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大陸的配電網落后主要落后在配網自動化應用領域，具體的講就是智能配電終端技術應用較落后。
以下是本人發表于《南方能源建設》上關于智能配電終端的文章部分，以作輔陳。大陸配電網建設規模在不斷擴大，分布式能源、微電網、儲能裝置等將會大量的接入到未來的配網系統中，未來電力系統對于接入設備的穩定性、安全性、可靠性將會有更高的要求。配電終端設備作為配電網自動化系統中的底層終端設備，在配網系統管理中的角色扮演中針對管理部門和用戶起到了資訊橋梁作用[2]。配電終端智能化一定程度上決定了未來配電網的自動化水平。
1大陸外技術現狀
緣于歐美發達國家以及日本、韓國等電力系統技術水平，其配網自動化技術發展迅速，已經形成了一套較為完善的配電網管理系統（DMS），該系統由配電自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統組成，其配電終端的智能化水平已經能夠滿足其電力系統的發展需求。
目前，大陸在配電自動化領域研制配電設備產品的公司有很多，包括南自、南瑞、北京時代集團、深圳合眾達等，南瑞、許繼、四方股份等在配網自動化領域曾有較強競爭力的產品進入市場[2-3]，除了功能上講各有側重以外，主要市場仍然集中在傳統的配電網市場。
大陸配電自動化技術近年來取得不少研究成果，逐步縮小了與國外的差距，并逐步在實踐中得到應用，但整體的配電自動化系統覆蓋范圍比較小，定位于智能配電網運行、調度、智能控制等領域的產品設備有著較為廣闊的市場空間。大陸的配電網資訊化技術的應用然后處于一個探索階段，一方面，早期應用于配網中的產品缺乏統一的標準，技術兼容性可能不夠好，另一方面，原有的電力體制的制約，對于分布式能源、微電網、儲能設置等接入具有排斥性。
大陸早期的產品采用MCU MCU結構，其微控制器大部分還是51系列單片機，計算能力有限，不利于大量的數字信號的處理。目前，市場上出現了DSP MCU結構和ARM DSP結構的產品[2]。DSP用于測量數據的采集和運算，單片機或者ARM負責其他所有功能，性能上均能夠滿足要求，但在設計上增加了難度，電路較為復雜，可靠性不易保證。在產品研發與應用過程中，所選芯片性能的優劣，在對輸入信號處理上，采樣點數的多少，計算結果誤差大小，都是制約配網系統的最終自動化有多高的關鍵因素。
2智能配電終端概念
根據配電自動化的復雜程度，一般可分為簡易型、實用標準型、集成智能型等配電自動化管理系統。簡易型嚴格意義上算不上配網自動化管理系統，只是一種適用于單輻射配網線路的基于就地檢測和控制技術。傳統的配電網自動化改造以及未來可以售電的產業技術園區可能成為實用標準型配電網自動化系統的主要市場，要求具有遙信、遙測、饋線自動化功能。集成智能型是在實用標準型配電自動化系統基礎上擴展了對于分布式電源、微電網、儲能裝置等設備的接入功能，能夠實現故障后智能自愈、與輸電網的協同調度、能量管理分析、與電力用戶良好的資訊交互等。
智能配電終端是一種集各種保護、資訊參數測量與采集、智能控制和通信等多功能一體化的要求的在配電自動化管理系統中處于底層的設備，可完成電網運行狀態數據的采集、故障檢測、故障定位與診斷、故障區域隔離及非故障區域恢復供電、與高級配電自動化系統進行資訊交互等[4]，同時應當具有可靠性高、實時性高、多種通訊方式兼容性高、可擴展、模塊單元化等特點。根據安裝位置和作用不同可分為SFTU、SDTU、STTU。SFTU(SmartFeederTerminalUnit)主要安裝在配電網饋線回路的柱上和開關柜等處，SDTU(SmartDistributionTerminalUnit)主要安裝在配電網饋線回路的開閉所和配電所等處，SDTU的功能一般比SFTU功能要豐富一些，STTU(SmartTransformerTerminalUnit)主要適用配電變壓器的監測及無功補償控制。
