Master's Thesis

A tool for the automatic preparation of a simplified distribution network model

Final Thesis 3.11 MB Appendix 9.3 kB

Author of thesis: Bc. Kryštof Kintr

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. David Topolánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vít Krčál, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the creation of a tool for the automatic preparation of a simplified distribution system model. First, the FANCE tool, which is used to perform topological simplifications in the distribution network, is described and tested. Subsequently, the structure of the input file and individual topological simplifications are described, along with the reasons for their application. The thesis continues with a description of the automatic creation of a dynamic model of the simplified network in the PSCAD
software, focusing particularly on its topological constraints. For this purpose, a code generator was developed within the framework of this thesis in the MATLAB environment, which is described in detail. The final chapter provides information on the testing of the code generator

Keywords:

Electric power distribution network, topological simplification, grid reduction, dynamic model, MATLAB, PSCAD

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student představil komisi svoji diplomovou práci. Vedoucí práce přečetl posudky vedoucího a oponenta. Student pohotově odpověděl na otázky oponenta. Doplňující dotaz položil doktor Vyčítal. Student odpověděl pohotově. Předseda komise uzavřel diskuzi.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Vojtek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Vyčítal, Ph.D. (člen)
Ing. Viktor Jankovský (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá problematikou automatizace tvorby dynamického modelu distribuční soustavy na základě dat ze síťového modelu. Hlavním cílem a přínosem práce bylo navrhnout a v prostředí MATLAB implementovat plně funkční softwarový nástroj, který dokáže ze strukturovaných vstupních síťových dat (např. z programu FANCE či souborů .xlsx, .mat a .shp) automaticky vygenerovat Python skripty pro načtení soustavy do simulačního programu PSCAD. Tento nástroj úspěšně nahrazuje časově náročné a na chyby náchylné ruční tvoření schémat rozsáhlých sítí tím, že s využitím teorie grafů samočinně optimálně rozmísťuje jednotlivé elektrické prvky, realizuje jejich ortogonální propojení a automaticky řeší prostorová omezení, překryvy prvků či křížení vodičů v simulačním prostředí. Součástí práce je vytvořený skript, který naplňuje tyto uvedené cíle. Funkčnost celého řešení byla podrobně ověřena a verifikována na reálných radiálních, zkruhovaných i velmi rozsáhlých distribučních sítích. Popis funkce vytvořeného skriptu, a načtení vytvořeného python skriptu do prostředí programu PSCAD je předmětem i vytvořených videotutorialů, které však nebyly přiloženy jako multimediální příloha práce, nicméně detailní popis je v práci uveden. S ohledem na naplnění hlavního cíle práce a její vysoký praktický přínos v oblasti modelování distribučních sítí hodnotím práci stupněm A (90 bodů). Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vít Krčál, Ph.D.

Student Kryštof Kintr se v diplomové práci zabývá topologickými zjednodušeními modelu distribuční sítě a automatizovaným převodem modelu do dynamického simulačního prostředí PSCAD. Mimo to se student věnoval několika dalším dílčím cílům, definovaným v zadání práce, z nichž některé bohužel nebyly plně zpracovány. Práce proto působí místy roztříštěně a nedotaženě. Přesto vidím práci jako jednoznačně přínosnou s praktickým výstupem, který může být dále používán a rozvíjen.

První tři kapitoly se věnují popisu SW nástroje pro analýzu distribučních sítí a některých jeho funkcí a představují de facto uživatelskou dokumentaci. Ověření funkčnosti SW je popsáno vágně bez doložení výsledků, srovnání a diskuze. Další kapitoly již popisují autorův hlavní přínos, tedy rozbor tvorby dynamického modelu, popis vytvořeného skriptu a popis provedených testů. Tyto kapitoly jsou zpracovány převážně prakticky, konkrétně, jako report zvoleného postupu bez větší diskuze a vysvětlení. V této části postrádám detailnější a rozsáhlejší ověření funkčnosti vyvinutého skriptu – např. pomocí porovnání výsledků chodu sítě statického a dynamického modelu či komplexnějšího srovnání impedancí, než je uvedeno v tabulce 6.1. Poslední dva body zadání jsou v textu práce spíše pouze naznačeny.

Celková textová úroveň je dobrá, s minimem překlepů a kapitoly na sebe logicky navazují. Autor popisuje aplikované postupy osobitým způsobem, kdy některé stylistické obraty či používané názvosloví nepůsobí odborně – například nadpis kapitoly 4.5. V práci je sice správně zařazeno velké množství elektrických schémat, avšak tyto jsou často hůře čitelné a interpretovatelné. Přiložený skript vykazuje několik drobných nedostatků – např. chybí parametry netočivé složky pi-článku.

Celkově je diplomová práce jednoznačně originální, přínosná a využitelná pro další výzkumné aktivity. Přes nepochybně značný rozsah odvedené práce snižuje celkové hodnocení absence hlubší interpretace výsledků, nedostatečné doložení funkčnosti a nedotažení některých bodů zadání. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji 85/B. Topics for thesis defence:
  1. 1) Ověření impedančního souladu v tabulce 6.1 bylo provedeno na nezjednodušené síti s 211 uzly. Byl impedanční soulad ověřen i pro výstup z programu FANCE po aplikaci topologických zjednodušení, tedy pro zjednodušenou síť, která je zamýšleným vstupem generátoru?
  2. 2) Vstupní reálná síť obsahuje téměř 4 000 uzlů, výsledná zjednodušená síť 39 uzlů. Lze kvantifikovat, která topologická zjednodušení se na testovací síti uplatnila nejvýrazněji a jaký byl přibližný počet uzlů po každém zjednodušení?
  3. 3) Na Obr. 5.3 jsou jako součást generovaného kódu uvedeny parametry netočivé složky pi-článku, v přiloženém skriptu však tyto příkazy chybí. Jak je v dynamickém modelu s těmito parametry nakládáno a jak jejich absence ovlivní výpočty nesymetrických poruch?
  4. 4) Z práce vyplývá, že přeložená síť v RSCAD vyžaduje před spuštěním simulace další úpravy. O jaké konkrétní úpravy jde a je reálná jejich automatizace v rámci stávajícího nástroje?
Points proposed by reviewer: 85

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová