Bachelor's Thesis

Innovation Potential of Residential Electricity Meter Cabinets in Active Distribution Networks

Final Thesis 6.07 MB

Author of thesis: Bc. Vojtěch Vrzal

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Abstract:

The bachelor’s thesis focuses on the design and equipment of electricity meter cabinets used for the connection of residential metering points to low-voltage distribution networks. The thesis is based on the connection conditions of distribution system operators and focuses on their comparison in terms of design, equipment, and wiring of electricity meter cabinets. Based on this overview, typical wiring diagrams are prepared, and the innovation potential of electricity meter cabinets is assessed. The thesis includes a proposal to modify the design of electricity meter cabinets using Seidl terminal blocks for mounting electricity meters, a full five-wire connection and the required four-pole protection. The proposed solution is practically verified for single-phase and three-phase configurations. The benefit of the proposed solution is the simplification of electricity meter replacement without interrupting the electricity supply and increased operational safety.

Keywords:

electricity metering cabinet, metering point, distribution system operator, connection requirements, low voltage, terminal block Seidl, five-wire connection, electricity meter replacement, four-pole protection

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s výsledky své bakalářské práce na téma Inovační potenciál rezidenčního elektroměrového rozvaděče v aktivních distribučních sítích včetně praktické ukázky návrhu. Následně vedoucí práce prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. a oponent Ing. Jan Morávek, Ph.D. seznámili komisi se svými posudky. Následně student správně odpověděl na otázky oponenta. Doc. Topolánek položil doplňující otázku, na kterou student aktivně reagoval.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Vojtek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Vyčítal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D.

Bakalářská práce řeší prakticky významnou problematiku elektroměrových rozvaděčů pro rezidenční odběrná a předávací místa v distribučních sítích nízkého napětí v kontextu současného vývoje distribučních sítí. Autor provedl rozbor požadavků jednotlivých provozovatelů distribučních soustav, navrhl možné úpravy současných řešení a vybrané varianty následně prakticky realizoval a experimentálně ověřil. Součástí práce je rovněž posouzení navrhovaných řešení z hlediska bezpečnosti, montážní náročnosti, prostorových požadavků a ekonomických dopadů. Práce tak jednoznačně naplňuje všechny body zadání.
Po odborné stránce hodnotím práci jako kvalitní a prakticky zaměřenou. Autor prokázal dobrou orientaci v problematice elektroměrových rozvaděčů, připojovacích podmínek provozovatelů distribučních soustav i souvisejících technických požadavků. Kladně hodnotím zejména skutečnost, že navrhovaná řešení nezůstala pouze na úrovni teoretických úvah, ale byla fyzicky realizována a experimentálně ověřena. Přínosná je rovněž snaha posoudit navrhované úpravy z více pohledů, nikoliv pouze z hlediska technické realizovatelnosti.
Přesto mám z práce pocit, že její potenciál nebyl zcela využit. Autor identifikoval řadu zajímavých technických aspektů navrhovaných řešení a provedl jejich ověření, avšak vlastní vyhodnocení dosažených výsledků zůstává místy poměrně stručné. Výsledky jsou zpravidla korektně prezentovány a porovnávány, ale již méně interpretovány z pohledu jejich významu a širších technických či provozních souvislostí.
Za slabší stránku práce považuji rovněž systematičnost prezentace některých závěrů. Přechod od identifikace problémů k formulaci požadavků a následně k návrhu konkrétních úprav mohl být v některých částech práce zřetelnější a lépe argumentačně podpořený. Přínosy a omezení navrhovaných řešení jsou sice identifikovány napříč oblastmi bezpečnosti, montážní náročnosti, prostorových požadavků i ekonomiky, jejich kritické zhodnocení však mohlo být provedeno důsledněji a ve větší hloubce.
Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni. Struktura práce je logická a odpovídá řešenému tématu. Grafické zpracování, fotografie, schémata i tabulky vhodně doplňují text a přispívají k jeho srozumitelnosti. Jazyková úroveň práce je rovněž dobrá, přestože by text místy snesl stylisticky propracovanější formulace a výraznější zdůraznění hlavních zjištění a závěrů.
Student během řešení pracoval průběžně a spolehlivě. Zadané úkoly plnil v dohodnutých termínech a prokázal schopnost samostatně realizovat navržené experimentální ověření. Jeho přístup byl korektní a odpovědný, byť spíše orientovaný na splnění stanovených úkolů než na samostatné rozvíjení tématu nad rámec zadání.
Celkově hodnotím bakalářskou práci jako kvalitně zpracovanou práci s výraznou praktickou orientací a přímou vazbou na současnou praxi provozovatelů distribučních soustav. Největší přínos práce spatřuji v návrhu a praktickém ověření diskutovaných úprav elektroměrových rozvaděčů. Úroveň práce naopak snižuje méně důsledná interpretace výsledků a ne zcela využitý potenciál jejich hlubšího technického vyhodnocení. Přes uvedené připomínky práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 81

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Student Vojtěch Vrzal zpracoval bakalářskou práci na téma „Inovační potenciál rezidenčního elektroměrového rozvaděče v aktivních distribučních sítích“. Práce se zabývá aktuálním a prakticky významným tématem provedení, vybavení a možných inovací elektroměrových rozvaděčů pro rezidenční odběrná a předávací místa připojovaná do distribučních sítí nízkého napětí.

Zadání práce považuji za splněné. Autor se věnoval požadavkům provozovatelů distribučních soustav na provedení a vybavení elektroměrových rozvaděčů, provedl jejich porovnání a zaměřil se na možnosti alternativního řešení. Dále navrhl úpravy elektroměrového rozvaděče založené zejména na využití terminálových bloků Seidl, přechodu na plné 5vodičové zapojení a použití 4pólového jištění. Součástí práce je také praktické ověření navrhovaných řešení a vyhodnocení jejich přínosů z hlediska časové náročnosti, bezpečnosti, nepřerušení dodávky, prostorových nároků, chování při nesymetrické zátěži a ekonomického porovnání.

Za hlavní přínos práce považuji propojení rešerše aktuálních připojovacích podmínek s návrhem konkrétního technického řešení a jeho laboratorním ověřením. Student se neomezil pouze na popis stávajícího stavu, ale zpracoval návrh možných úprav a ověřil je na zkušebních deskách pro jednofázové i třífázové provedení. To považuji za významný vlastní přínos práce. Přínosná je zejména praktická část zaměřená na výměnu elektroměru s využitím terminálových bloků a na posouzení možností 5vodičového zapojení ve vazbě na zatížení středního vodiče při nesymetrické zátěži.

Pozitivně hodnotím také to, že autor neposuzuje navrhované řešení jednostranně. Vedle výhod, jako je zjednodušení výměny elektroměru, možnost zachování dodávky elektrické energie do navazující instalace a zvýšení bezpečnosti při manipulaci, uvádí také omezení navrženého řešení. Mezi tato omezení patří zejména vyšší pořizovací cena, větší prostorová náročnost, potřeba speciálních přípravků a nutnost změn v normách nebo připojovacích podmínkách v případě širšího uplatnění 5vodičového řešení. Tento způsob vyhodnocení považuji za věcný a technicky střízlivý.

Práce s literaturou a technickými podklady je na úrovni odpovídající bakalářské práci. Autor vychází zejména z připojovacích podmínek jednotlivých provozovatelů distribučních soustav, z legislativních požadavků a technických norem vztahujících se k elektroměrovým rozvaděčům a elektrickým instalacím nízkého napětí. Citace jsou v práci průběžně uváděny a seznam literatury je přítomen. Vzhledem k tomu, že práce stojí do značné míry na aktuálních technických podmínkách PDS, bylo by vhodné ještě důsledněji uvádět přesné verze a platnosti použitých dokumentů a u některých tvrzení jasněji odlišit požadavek konkrétního PDS od obecného technického nebo normativního požadavku.

Formální úroveň práce je dobrá. Práce má logickou strukturu, je členěna přehledně a jednotlivé kapitoly na sebe navazují. Text je srozumitelný a technicky orientovaný. Obrázky, tabulky a schémata jsou využity účelně a podporují výklad. Některé pasáže by bylo možné stylisticky zpřesnit a odborný komentář u některých srovnávacích tabulek a výsledků by mohl být hlubší. Zejména v ekonomickém porovnání by bylo vhodné podrobněji uvést předpoklady cenového hodnocení a případnou citlivost výsledků na cenu komponent, montážní náklady a čas práce. Celkově však formální zpracování odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci.

Vlastní přínos autora je z práce zřejmý. Spočívá zejména v návrhu alternativního řešení elektroměrového rozvaděče, přípravě typových variant, praktickém ověření jednofázového i třífázového zapojení, měření časové náročnosti výměny elektroměru, posouzení prostorových dopadů a zhodnocení chování při nesymetrické zátěži. Autor se zároveň snaží navržené řešení zasadit do širšího kontextu aktivních distribučních sítí, rozvoje FVE, obousměrného měření a požadavků na bezpečnější a provozně flexibilnější odběrná a předávací místa.

Výstupy práce považuji za relevantní a dostatečně okomentované. Uvedené závěry odpovídají provedenému rozsahu práce. Je však třeba zdůraznit, že praktické ověření má laboratorní charakter a nepředstavuje plnohodnotné ověření nasaditelnosti v distribuční praxi. Pro skutečné zavedení navrhovaného řešení by bylo nutné doplnit zejména posouzení souladu s konkrétními požadavky jednotlivých PDS, s požadavky na plombování, bezpečnost práce při výměně elektroměru, typové schválení rozvaděče, odpovědnost při manipulaci v měřených a neměřených částech a případné úpravy připojovacích podmínek. Autor si však tato omezení v práci do značné míry uvědomuje.

Celkově hodnotím práci jako kvalitní bakalářskou práci s jasným praktickým zaměřením. Zadání bylo splněno, vlastní přínos autora je patrný a výsledky jsou využitelné jako podklad pro další diskusi o možném vývoji rezidenčních elektroměrových rozvaděčů. Práce má některé dílčí nedostatky, zejména v hloubce ekonomického vyhodnocení, stanovení časové náročnosti, v rozsahu praktického ověření a v nutnosti přesnějšího posouzení regulatorní a normativní přijatelnosti navrhovaných úprav. Tyto nedostatky však nesnižují celkovou kvalitu práce zásadním způsobem.


Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím 88b. Topics for thesis defence:
  1. Jak by bylo nutné řešit otázku plombování, odpovědnosti a bezpečnosti práce při výměně elektroměru bez přerušení dodávky elektrické energie?
  2. V jakém stavu jste ověřoval časovou náročnost výměny elektroměru? Jednalo se o stav pod napětím nebo bez napětí? Jak by celkovou náročnost ovlivnila nutnost zabezpečení pracoviště?
  3. U 5vodičového zapojení uvádíte přínos ve vazbě na zatížení středního vodiče při nesymetrické zátěži. Jaké typické provozní situace v rezidenčních instalacích by podle Vás mohly vést k významnému zatížení vodiče N?
  4. Jak by se navržené řešení uplatnilo u odběrných míst s FVE, bateriovým úložištěm, wallboxem nebo tepelným čerpadlem? Je v těchto případech riziko zpětného zavlečení napětí do elektroměrového rozváděče přes vodiče určené k povelování?
  5. Který z navržených prvků považujete za nejrealističtější pro samostatné zavedení do praxe: terminálový blok, 5vodičové zapojení, nebo 4pólové jištění? Proč?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová