引言
解決具有點(diǎn)多面廣特點(diǎn)的配電網(wǎng)問題宜盡量采取簡單的方法，因?yàn)楹唵尾拍芸煽?、可靠才能?shí)用。
我們追求配電網(wǎng)問題的“簡單”，是指建設(shè)簡單、運(yùn)行簡單和維護(hù)簡單，但是如何做到上述簡單，實(shí)際上并不容易，需要對(duì)具體問題進(jìn)行深入的研究，而且還需要克服好大喜功、盲目追求先進(jìn)、為了炫耀而非應(yīng)用等錯(cuò)誤的思想觀念。
20世紀(jì)末我國開展的那一輪大規(guī)模配電自動(dòng)化建設(shè)高潮最后以失敗告終的主要教訓(xùn)之一就在于將原本應(yīng)當(dāng)簡單化的問題復(fù)雜化，盲目追求一步到位、大而全造成攤子鋪得過大而后期運(yùn)行、維護(hù)不夠。
當(dāng)前，在國家下決心投入巨資促進(jìn)配電網(wǎng)建設(shè)的形勢(shì)下，為了避免在建設(shè)中再走類似的彎路造成巨額浪費(fèi)也錯(cuò)失發(fā)展良機(jī)，特撰寫此系列論文闡明使配電網(wǎng)的問題簡單化的主要途徑。
1、規(guī)模小的系統(tǒng)更加簡單
相比規(guī)模大的系統(tǒng)而言，規(guī)模小的系統(tǒng)中配置的裝置數(shù)量少，不僅投資和建設(shè)工作量少而且維護(hù)工作量小，因此更加簡單。
小規(guī)模系統(tǒng)中的裝置數(shù)量少，使適當(dāng)加大每臺(tái)裝置的資金投入以盡量提高其性能和耐久性成為可能，投運(yùn)后的故障率和維護(hù)工作量都可大幅降低。
固然，采用的裝置越多，所得到的性能改進(jìn)越大，但是如果許多裝置故障而得不到及時(shí)修復(fù)，造成系統(tǒng)帶“病”運(yùn)行則其可靠性難以保證，會(huì)嚴(yán)重影響其效果的發(fā)揮，何況隨著裝置數(shù)量的增加，性能的進(jìn)一步改善程度也越來越不顯著。
因此，降低規(guī)模是一個(gè)重要的簡化途徑。但是，相比不分青紅皂白的大規(guī)模資源配置方案(如在配電自動(dòng)化建設(shè)中，見開關(guān)就裝終端、凡終端都實(shí)現(xiàn)“三遙”的錯(cuò)誤做法)而言，怎樣才能以較小的規(guī)模滿足性能要求，即如何優(yōu)化所必須的資源的配置，并不是一件容易的事，需要具體問題具體深入分析和研究。
2、維護(hù)少的系統(tǒng)更加簡單
相比系統(tǒng)的建設(shè)過程而言，對(duì)系統(tǒng)中各類裝置的維護(hù)工作貫穿系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行壽命周期，是一個(gè)更加長期的過程，而維護(hù)工作量被低估則是行業(yè)的常見誤區(qū)之一。
如果維護(hù)工作量過大，往往造成缺陷不能及時(shí)消除，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行，因此維護(hù)工作量小的系統(tǒng)更加簡單。
在配電網(wǎng)建設(shè)與改造中，將資金主要花費(fèi)在購置更加可靠和耐久的電氣設(shè)備上比將資金過多花費(fèi)在為了減少電氣設(shè)備失效所帶來問題的自動(dòng)化裝置和通信手段上的做法更加可取。
對(duì)于確有必要建設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)的情形，也應(yīng)采用可靠和維護(hù)工作量少的裝置與技術(shù)。
比如，過去在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中常用蓄電池作為儲(chǔ)能元件，而蓄電池的維護(hù)工作量大而且需要經(jīng)常更換。采用超級(jí)電容器替代蓄電池作為儲(chǔ)能元件，可以大大降低維護(hù)工作量和延長儲(chǔ)能元件工作壽命。
再比如，許多人喜歡要求裝置帶有液晶顯示器以便于本地操作和維護(hù)，但是液晶顯示器的故障率比較高(尤其是應(yīng)用于戶外惡劣環(huán)境時(shí))，顯著增加了維護(hù)工作量。其實(shí)配置短距離無線通信手段，通過手持機(jī)進(jìn)行操作和維護(hù)而避免配置液晶顯示器，就能有效降低終端故障率和維護(hù)工作量。
再比如，許多配電自動(dòng)化終端通過線圈式TV取電，而TV的故障率比較高。對(duì)于架空線路可以采用電容分壓取能裝置代替線圈式TV，它不僅具有體積小、重量輕和現(xiàn)場(chǎng)安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而且比較可靠，尤其適合于采用GPRS通信的“兩遙”配電自動(dòng)化終端。
可以帶電安裝和拆卸的裝置更加便于維護(hù)，因此比需要停電作業(yè)的裝置更加簡單。比如，故障指示器可以帶電裝拆，因此比FTU和DTU更加簡單易行，此優(yōu)點(diǎn)在很大程度上減輕了其需要定期更換儲(chǔ)能電池的不便。
具有自恢復(fù)和自診斷功能的裝置比需要人工檢測(cè)與重新啟動(dòng)的裝置的維護(hù)工作量小，因此更加簡單。比如，在許多自動(dòng)化裝置中都設(shè)有多級(jí)軟件和硬件“看門狗”，當(dāng)受到干擾導(dǎo)致程序“跑飛”時(shí)可以自動(dòng)將其“拉回”正常運(yùn)行程序，較好地保障了裝置連續(xù)運(yùn)行的需要。但是，一定要小心避免因?yàn)檠b置重啟導(dǎo)致的錯(cuò)誤信息上報(bào)。例如，配電終端或子站重啟有時(shí)往往會(huì)造成批量遙信誤報(bào)，原因在于當(dāng)配電終端或子站重啟時(shí)，在完成一輪狀態(tài)量采集之前，在響應(yīng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站召喚數(shù)據(jù)時(shí)，往往會(huì)將初始化時(shí)內(nèi)存中的默認(rèn)值上報(bào)，往往與所反映的狀態(tài)量的實(shí)際狀態(tài)不相符，造成大批量遙信誤報(bào)。解決這個(gè)問題的方法是：科學(xué)設(shè)計(jì)配電子站和配電終端的程序，令其在重啟或復(fù)位后，在還未完成一輪狀態(tài)量采集之前，不要響應(yīng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)召喚即可。
3、先進(jìn)的技術(shù)未必更簡單
先進(jìn)的技術(shù)未必能使問題的解決變得更加簡單。
比如，為了利用自動(dòng)化技術(shù)解決電容器動(dòng)態(tài)投切的問題，需要為電容器組配置具有電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的開關(guān)、需要加裝互感器、需要配置自動(dòng)化監(jiān)控終端、需要建設(shè)通信通道(為了能進(jìn)行遙控往往還需要滿足一定的加密要求)、需要建設(shè)一個(gè)指揮控制平臺(tái)(即主站)等。在配置的同時(shí)，所有這些設(shè)施都需要維護(hù)，而且涉及一次、二次、通信、計(jì)算機(jī)、信息化等多個(gè)專業(yè)，帶來很大的維護(hù)工作量。而在掌握了負(fù)荷和電壓規(guī)律的基礎(chǔ)上(可以從用電信息采集信息中獲取)，不難發(fā)現(xiàn)其實(shí)每天僅有極少次電容器投切操作的必要(有時(shí)只需早、晚各操作一次，有時(shí)甚至根本不需要投切操作)，采用人工操作的方式看起來似乎很落后，但是卻省去了大量需要增添的設(shè)備和設(shè)施，而且只涉及配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)一個(gè)專業(yè)，大大節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)維工作量，實(shí)際上是一種明智的選擇。
再比如，被高度重視的春節(jié)期間農(nóng)村過負(fù)荷問題，曾帶動(dòng)了“有載調(diào)容變壓器”的研究、開發(fā)和應(yīng)用，但是實(shí)際上與之類似的農(nóng)村季節(jié)性灌溉負(fù)荷問題早就有成熟和簡單的解決方案，那就是采用“母子”變壓器的解決方案，雖然看起來落后，但是實(shí)際上簡單和可靠。
再比如，許多人認(rèn)為給配電電氣設(shè)備安裝一些在線監(jiān)測(cè)裝置和傳感器，對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)視配電電氣設(shè)備的狀況實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修會(huì)有較大的作用。但是考慮到配電電氣設(shè)備數(shù)量眾多，安裝在線監(jiān)測(cè)裝置不僅費(fèi)用巨大，而且這些監(jiān)測(cè)裝置自身的故障率甚至比其監(jiān)測(cè)對(duì)象還要高，為保證信息的可用性必須投入巨大的涉及眾多專業(yè)的維護(hù)資源，并且有時(shí)還需要停電修復(fù)，實(shí)際上既復(fù)雜又得不償失。安排人員進(jìn)行定期巡檢的做法看起來落后，但是考慮到紅外、紫外等非接觸式檢測(cè)技術(shù)的方便性，以及巡檢人員長年積累的經(jīng)驗(yàn)的發(fā)揮(一些有經(jīng)驗(yàn)的工程師有時(shí)根據(jù)聽到的振動(dòng)噪聲就能大致定性設(shè)備的狀況、根據(jù)聞到的氣味就能大致定性設(shè)備的缺陷)，這種做法實(shí)際上是一種簡單和經(jīng)濟(jì)的做法。
再比如，許多建設(shè)者投入大量資金建設(shè)了非常先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，但是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)的規(guī)模實(shí)在是太大了，這種先進(jìn)但卻豪華的技術(shù)很難大面積推廣，往往只能在極小的范圍內(nèi)建成所謂“示范工程”，無論對(duì)于管理提升還是對(duì)于應(yīng)用效果都不突出。而采用非常簡單但是廉價(jià)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積推廣甚至全覆蓋，則可從根本上推動(dòng)管理水平提升獲得明顯的規(guī)模效益。
4、規(guī)劃設(shè)計(jì)中不刻意追求細(xì)節(jié)更簡單
在配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中容易犯的一類錯(cuò)誤是對(duì)一些候選方案的指標(biāo)進(jìn)行過于精細(xì)的分析計(jì)算和比較，并從中選取數(shù)值上最優(yōu)的方案作為最終的規(guī)劃結(jié)果。
實(shí)際上這些分析計(jì)算所依據(jù)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并不很高，因?yàn)橐?guī)劃中用到的數(shù)據(jù)往往都來源于對(duì)未來趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，其中必然存在不確定性。
考慮到這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的不確定性及其組合后，一些指標(biāo)相差不是很大的方案其實(shí)都具有大致相同的優(yōu)劣性，這實(shí)際上增加了選擇的自由度，使綜合考慮更多的其他因素成為可能，因此是為規(guī)劃設(shè)計(jì)者提供了方便。上述分析也表明，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中沒有必要在并不十分確切的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行過度的計(jì)算。
許多人認(rèn)為過去根據(jù)一些導(dǎo)則進(jìn)行的規(guī)劃設(shè)計(jì)已經(jīng)落后了，現(xiàn)代規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)借助計(jì)算機(jī)在大量分析計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行。這種觀點(diǎn)存在一定的誤區(qū)，因?yàn)橹畏治鲇?jì)算的數(shù)據(jù)中存在大量不確定性，而這些不確定性往往不便于定量描述。而導(dǎo)則是經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，往往對(duì)于不確定性有較強(qiáng)的抵御能力，因此可以更好地保障規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的魯棒性。而且，規(guī)劃設(shè)計(jì)是科學(xué)和藝術(shù)的結(jié)合物，而其藝術(shù)性則更多地需要發(fā)揮規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的豐富經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造力。就如同機(jī)器人永遠(yuǎn)不能代替人類一樣，計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不能取代有經(jīng)驗(yàn)的工程師去開展規(guī)劃設(shè)計(jì)。并且，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，人的創(chuàng)造力所發(fā)揮的作用是主要的，是系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性和框架性的，而計(jì)算分析僅僅是參考性或局部性的。
5、減少尚不明確的預(yù)留資源更簡單
許多人在規(guī)劃和建設(shè)中配置了過多的資源，目的在于滿足未來可能發(fā)生的需要，但是這些需要因不是當(dāng)前所需，所以對(duì)它們的認(rèn)識(shí)往往并不十分明確，那么為了保險(xiǎn)起見就干脆配置更多的資源以備使用，由于各種可能性都不確定，相互交織起來構(gòu)成的有可能發(fā)生的場(chǎng)景就非常之多，每種可能的場(chǎng)景都需要留有相應(yīng)的資源，最終導(dǎo)致遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際需要的大量資源被配置，使工程的規(guī)模顯著增大。
上述做法是不明智的，因?yàn)椴粌H浪費(fèi)了資源，而且一旦某種需求真的變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的時(shí)候，往往發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)為這種需求留有的資源其實(shí)根本不夠用而需要“推倒重建”。太多尚不明確的預(yù)留資源還增大了維護(hù)工作量，而這些維護(hù)往往因?qū)π枨蟮恼J(rèn)識(shí)不十分清楚而很不到位。并且對(duì)于當(dāng)前并沒有使用的資源，不僅缺乏認(rèn)真維護(hù)和及時(shí)消缺的積極性，而且對(duì)維護(hù)的效果也較難檢驗(yàn)和考核，隨著時(shí)間的推移，會(huì)造成這些資源疏于維護(hù)、年久失修和廣泛破損的局面。
實(shí)際上，將關(guān)注點(diǎn)從過度超前配置資源轉(zhuǎn)移到注重系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開放性，等到某種需求明朗化之后，再根據(jù)需要恰當(dāng)?shù)卦雠湎鄳?yīng)的資源，是更加明智的做法。
6、遵循公共標(biāo)準(zhǔn)和避免專門定制更簡單
在配電網(wǎng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域，已經(jīng)頒布了大量標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了工程建設(shè)的大部分需求。所謂標(biāo)準(zhǔn)即是“共識(shí)”，遵循這些共識(shí)會(huì)帶來許多方便，但是許多規(guī)劃和建設(shè)人員卻喜歡標(biāo)新立異采用專門特殊定制的做法。
遵循共識(shí)可以采購到更加成熟可靠的設(shè)備，減少故障率和維護(hù)工作量;而專門定制的設(shè)備往往比原理樣機(jī)強(qiáng)不了多少，需要在運(yùn)行中加以檢驗(yàn)，風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)工作量都會(huì)增大。
選購符合標(biāo)準(zhǔn)的型號(hào)系列的設(shè)備，因制造商可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，其造價(jià)往往比專門特殊定制的設(shè)備低許多，而且供貨周期也短得多，需要時(shí)可以較快地供出備品和備件。
遵循共識(shí)可以使對(duì)設(shè)備制造商的選擇更加豐富，經(jīng)過長期的市場(chǎng)競爭，各個(gè)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的價(jià)格往往相差不大，因此可以將服務(wù)質(zhì)量作為關(guān)注點(diǎn)從而刪選出服務(wù)質(zhì)量更好的廠家。
遵循標(biāo)準(zhǔn)還可以增強(qiáng)設(shè)備的互換性，并使對(duì)設(shè)備的配套設(shè)施的設(shè)計(jì)考慮和建設(shè)施工更加簡單;而采用專門定制的設(shè)備，往往帶來與之配套的一切都必須專門定制的麻煩。
遵循標(biāo)準(zhǔn)還可以使對(duì)設(shè)備間的電氣連接以及信息交互的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加簡單，從而使系統(tǒng)更加具有開放性，也為今后可能發(fā)生的進(jìn)一步擴(kuò)充提供了方便;而對(duì)電氣接口以及信息交互協(xié)議的專門定制不僅增大了與相關(guān)制造企業(yè)之間的協(xié)調(diào)工作量，而且系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的工作量也很大，并且專門定制的格式、協(xié)議、規(guī)約等往往考慮的遠(yuǎn)沒有像經(jīng)過反復(fù)推敲和醞釀才最終頒布的公共標(biāo)準(zhǔn)那樣周密。
因此，應(yīng)盡可能地遵循公共標(biāo)準(zhǔn)是一種明智的做法，只有在萬不得已的情況下才有必要考慮專門定制的方式，這樣做是使問題簡單化的有效途徑之一，但是卻往往沒有被給予足夠的重視，原因之一是許多規(guī)劃和建設(shè)人員并不了解領(lǐng)域內(nèi)究竟有哪些標(biāo)準(zhǔn)以及這些標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了些什么內(nèi)容。盲目追求創(chuàng)新的錯(cuò)誤心態(tài)也是原因之一。
7、其他簡化途徑
能使配電網(wǎng)的問題簡單化的途徑還包括：
1)能利用自然適應(yīng)性解決的就不進(jìn)行控制;
2)能通過本地控制解決的就不進(jìn)行廣域協(xié)調(diào)控制;
3)非進(jìn)行廣域控制不可的也應(yīng)盡量減少控制對(duì)象數(shù)量和控制頻繁程度;
4)將一些指標(biāo)限值作為資源;
5)不必刻意追求完美;
6)利用數(shù)據(jù)冗余提高容錯(cuò)性降低對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求。
8、結(jié)語
解決具有點(diǎn)多面廣特點(diǎn)的配電網(wǎng)問題宜盡量采取簡單的方法，但是要做到簡單化并不容易，下列為實(shí)現(xiàn)簡單化的主要途徑：
1)降低系統(tǒng)規(guī)模。
2)免維護(hù)或減少維護(hù)工作量。
3)避免刻意追求先進(jìn)性而使問題復(fù)雜化。
4)避免在規(guī)劃設(shè)計(jì)中刻意追求細(xì)節(jié)。
5)減少尚不明確的預(yù)留資源。
6)遵循公共標(biāo)準(zhǔn)和避免專門定制。
7)充分利用自然適應(yīng)性。
8)充分發(fā)揮本地控制的作用。
9)減少協(xié)調(diào)控制對(duì)象和次數(shù)。
10)將一些指標(biāo)作為資源。
11)避免刻意追求完美。
12)降低對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求。