Master's Thesis

Evaluation of methods for fast delooping of the distribution network

Final Thesis 9.75 MB

Author of thesis: Bc. Roman Gura

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Viktor Jurák, Ph.D.

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

Abstract:

distribution networks, smart grid, fast network de-looping, protection coordination, directional
overcurrent protection, differential protection, IEC 61850, optical fiber communication

Keywords:

This thesis addresses the enhancement of reliability and operational flexibility in distribution
networks during their transition from radial to looped configurations, a fundamental
requirement for smart grid development. A key focus is the concept of fast network
de-looping, which enables rapid topology reconfiguration under fault conditions. The
research evaluates protection schemes, specifically directional overcurrent and differential
protection, emphasizing their selective coordination in meshed structures. Extensive
analysis is dedicated to protection communication, comparing proprietary channels with
IEC 61850 standards (GOOSE and Sampled Values) while assessing the impact of transmission
latency. The influence of distributed generation on fault current levels is treated
as a secondary factor impacting protection selectivity. The resulting functional protection
logic, validated through simulation, provides a robust, immediately implementable
solution for real-world distribution network operations.

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své diplomové práce na téma Zhodnocení metod rychlého odkruhování distribučních sítí. Následně vedoucí práce Ing. Jurák a oponent doc. Topolánek přečetli své posudky. Student odpovídal na dotazy plynoucí z posudků, s drobnými výhradami oponenta. Doplňující dotaz ohledně rozdílové ochrany položila doc. Orságová. Student na tento dotaz uspokojivě odpověděl.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Fulneček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Viktor Jurák, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Romana Gury se zaměřuje na problematiku chránění distribučních sítí při přechodu z radiálních na okružní topologie v rámci rozvoje chytrých sítí. Autor v práci navrhuje metody rychlého odkruhování a provádí zhodnocení komunikačních metod se vzdáleným spínacím bodem, přičemž těžištěm práce je vytvoření laboratorní sestavy s real-time simulátorem a fyzickými ochranami. V rámci experimentů student realizoval hardware-in-the-loop testování navržených konfigurací a provedl porovnání metod s doporučením nejvhodnějšího řešení, čímž v plném rozsahu naplnil zadání práce.
Jako vedoucí práce oceňuji nadstandardní přístup studenta, který byl během celého semestru velice proaktivní. Student v laboratoři strávil značné množství času a úspěšně se naučil ovládat náročné inženýrské nástroje jako PCM600 nebo RSCAD, přičemž při experimentech prokázal velkou míru pečlivosti a trpělivosti. Autor odvedl velký objem práce, který není v samotném textu diplomové práce plně zachycen, což se týká zejména osvojení si velmi obtížného nástroje pro konfiguraci GOOSE zpráv v prostředí simulátoru RTDS. Student byl schopen samostatné činnosti a rady vyhledával pouze u skutečně složitých technických problémů.
K předložené práci mám řadu kritických připomínek, které se týkají především vnitřní struktury a formálního zpracování. Seznam literatury s pouhými dvanácti referencemi je poměrně strohý. Student nevyužil ani některé doporučené zdroje, což vedlo k absenci rešerše již realizovaných přístupů ke chránění. Úroveň použitých pramenů je navíc nevyvážená. Na jedné straně oceňuji zařazení velmi kvalitních impaktovaných článků, na druhé straně se v práci objevují slabší webové zdroje a v jednom ojedinělém případě dokonce nevhodná citace Wikipedie.
Obsahově text v mnoha pasážích působí chaoticky a znesnadňuje čtenáři orientaci v prezentovaných datech. V kapitole 2.3 autor zavádí pojmy jako horní a dolní vývod, ovšem konkrétní schéma a popis sítě jsou uvedeny až o mnoho stran dále. Podobně v kapitole 3.1 autor u nízkoúrovňového přenosu předčasně zmiňuje ochranu vnořené výrobny, přičemž čtenář v této fázi ještě nezná konfiguraci sítě a neví, že v modelu nějaká vnořená výroba vůbec figuruje. Značně nepřehledné je rovněž podání lokace míst poruch, kdy je čtenář nucen neustále listovat mezi jednotlivými částmi práce. Musí například v kapitole 6 sledovat binární signál FLT2, v kapitole 7 si dohledat, že tento signál odpovídá uzlu 4, a následně na schématu 4.1 složitě odvozovat, že se jedná o horní vývod. Tento chaos doplňuje i název kapitoly 6.2, který je zavádějící, protože uvádí testování dvojbodové ochrany, ačkoliv text popisuje i testy ochrany trojbodové.
V textu se rovněž nepříjemně prolínají informace o laboratorní sestavě s obecnými teoretickými principy. Stejným způsobem dochází k mísení komunikace použité pro obsluhu ochran s komunikací funkční, která by byla použita v reálném provozu. K čitelnosti nepřispívají ani věcné chyby v křížových odkazech, jako je tomu na straně 40, kde autor odkazuje na obrázek 6.11, který nesouvisí s popisovanou problematikou. Celkový dojem sráží i velmi nepříjemné formátování práce, kdy text často končí na konci strany a po bloku obrázků pokračuje na další straně pouze jediným řádkem, který lze snadno přehlédnout. Odkazy na obrázky jsou navíc někdy uváděny i několik kapitol dopředu, což výrazně ztěžuje srozumitelnost a odbornou kvalitu textu.
I přes uvedenou obsahovou neuspořádanost autor prokázal vynikající inženýrské schopnosti při realizaci velmi obtížného zadání a jeho proaktivní přístup k řešení problémů byl nadstandardní. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji 90 body, tedy stupněm A.

Otázka k obhajobě:
- Na straně 45 píšete, že byl nedostatečný rozsah nastavení rozdílové ochrany kompenzován úpravou převodu. Kde konkrétně k této úpravě došlo. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Diplomová práce Bc. Romana Gury se věnuje komplexnímu zhodnocení metod rychlého odkruhování distribučních sítí za využití moderního komunikačního standardu IEC 61850. Hlavním přínosem práce je úspěšná realizace a validace pokročilého laboratorního testování typu Hardware-in-the-loop (HIL) na simulátoru RTDS s reálnými ochrannými terminály ABB. Během těchto testů byla nakonfigurována a ověřena horizontální konfigurace mezi ochrannými terminály pro potřeby nadproudových a rozdílových ochran. Pro naplnění tohoto cíle si student musel osvojit znalosti zabývající se konfigurací sytému RTDS, terminálů ABB, horizontální komunikace v podobě jak analogových, tak i digitálních komunikačních protokolů (SV, GOOSE, proprietální protokol ABB). Osvojení těchto znalostí je velmi časově náročné a vyžaduje si osvojení poměrně širokých znalostí v problematice chránění a HIL testů. Naplněním cílů práce tak byly osvojeny a aplikovány znalosti, které jsou velmi cenné pro další navazující práce, bohužel však tyto informace nejsou v páci detailně uvedeny a komentovány, což významně snižuje přínos této práce oproti jejímu potenciálu. Cenný obsah práce tak byl nahrazen zbytným velmi obecným teoretickým popisem v úvodní části práce, který odpovídá spíše Bc práci, a s ohledem na naplnění cílů není v zásadě přínosný. Diskuze nad okružním a radiálním zapojením je vedena v úvodní části stále dokola přičemž nepřináší nové informace. Práci bych vytkl velmi nízkou srozumitelnost, která je podpořena i komentování obrázků a tabulek, které jsou ve většině přiloženy několik stran později, duplicitou obrázků bez vysvětlení kontextu atd. viz výhrady k práci.

Některé z výhrad k práci:
Popisuje obrázky, které se vyskytují několik stran dál – je nepraktické a snižuje srozumitelnost
Kap 4.1 – je uvedeno, že vzorky SV z RTDS jsou zpracovávány stejně jako analogové hodnoty – toto konstatování je zavádějící, jak z pohledu konceptu zpracování dat, tak i s ohledem na chybu amplitudy/fáze i časového zpoždění vzorků, rovněž i obrázek 3.3 je zavádějící (extrémně idealizovaný) a nepopisuje podstatu problematiky SV
Kap 7 považuji za nadbytečnou, testování modelů jednotlivých prvků mělo probíhat při vytváření modelu soustavy, zajímavější by bylo věnovat tento prostor nesymetrickým poruchám a využít tak plný potenciál vytvořeného dynamického modelu.
Str. 27 tlumivkové uzemnění
Kap 2.3 popisuje se model sítě, ale není uveden ilustrační obrázek, který je až v kapitole 4.1
Zbytečné množství obecného popisného textu – více se věnovat praktickým výsledkům práce
Není přínos obrázku 3.2 – nemá komentář
Pro lepší pochopení logiky systému chránění by byl rozumnější vývojový diagram
Obr 6.1 a 6.3 je stejný – nerozumím duplicitě tohoto obrázku, stejně tak obr 6.5  a obr 6.6 – komplikuje to srozumitelnost práce
Kap. 7.7.1 – chyby v indexech/ popisech stabilizačního a rozdílového proudu Topics for thesis defence:
  1. Kap 4.2 – nerozumím poslední větě – vysvětlete myšlenku plynoucí z této věty.
  2. Obr. 5.12 – vysoký rozdílový proud v bezporuchových stavech – vysvětlete čím je zapříčiněn (simulace by neměla být zatížena chybami)
  3. Vysvětlete postup stanovení zkratového příspěvku dle vzorce 7.36 a 7.37 (z jaké úvahy vychází odvození těchto rovnic)
Points proposed by reviewer: 75

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová