Master's Thesis

Implementation of a demonstration device with electrical protections

Final Thesis 14.07 MB Appendix 96.13 kB Appendix 3.49 MB

Author of thesis: Bc. Richard Dvořák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Reviewer: Ing. Silvestr Vaculovič

Abstract:

This master's thesis deals with the design and implementation of a demonstration and educational kit, as well as the implementation of MMS communication according to the IEC 61850 standard. The kit consists of three physical devices: an ABB PM5072 industrial PLC, an ABB REX640 protection relay, and a computer running a virtual substation simulation.

The thesis includes the design and realization of the construction, the software configuration of the individual IEDs, the substation configuration, and the export of the configuration SCD file, which is uploaded into the 800xA system, where the correctness of this process is subsequently verified. Communication within the kit is carried out according to IEC 61850 Edition 1 and utilizes the MMS protocol.

The result of the thesis is a fully functional demonstration and educational setup that presents the practical deployment of the IEC 61850 standard and its integration with various ABB systems such as 800xA, AC500, and REX640. The conclusion of the thesis also highlights the issues encountered during the implementation, including their diagnosis and resolution.

Keywords:

IEC 61850 standard, MMS communication, MMS server, protection relay REX640, PLC AC500, ABB 800xA system, substation systems, IEC communication demonstration kit, virtual computer, SCD file

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil diplomovou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy týkající se návrhu datového modelu a rozhraní pro připojení čidel.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Cybernetics, Control and Measurements (MPC-KAM)

Composition of Committee

doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Peter Honec, Ph.D. (člen)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Klusáček, Ph.D. (člen)
Ing. Miloslav Richter, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Student měl za úkol navrhnout a zrealizovat demonstrační přípravek s elektronickými ochranami pro firmu ABB. Tento přípravek má sloužit pro demonstraci funkcí elektronických ochran a jejich využití v technické praxi. Nedílnou součástí práce mělo být navržení přípravku, jeho konstrukce, zapojení a oživení, vytvoření programového vybavení a vizualizace.
Student v rámci práce postupoval systematicky, rozdělil si práci do jednotlivých logických kroků a postupoval podle navrženého harmonogramu. Student na počátku provedl analýzu požadavků a možností, dále nevrhnul koncepci modelového přípravku, vytipoval nezbytné komponenty a přípravek zrealizoval. Dále se student věnoval vytvoření projektové dokumentace a elektro-projektu, na jehož základě demonstrační přípravek elektricky zapojil a oživil. Pro jednotlivé komponenty student dále vytvořil programové vybavení a vizualizaci na zapojením panelu.
Student v rámci práce splnil požadavky zadání, časově si rozvrhnul práci tak, že se stihnul věnovat všem bodům zadání. Diplomant využíval konzultací ve vhodné míře a pracoval samostatně. Vlastní textová část práce ale není úplně optimální, obsahuje větší množství chyb v obsahu i formě. Diplomová práce by si zasloužila podrobnější korekturu.
Vzhledem k tomu, že student splnil zadání a předložil zpracovanou diplomovou práci soudím, že prokázal své inženýrské schopnosti a práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Silvestr Vaculovič

Práce se věnuje aktuální problematice z oblasti Smart Grids se zaměřením na návrh a realizaci demonstračního přípravku s elektrickými ochranami v souladu se standardem IEC 61850. Práce je heterogenně zaměřená, kde si student musel osvojit dovednosti ze strojírenství, elektrotechniky, automatizace a průmyslové informatiky.  Hlavním přínosem práce je vytvoření datového a komunikačního modelu podle IEC 61850, včetně konfigurace komunikace mezi jednotlivými zařízeními. Tímto je dosaženo vyšší úrovně interoperability od procesní po staniční úroveň. 

Diplomová práce splňuje zadání v plném rozsahu. Každý krok je dobře popsán. V práci je minimum překlepů (str. 21, 49).

Výsledky práce budou používány pro školení a demonstraci principů standardu IEC 61850 ve firmě ABB. Topics for thesis defence:
  1. Zvažoval jste aplikaci standardu na nástroje Eplan či SolidWorks pro větší automatizaci ve fázi vývoje?
  2. Jak byste postupoval při tvorbě datového modelu v případě, že narazíte na LN, který nebude není součástí standardu?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová