Doctoral Thesis

Protection of Power Distribution Networks with High Penetration of Distributed Generation

Final Thesis 4.43 MB Summary of Thesis 4.43 MB

Author of thesis: Ing. Viktor Jurák, Ph.D.

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D.

Reviewers: doc. Ing. Žaneta Eleschová, Ph.D., Ing. Jana Jiřičková, Ph.D.

Abstract:

The dissertation deals with protection issues in distribution networks with a high penetration of distributed generation. First, the main problems arising from the perspective of protection systems in such networks are identified and analysed, and current approaches to their solution are evaluated. This analysis is followed by research activities focused on selected areas. The dissertation describes the design and implementation of an adaptive protection system, a system for the detection and localization of unsymmetrical faults, and a protection and reconfiguration system based on machine learning method. Further attention is devoted to the issue of islanded operation, particularly to its detection using passive methods. The final part of the dissertation addresses the function of automatic reclosing in networks with a high share of distributed generation and proposes an alternative approach.

Keywords:

power system protection, distributed generation, distribution network, adaptive protection system, machine learning, island operation, real-time simulation, hardware-in-the-loop simulation.

Date of defence

26.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Obhajoba disertační práce proběhla prezenční formou. Doktorand v rámci obhajoby seznámil komisi a přítomné s cíli, metodikou řešení, hlavními výsledky a vlastními přínosy disertační práce zaměřené na problematiku chránění distribučních sítí s vysokým podílem zdrojů rozptýlené výroby. Po skončení prezentace doktoranda školitel seznámil přítomné se svým hodnocením průběhu doktorského studia. Následovalo představení oponentních posudků a diskuse k dotazům a připomínkám oponentů. Ve veřejné diskusi vystoupili s dotazy a připomínkami rovněž členové komise a další přítomní (doc. Topolánek, Ing. Modlitba, prof. Toman). Písemný záznam dotazů je přílohou tohoto protokolu. V neveřejné části jednání a po tajném hlasování komise konstatovala, že doktorand prokázal schopnost samostatné tvůrčí vědecké práce v dané oblasti výzkumu a splnil podmínky § 47 odst. 4 zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách. Komise proto doporučila udělení akademického titulu doktor, ve zkratce Ph.D.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Electrical Power Engineering

Study programme

Power Systems and Power Electronics (DKC-SEE)

Composition of Committee

prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (předseda)
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Žaneta Eleschová, Ph.D. (člen)
Ing. Jana Jiřičková, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Modlitba, CSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Müller, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D.

Ing. Viktor Jurák zahájil prezenční doktorské studium v září 2019 a státní doktorskou zkoušku složil v roce 2020. Disertační práci věnovanou jednomu z důležitých a zároveň velmi aktuálních řešených témat v moderní energetice – chránění distribučních soustav s velkým podílem rozptýlených zdrojů elektrické energie – se mu tedy podařilo úspěšně vypracovat a předložit k obhajobě po sedmi letech studia.
Protože během celého svého doktorského studia soustavně prokazoval vysokou míru odborné vyspělosti, systematické pracovní návyky i silný vědecký potenciál, velmi aktivně se zapojoval do výzkumných aktivit katedry nejen v rámci konkrétního zaměření svého disertačního tématu, ale i mimo něj.  A nutno zmínit, že právě jeho významný podíl na vědecko-výzkumných projektech katedry mu poněkud komplikoval cestu k dokončení vlastního výzkumu.
V rámci studia se podílel také na výuce ve cvičeních předmětů Elektrické stanice a vedení a Elektrická zařízení elektráren, a to jak v českém, tak i v anglickém jazyce. Své odborné znalosti předával také prostřednictvím vedení bakalářských a magisterských prací.
V akademickém roce 2023 absolvoval zahraniční stáž na Technické universitě v Grazu (Graz University of Technology) v Rakousku.
Ing. Viktor Jurák je autorem nebo spoluautorem 30 vědeckých publikací. Z nich bylo 5 článků publikováno v časopisech s impakt faktorem v databázi WoS a dalších 12 příspěvků bylo prezentováno na národních konferencích se zaměřením  na domácí elektroenergetickou komunitu a 13 na mezinárodních vědeckých konferencích. Jako hlavní autor připravil k publikaci dva články – jeden uveřejněný v časopise Acta Polytechnica Hungarica (2025, AIS Q4) a jeden pro časopis International Journal of Critical Infrastructure Protection (2026, AIS Q2), který je současně v recenzním řízení. Spolupracoval na řešení řady dokončených a aktuálně probíhajících výzkumných projektech financovaných TAČR. Výsledky projektu TK01030094 Inteligentní energetické sítě, na kterém se významně podílel, přímo souvisejí s tématem jeho disertační práce – lokátor nesymetrie a adaptivní ochrana a software pro predikci nestability a sledování napěťových událostí.
Ve své disertační práci zcela jasně popsal současné problémy chránění v sítích s distribuovanými zdroji elektrické energie a navrhl a experimentálně ověřil celou řadu možných řešení včetně těch, která je možno realizovat prostřednictvím současně dostupné instrumentace a vybavení distribučních soustav. Za hlavní přínos této disertační práce lze tedy považovat jednak komplexní analýzu celé problematiky a jednak zasvěcený a detailně zpracovaný přístup k možnostem jejího řešení. Výsledky jeho práce jsou vědecky originální a mají praktický význam pro řešení spolehlivého chránění v sítích s vysokým podílem zdrojů rozptýlené výroby.
Ing. Viktor Jurák jasně prokázal svou připravenost k samostatné vědecké práci, schopnost originálního uvažování a kompetenci při řešení složitých problémů moderní energetiky. Jsem přesvědčena, že splňuje všechny předpoklady pro udělení akademického titulu doktor a doporučuji proto, aby byla jeho disertační práce přijata k obhajobě.

Reviewer’s report
doc. Ing. Žaneta Eleschová, Ph.D.

viz pdf
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 2,91 MB

Reviewer’s report
Ing. Jana Jiřičková, Ph.D.

viz pdf
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 409,97 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová