基于前推回代法的IEEE 33节点配电网潮流计算程序

资 源 简 介

该项目利用MATLAB平台实现配电网的潮流计算，核心算法采用专门针对径向配电系统设计的双向迭代前推回代法。项目以经典的IEEE 33节点系统为仿真模型，通过建立电网的拓扑结构模型，模拟电力系统在稳态运行下的各项物理指标。在计算流程中，程序首先进行回代计算，从配电网的末端节点开始向平衡节点方向逐级推算各支路的电流和负载情况；随后进行前推计算，从平衡节点出发，利用已知的支路电流和阻抗参数逐级修正各个节点的电压值。该算法充分利用了配电网呈辐射状分布、支路电阻与电抗之比（R/X）较高的结构特点，有效规避了传统牛顿

详 情 说 明

基于前推回代法的 IEEE 33 节点配电网潮流计算程序

项目介绍

本项目是一个用于配电网稳态分析的仿真程序，专门针对经典的 IEEE 33 节点径向分布系统设计。程序采用了电力系统分析中针对配电网特有的高 R/X 比以及辐射状拓扑结构而优化的前推回代（Forward-Backward Sweep）算法。相比于传统的牛顿-拉夫逊法，该项目所采用的算法在处理大规模径向电网时具有更高的计算效率和更好的收敛稳定性。

功能特性

• 标准拓扑模拟：完整实现了 IEEE 33 节点的标准支路数据与节点负荷数据建模。
• 高效算法实现：采用双向迭代的前推回代法，有效处理径向电网潮流计算。
• 物理指标计算：能够精确计算各节点的电压幅值与相角、各支路的有功及无功功率流动。
• 能损定量分析：程序自动统计各支路的电能损耗以及全网的总有功、无功损耗。
• 可视化呈现：内置绘图功能，直观展示全网电压分布曲线及支路损耗直方图。

使用方法

1. 确保计算机已安装 MATLAB 运行环境。
2. 将程序源代码放置于 MATLAB 的当前工作路径中。
3. 点击运行脚本。
4. 计算完成后，MATLAB 命令行窗口将输出各阶段的迭代信息、节点电压明细及系统损耗统计。
5. 程序会自动弹出可视化图形窗口，展示仿真结果的图形化分布。

系统要求

• MATLAB R2016a 或更高版本。
• 无需额外的工具箱支持，仅依赖 MATLAB 核心数学运算库。

实现逻辑与算法细节分析

#### 1. 数据预处理与标幺化 程序首先定义了系统的基准功率（10 MVA）和基准电压（12.66 kV）。所有的原始输入数据（以 ohm、kW、kVar 为单位）均通过基准值转换为标幺值（per-unit），以简化不同电压等级下的数值计算，提高计算精度。

#### 2. 网架拓扑结构分析 由于前推回代法依赖于电网的层次结构，程序通过算法自动构建了邻接列表。

• 子节点识别：系统遍历所有支路，确定每个节点的子节点集合。
• 分层排序：利用堆栈结构对节点进行深度优先搜索，生成回代计算序列（从末梢到根节点）和前推计算序列（从根节点到末梢）。这一步确保了程序能够适应任何径向拓扑的配电网。

#### 3. 潮流迭代核心流程 在预设的最大迭代次数（100次）内，程序循环执行以下三个核心步骤：

• 回代计算 (Backward Sweep)：基于当前节点电压，计算节点注入电流。根据基尔霍夫电流定律（KCL），从电网的最远端开始向平衡节点反向递归，累加各个支路的电流值。支路电流等于该支路下游所有节点负荷电流及下游支路电流的总和。
• 前推计算 (Forward Sweep)：从平衡节点（1号节点）出发，利用已知的各个支路电流和阻抗参数，逐级推算下游节点的电压降。通过公式 V(末端) = V(首端) - I * Z 更新全网节点电压。
• 收敛判据：通过比较相邻两次迭代中全网节点电压幅值的最大差值。当差值小于预设阈值（1e-6）时，判定潮流计算收敛，停止迭代。

#### 4. 后处理计算 在迭代收敛后，程序利用最终的电压和电流向量计算：

• 支路功率流动：通过计算支路首端电压与支路电流共轭的乘积，得到各段线路输送的有功和无功功率。
• 功率损耗：基于支路电流平方与电阻/电抗的乘积，精确计算每条支路的功率损耗。

#### 5. 结果输出与可视化

• 文本报告：在控制台打印每个节点的电压幅值（pu）和相角（deg），并汇总系统总损耗。
• 图形分析：

* 电压分布图：通过折线图展示 33 个节点电压的跌落情况。 * 损耗分布图：通过柱状图直观反映哪些支路是系统损耗的主要来源。