću aplikacije za glavni razvodni ormar. Aplikacija je učitana u kabinetu nadležnog
asistenta pod njegovim rukovodstvom.
Ovaj primjer je složeniji od prethodno razmatranog, izvršena je detaljna analiza i
obrada rezultata. Budući da je u pitanju 0,4 kV mreža, korišten je transformator
220V/12V koji snižava vrijednost napona i štiti korištenu električnu opremu. Naponski
djeljitelj prima napon od 12V i snižava njegovu vrijednost na 0,26 V. Snižena vrijednost
prosljeđena je akvizicijskoj kartici koja je pomoću USB kabla spojena na laptop.
Slika 17. – Hardverska blok šema -”Test 2”

22. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 21 -
Proizvoljno je odlučeno da prvo mjerenje frekvencije traje 120 sekundi.
Vrijednosti mjerene frekvnecije pomoću Minilab kartice i Simulink modela ima 1000
uzoraka u sekundi, a mjerenje pomoću aplikacije za GRO ima jedan uzorak u sekundi.
Zbog toga je napravljen kod u Matlabu koji uzima te vrijednosti koje dolaze sa
akvizicijske kartice i računa njihovu srednju vrijednost za svaku sekundu. Da nije urađen
taj dio ne bi bilo moguće izvršti poređenje.
Rezultati mjerenja 0,4 kV frekvencije pomoću napravljenog algoritma u Simulinku se
porede sa vrijednostima frekvencije mjerene putem aplikacije koja se koristi za
rukovođenje glavnog razvodnog ormara .
Slika 18. – Glavni razvodni ormar ETF

23. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 22 -
Prvo poređenje je urađeno za vrijeme od dvije minute. Nakon analize rezultata, napravljeni su
dijagrami u Matlabu.
Slika 19. – Grafik frekvencije mjerene aplikacijom za GRO i iste frekvencije mjerene pomoću
MiniLab kartice i Simulink modela u trajanju od T=120 s

24. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 23 -
Slika 20. – Odstupanje rezulata (relativna greška) mjerenja frekvencije pomoću
Minilab kartice I Simulink modela u odnosu na mjerenje frekvencije pomoću aplikacije GRO-a za
period T=120s

25. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 24 -
Sljedeće mjerenje je urađeno na isti način ali u trajanju od 60 minuta.
Slika 21. – Vrijednosti frekvencije i napona mjerenih direktno sa GRO u trajanju od 3600 s

26. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 25 -
Slika 22. – Grafik frekvencije mjerene pomoću aplikacije za GRO i iste frekvencije mjerene pomoću
MiniLab kartice I Simulink modela u trajanju od T=3600 s

27. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 26 -
Slika 23. – Odstupanje rezulata (relativna greška) mjerenja frekvencije pomoću Minilab
kartice i Simulink modela u odnosu na mjerenje frekvencije pomoću aplikacije GRO-a za
period T=3600s

28. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 27 -
4. ZAKLJUČAK
U svakodnevnom radu inženjera elektroenergetike , posebno tokom izrade
raznovrsnih projektnih zadataka potrebno je vršiti mjerenje raznih veličina. Mjerenje
frekvencije je ključno za analiziranje nestabilnosti u elektroenergetskim sistemima.
Napretkom tehnologije povećani su zahtjevi za što preciznijim i bržim načinom mjerenja
frekvencije. Ekonomija u 21. vijeku igra ključnu ulogu u svim privrednim djelatnostima ,
pa tako projektovanje u elektroenergetici danas predstavlja balansiranje između
ekonomski povoljnijih riješenja i onih sa odličnim izlaznim karakteristikama.
Projektovanje ovog modela mjerenja frekvencije je pokazalo još jednom kako se uz
domišljatost i timski rad, mogu postići izvanredni rezultati.
Postoje razni uređaji za mjerenje frekvencije. Digitalni frekvenciometari su se
počeli koristiti nakon digitalnih integriranih sklopova. Zbog svoje visoke tačnosti, do
danas su gotovo u potpunosti potisnuli iz upotrebe analogne frekvenciometre i mjerne
mostove za mjerenje frekvencije.Komercijalni digitalni frekvenciometri su prilično skupi,
što predstavlja glavni nedostatak istih.Jedan od najvećih izazova u izradi ovog projekta je
osmišljavanje algoritma za mjerenje frekvencije. Odabran je programski paket
Matlab/Simulink kao jedan od trenutno najzastupljenijih inženjerskih softvera.
Napravljena je autentična blok šema u Simulink-u zasnovana na suštinskoj ideji
PLL metode (metode zatvorene kružne petlje). Prvi test koji je sproveden u labaratoriji
Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu 1.38, pokazuje ispravnost projektovane
algoritamske strukture i njenu univerzalnost.Zatim je izvršeno mjerenje mrežne
frekvencija 0,4 kV naponske mreže. Radi daljeg analiziranja rada blokovske strukture i
dobijenih rezultata mjerenja, urađeno je poređenje tih izmjerenih vrijednosti frekvencije
sa rezultatima mjerenja iste frekvencije ali na drugačiji način. Budući da glavni razvodni
ormar glavne zgrade Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu ima mogućnost memorisanja i
upravljanja rezultatima mjerenja frekvencije i napona zahvaljujući posebnom softveru,
odabran je taj metod mjerenja frekvencije za usporedbu sa napravljenim modelom.
Akvizicijska kartica kao najveći generator greške, naponski mjerni transformator ručne
proizvodnje i ostala laboratorijska oprema, predstavljaju veliki rizik za valjanost rezultata.
Suprotno očekivanom, dobijeni su rezultati visoke tačnosti. Urađeni grafikoni u Matlabu
su pokazali malo odstupanje mjerenja frekvencije akvzicijskom karticom, od mjerenja
putem potenciometra glavnog razvodnog ormara. To odstupanje je modelirano kao
relativna greška koja iznosi 0,1688 %. Ovom greškom je pokazana preciznost mjerenja
napravljenog modela.

29. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 28 -
Model mjerenja frekvencije napravljen u fakultetskoj laboratoriji, uz minimalne
troškove, pokazuje preciznost mjerenja koja može parirati mnogo skupljim i složenijim
uređajima za mjerenje frekvencije.
Nedostatak ovakvog načina mjerenja frekvencije se ogleda u priključenju
akvizicijske kartice i transformatora kao dva dodatna uređaja čije korištenje bi nekome
predstavljalo usložnjavanje samog procesa mjerenja frekvencije.
U budućnosti, se napravljeni model može nadograditi dodavanjem dodatnih
blokova u Simlunk-u koji bi predstavljali razne pogodnosti za mjerenje frekvencije kao
što su direktno ispisivanje rezultata mjerenja frekvencije u Matlabu.

30. AUTOMATIZIRANO MJERENJE I UPRAVLJANJE - ETF EEI AMU 4760
- 29 -
5. LITERATURA
[1] V.prof.dr Irfan Turković, „ Bilješke i slajdovi s predavanja”, Elektrotehnički fakultet u
Sarajevu, 2015.god.
[2] General PLL Description: T. H. Lee, Chap. 15. Gray and Meyer, 10.4 Clock generation:
B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, Chap. 15, McGraw-Hill, 2001.
[3] http://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/pll.html?requestedDomai
n =w ww.mathworks.com&requestedDomain=www.mathworks.com , 8.1.2016.god.
[4] Prezentacija „ANALIZA POTROŠNJE EL. ENERGIJE ETF-SA GLAVNA ZGRADA za
period:24.11.2015 – 24.12.2015“, V.ass. mr Vedad Bečirović