3智能配電終端的關鍵技術
未來智能電網的結構應當是現在電網結構的擴展和延伸，同時會在功能上具備兩個基本要求：其一，在配電控制過程中要同時考慮配電終端和總體配電系統，使得系統的安全性、可靠性和電能質量都能達到社會需求；其二，在大量的分布式發電接入配電網的情況下，系統仍然需要保持原來的靈活性和安全性[5]。比如，當大量分布式發電供能系統以微電網形式接入到外部配電網后，微電網與外部配電系統間的相互作用將十分復雜，微電網對外部配電系統運行特性產生重要影響[6]。智能配電終端需要針對未來配電網結構及其運行參數差異化的情況下滿足安全、可靠的要求，一般情況下并不能孤立的工作，智能配電終端仍需要配合主站系統或與其他終端設備的通信來實現一定的功能，從技術歸類劃分的角度，智能配電終端的關鍵技術主要集中在以下幾個方面。
3.1配電網故障定位技術
在電力系統運行過程中，為了有效保證電力系統的安全運行，廣泛應用的監測技術用來采集系統運行中的各種參數，電力系統故障診斷技術就是通過對故障過程中采集到的故障資訊進行分析并判斷出故障區域及故障性質，以便技術人員及時準確的采取有效措施，預防或預防電力事故的發生。在電力系統故障診斷技術中，故障點定位技術一直是其中的關鍵技術，也是重要的技術難點之一。電力系統的安全、穩定運行要求診斷系統能夠快速、準確地分析故障原因并定位故障點[7]。由于大陸電力系統規模不斷擴大,尤其在配電網系統中，多種分布式能源、微網、儲能裝置等的接入，使得原有的系統運行機制與機構更加復雜，這就為故障點的準確定位增加了難度。
智能配電網終端設備應當具備應對這一變化的能力和技術前瞻性，能否進行故障點的準確及時定位對于設備本身而言，是該終端設備是否具有市場核心競爭力的關鍵所在。大陸配電網覆蓋面積大、結構復雜，且普遍采用小電流接地的形式，當其發生單相接地故障時,存在故障電流幅值小、間歇性電弧不穩定等問題，造成包括故障選線與定位的故障檢測較為困難[8]。隨著配網技術的成熟，目前小電流接地系統故障選線的準確率達到了95%以上，但故障定位問題仍然沒有得到很好的解決，其次加上未來高滲透率下接入的分布式電源系統，如何在現有的技術條件下，通過有效的處理不確定的及不完整的故障資訊來定位故障點，準確的故障定位是智能配電終端后續功能能夠實現的技術基礎，就成為了智能配電終端設備繞不開的技術難點。
3.2預判、自愈控制技術
電力系統故障診斷技術包括故障選相、故障診斷兩個基本內容，故障選相是故障類別的識別，故障診斷是對故障件的識別[7-8]，電力系統故障診斷的目的是為了實現電力系統故障后的自愈性。電力系統的自愈性就是指電力系統發生故障后，通過快速診斷故障點，隔離故障并且實現系統自我恢復的能力。自治和自愈能力是指電網維持自身穩定運行、評估薄弱環節和應對緊急狀態的能力[9]。在配電網系統中，電網的自愈能力除了配電結構的優化設計外，還應具有智能配電終端設備，設備在其主要功能中應當具有SOE（SequenceOfEvent）功能，并通過錄波技術實時分析電網運行狀態，預測電網可能出現的故障狀態，計算機生成故障預防方案以及故障發生后的處理方案，實現最優化的切斷最小范圍的供電，使配電網停電范圍降到最低程度。
故障預判以及故障后的自愈控制是智能配電終端設備的神經中樞。目前配電網的安全穩定的運行計算仍然以離線數據為主，分析結果與實際運行有不少偏差，未來配電網系統將有大量的受環境因素影響較大的分布式電源接入，整個電力系統的中低層結構也將發生重大變化，在這種情況下，如何能夠實時的進行電網運行數據的采集與分析，并快速的在故障后發出最有效的重合閘或切除故障區域等指令實現配電網的自愈控制，是智能配電網的內在要求。
3.3極端條件下的電磁兼容適應能力
電力系統自動化程度的不斷提高，電子產品在電力系統中得到了廣泛應用，隨著電子產品集成度的提高，其工作電壓也在逐漸降低，由原來的幾十伏降低到幾伏，信號電壓也變得更小，而運行速度卻越來越快，電磁耦合越來越緊密，使得電子設備對外界的干擾變得更加敏感，相應的導致其損壞或誤動所需要的干擾信號的幅值和能量越來越低。智能配電終端設備在設計之中就應當考慮在極端環境下電磁兼容性以及抗電磁干擾能力。現有的技術水平下，目前電磁干擾的抑制措施主要有屏蔽、接地、限幅、濾波、隔離等[10]，在設備研發設計過程中不僅要考慮到PCB板走線問題，元器件的選擇上也要盡量選擇高耐壓、溫度工作范圍大的器件，并且要在不斷的電磁兼容性試驗過程中逐步改進產品的設計。
保障設備在極端條件下的具有良好的電磁兼容適應性的技術難點主要在于理論和實踐的差異化造成的，如雷擊、過電壓等極端條件下PT、CT在電磁暫態過程中精確的數學模型難以確立，難以進行電磁干擾源的量化分析，難以進行電磁干擾途徑場路耦合建模分析等，這些不僅是智能配電終端設備研發設計過程中的技術難點，也是目前其他集中度較高的配電終端設備的研發設計難點所在。
3.4網路通信協議的兼容性和標準化建設
與大陸電力系統自動化的發展相伴隨的是大陸電力系統通信技術的飛速發展，由于電力系統發展過程中的歷史原因和技術條件限制等因素的存在，使得目前電力通信規約眾多、多個廠家的IED設備接口和數據傳輸不兼容等的現狀成為了事實存在，作為服務于配電網系統中的智能配電終端設備的研發設計必須切實的做好通信協議的兼容性研究和標準化建設，應支持IEC60870、IEC61850、Modbus等多種通信規約，可以方便的與其他廠家的智能化設備實現資訊的對接、傳輸、共享等功能[11-12]。
隨著大陸電力體制改革的深入，在電網建設方面，設備通信協議的標準化建設必然有一個規范，通信協議規約也可能作為產品進入市場的競爭力的部分內涵得到體現。目前基于IEC61850面對對象、分層分布的思想，提出的配電自動化終端設備即插即用體系，符合智能配電網的體系結構發展需求，目前存在的技術問題是在智能配電網中特有的設備的邏輯節點如何描述還需要進一步探討。但通信協議的兼容性和標準化建設是一種更加開放的資訊共享，有利于高級配電自動化的實現，因此在產品研發設計過程中就應當以資訊共享的開放姿態加以規范。
3.5饋線自動化功能
目前，市場上存在的饋線自動化產品其主要功能集中于三段式過流檢測、零流檢測、過負荷告警、失壓告警、故障錄波、故障在線仿真等[12-15]。大陸的饋線自動化多數是通過斷路器(或重合器)與分段器相配合來實現的[15]。大陸傳統的配電網系統多數屬于單輻射供電系統，由于多種分布式電源的接入，能流的雙向流動改變了傳統的配電網系統結構，使得原有的配電網潮流和短路電流分布發生了一定改變，就會導致原有的饋線自動化系統不能夠正確做出判斷，不但不能快速準確地隔離故障，甚至可能會發出的錯誤指令導致擴大故障范圍。
因此智能配電終端設備在設計過程中應當考慮配電網結構上的改變帶來的對裝置本身技術要求的變化，其技術難點就在于原有的傳統的單輻射配電網結構能流的單向性轉變為了雙輻射狀能流的雙向流動。比如，在新的配電網結構下，單相接地故障過程中，依據零序分量是否還有效，相間短路的情況下終端設備的保護值如果整定，都是值得進一步研究的技術內容。
4市場前景探討
市場上存在的類似于智能配電終端設備的產品主要有柱上終端（FTU）和開閉所終端（DTU）兩種，部分廠家一方面為了節約研發設計的成本，另一方面也是出于對市場需求現狀的考慮，采用了同一種硬件電路的設計方案，通過軟體的編程方式的差異實現功能上的差別。這種方案不能較好的對配電網各個區間有針對性的開發設計產品，但是利于配電終端設備的標準化建設，產品本身硬件結構的差異化越小，越有利于快速引發設備生產廠家將其產品快速投入市場，形成市場的競爭局面。目前FTU、DTU的智能化水平雖然比較低，而且多數應用在傳統的單輻射配電網中，但是隨著國家加快配電自動化覆蓋率建設，配電終端設備市場前景可觀。
但隨著電力體制改革的深入，國家在電力方面的管住輸配電中間環節、放開發電售電兩端的意圖明顯，配電系統也就可能隨之發生一定的變化，智能配電終端未來市場將會出現新的格局，對設備智能化程度要求更高。其一，多種電源的接入配電網系統改變原有的配電網系統結構，作為發電售電企業出于對自身利益的考慮，對智能終端設備的需求將會形成內在的推動力；其二，逐步形成的以收過網費為業務的電網公司出于對自身輸配電網安全的考慮也必然更加在意以新能源形式接入的電源以及負荷的安全、可靠，通過智能配電終端設備將其可能產生的危害降低到可以接受的程度；其三，智能配電終端實際上是實現配網自動化的底層設備，能源互聯網概念在電力系統中的落地、實現電力用戶有選擇的使用電能等，都離不開可靠的、安全的、智能化的配電終端設備；其四，目前在電力產品市場上，更加公平合理的競爭機制正在逐步形成，有利于具備技術實力的企業快速的進入到市場競爭中去。
智能配電終端設備市場將會呈現以下幾個特點：
（1）產品的同質化競爭不可避免。
目前市場上出現的類似于智能配電終端的設備在硬件設計上具有一定的雷同，差異化主要體現在軟體編程上。隨著市場的形成，電網產品逐步走向公平化的競爭必然導致資本市場趨向于類似產品的研發設計，再加上招標過程中設備標準化的建立，進一步驅動產品走向同質化競爭的局面。對于生產廠家而言，同質化的競爭產生的服務的差異化，因此在產品進入市場之初除了考慮產品本身的技術優勢之外還應該考慮企業本身在產品服務方面的優勢所在。
（2）產品生命周期嚴重依賴未來配電網系統結構的變化。隨著電力體制改革的深入，配電網系統結構發生改變電力體制改革的必然產物，多種以新能源為主的發電企業尋求自己的利益空間是配電網系統結構發生改變的外在推動力。大陸能源結構的變化，對于電力系統的供給側、需求側的影響在逐步凸顯，而應用于配電網系統中的智能配電終端設備的產品生命周期也將伴隨著這一訴求進行有必要的升級換代、衍生與淘汰。
（3）產品的研發投入、市場準入與收益需要考慮現有的與未來的市場空間。智能配電終端設備的研發投入在技術上需要考量產品成型后的技術水平以及市場準入難度，國家電網公司在重點技術推廣目錄（2014版）中稱，按照推廣計劃，2017-2019年，A 、A、B、C類供電區域配電自動化覆蓋率要達到100%，D類區域逐步推廣故障指示器為主的配電自動化。因此，從企業的角度應當著眼于現有市場的需求考慮研發投入的產品具有的技術水平，盡快實現產品進入市場與收益，但也需面對未來市場的變化早做準備。
5結語
智能配電系統是智能電網的重要組成部分，智能配電終端是實現配電網智能化的關鍵底層設備，智能配電終端在配電網系統中的故障定位、故障預判、自愈控制、饋線自動化等領域面臨著傳統配電網結構改變所帶來的技術挑戰，尤其是在以分布式能源、微電網、儲能裝置等高滲透率下單輻射的配電網逐步轉向能流雙向流動的新型配電網情況下，對配電終端的智能化程度要求會更高。電磁兼容性與通信協議兼容、標準化建設仍然是智能配電終端的技術難點。
智能配電終端設備像其他產品一樣具有一定的生命周期，從目前電力體制改革的成效看，電網局面改變是一個循序漸進的過程，電力系統對于接入的多種類型的電源容量的規模不會太大，一方面是出于電網本身安全、可靠的考慮，另一方面也是多方博弈的一個外在表現。配網結構改變的不確定性伴隨著的是產品升級換代的成本存在不確定性。伴隨著大陸電力體制改革的深入，智能配電終端設備的市場前景廣闊，但產品同質化競爭不可避免，對于智能配電終端設備的技術研發投入、市場定位、成本風險控制等都應做好充分的調研和應對措施。
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