Doctoral Thesis

Analysis and Optimisation of PLC/BPL Systems for Power Engineering

Final Thesis 2.94 MB Summary of Thesis 2.94 MB

Author of thesis: Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D.

Reviewers: Ing. Martin Koutný, Ph.D., doc. Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D.

Abstract:

This thesis explores the innovative use of broadband communication technology over power lines, known as Broadband over Power Line (BPL), for diagnosing the technical condition of Medium Voltage (MV) cable lines. The aim of the work is to demonstrate that this technology, primarily intended for data transmission, can also fulfill a secondary function as a sensor for on-line monitoring and the early detection of degradation processes in the distribution grid.

The thesis introduces a new diagnostic method, Condition Diagnostics over Broadband Power Line (ConDi-BPL), which integrates physical and topological parameters of the cable route, obtained from a Geographic Information System (GIS), with real-world measured communication data. The output of the method is a unified technical condition coefficient that quantifies the degree of degradation and enables grid operators to effectively prioritize maintenance. The applicability and functionality of the method are demonstrated in a case study of real routes from a distribution grid.

A key experimental part of the thesis is the validation of BPL technology's ability to detect partial discharges, which are an early indicator of insulation failures. Through controlled laboratory measurements, it was unequivocally demonstrated that the presence of artificially generated partial discharges, even at a low intensity of 50 pC, causes a~statistically significant and repeatable decrease in Transmission Control Protocol (TCP) throughput.

The results of this work confirm that BPL technology represents a low-cost and effective tool for the transition from reactive to proactive, data-driven maintenance. It thus contributes to enhancing the reliability of distribution grids and to the development of the smart grid concept.

Keywords:

BPL (Broadband Power Line), Cable Diagnostics, ConDi-BPL, Medium Voltage (MV), On-line Monitoring, Partial Discharge (PD), PLC (Power Line Communication), Predictive Maintenance

Date of defence

12.12.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Doktorand měl zajímavou prezentaci. Jasně a stručně předvedl vědecké výsledky své disertační práce. Na všechny klíčové otázky oponetů a členů komise odpověděl správně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Teleinformatics (DKC-TLI)

Composition of Committee

prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Soběslav, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Koutný, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D.

Dizertační práce s názvem „Analýza a optimalizace PLC/BPL datových systémů pro energetiku“ je zaměřena na oblast návrhu, nasazení a ověření speciální metody pro určení technického stavu kabelového vedení na hladině vysokého napětí pomocí sběru dat z BPL modemů (Broadband over Power Line). Toto téma je velmi aktuální, zejména v souvislosti s digitalizací energetiky a nutnosti údržby kabelových vedení u distribučních společností (asset management).

Práce má dva klíčové cíle, první návrh metody ConDi-BPL pro stanovení technického stavu kabelového vedení na základě fyzických, topologických a komunikačních parametrů a druhý, návrh metodiky měření parametrů BPL komunikace za účelem dlouhodobého monitorování tras.

Cíle práce považuji za splněné. Student uvádí podrobný popis jak návrhu, tak ověření na reálných datech z distribuční sítě. Výsledky práce jsou publikovány v rámci uznávaných konferencí či impaktovaných článků a slouží také jako vstupy do dalších výzkumných projektů.

Významným přínosem dizertační práce je její aplikovatelnost do praxe – výsledky byly dosaženy ve spolupráci s komerčním sektorem (distribučními společnostmi).

Po formální stránce práce odpovídá požadavkům na dizertační práci, jedná se o ucelený dokument popisující celý výzkum, návrh a ověření. Dílčí části jsou vhodně citovány, zároveň jsou odděleny autorovy citace a citovány k jednotlivým cílům.

Celkově odevzdaný dokument, publikační aktivity, definované cíle a jejich naplnění dle mého názoru splňují požadavky na dizertační práci, tedy doporučuji dizertaci k obhajobě.

Reviewer’s report
Ing. Martin Koutný, Ph.D.

viz pdf
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 3,31 MB

viz pdf
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 1,53 MB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová