基于前推回代法的IEEE33节点配电网潮流计算程序

资 源 简 介

本程序是针对IEEE 33节点标准配电系统开发的电力系统稳态分析软件。其核心功能在于实现径向配电网的潮流分布计算，能够精确求解系统在特定负荷水平下的节点电压幅值、电压相角、支路功率流动以及全网网损。 程序采用了专门针对配电网结构优化的前推回代算法（Backward-Forward Sweep），通过建立支路与节点的层级关系，交替进行电流前推和电压回代，有效解决了常规牛顿-拉夫逊法在低压配电网中因R/X比值较高而导致的收敛性问题。 该程序具有高度的模块化特征，包含了数据初始化模块、拓扑结构搜索模块、迭代计算

详 情 说 明

IEEE 33节点配电网潮流计算程序 (MATLAB)

本项目提供了一个基于MATLAB环境开发的电力系统分析工具，专门用于IEEE 33节点标准配电系统的潮流计算。该程序利用配电网特有的径向拓扑结构，通过前推回代算法实现了高效、稳定的稳态分析。

项目介绍

该程序是一个针对中低压配电网设计的仿真软件。针对配电网支路电阻与电抗比值（R/X）较大、传统牛顿-拉夫逊法难以收敛的问题，程序采用了专门优化的前推回代算法。它不仅能提供精确的节点电压和支路电流数据，还具备全网网损分析和电压质量评估功能。

功能特性

• 专门化算法：采用前推回代法（Backward-Forward Sweep），确保在径向配电结构下具有极高的收敛速度和数值稳定性。
• 全面的状态量计算：可精确求取全网33个节点的电压幅值（标幺值及实际值）、电压相角以及各支路的复功率流动。
• 自动化网损分析：程序自动统计并输出系统总的有功功率损耗和无功功率损耗。
• 强大的可视化支持：运行结束后自动生成全网电压分布曲线图，并动态标注系统的最低电压节点及其数值。
• 标准化接口：内置IEEE 33节点标准测试系统数据，用户亦可根据需要修改输入参数以模拟不同负荷水平或网架结构。

使用方法

• 在提供的开发环境（MATLAB）中打开工程文件夹。
• 运行主程序脚本。
• 程序将自动执行数据标幺化、拓扑关联搜索、潮流迭代计算等流程。
• 计算完成后，结果将分两部分呈现：

1. 命令行窗口：显示迭代次数、总损耗统计以及详细的节点报表。 2. 图形窗口：显示节点电压分布曲线图，反映系统的电压裕度分布。

系统要求

• 软件支持：MATLAB R2016a 或更高版本。
• 操作系统：Windows、macOS 或 Linux 系统均可运行。

核心功能与代码实现逻辑

程序严格按照配电网潮流计算的标准流程实现，具体逻辑如下：

1. 系统初始化与数据预处理

系统基准功率设定为 10 MVA，基准电压设定为 12.66 kV。程序首先从内置数据库读取IEEE 33节点的负载（kW, kVar）和支路参数（Ohm）。接着进行标幺化处理，将所有物理量转换为统一的标幺值，同时建立节点与支路的拓扑映射关系。

1. 核心循环：前推回代计算

程序在设定的最大迭代次数（50次）和精度阈值（1e-6）内进行循环计算：

• 节点电流注入计算：根据当前节点的电压状态，利用复功率公式计算各节点的等效注入电流。
• 回代过程（Backward Sweep）：从系统末端节点开始向根节点反向搜索。通过辅助函数实现电流累加，统计流经每条支路的总电流，该过程考虑了配电网的分支结构。
• 前推过程（Forward Sweep）：从根节点（平衡节点，电压设为1.0 pu）开始向末端节点正向更新。利用支路阻抗和已知的支路电流计算各节点的电压降，从而修正全网节点电压。
• 收敛判定：监控两次迭代间电压幅值的最大偏差，若满足精度要求则提前退出迭代。

1. 辅助函数与算法细节

• 拓扑电流统计函数：程序通过一个专门的辅助逻辑处理径向网的电流汇聚。它从编号最大的节点开始回溯，将每个节点的自身注入电流与其所有下游支路的电流进行矢量相加，确保了支路电流计算的准确性。
• 数据管理函数：独立封装了标准IEEE 33节点参数，包含33个节点和32条支路的原始电气参数，保证了代码的可维护性。

1. 结果后处理与输出

• 功率计算：基于最终的电压和电流计算每条支路的复功率流动。
• 网损统计：计算每条支路上的电阻与电抗损耗，并求和得到全网总损耗。
• 可视化展示：程序使用绘图引擎绘制电压分布图。通过红色的折线图展示全网电压波动，并使用蓝色符号自动定位系统电压最低点，方便科研人员直观分析系统的薄弱环节。