MATLAB改进的前推回代法求解低压配电网潮流附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、研究背景与问题分析

1. 低压配电网潮流计算的特殊性

低压配电网（380V/220V）作为电力系统的末端环节，其结构与参数特性显著区别于高压输电网，潮流计算面临独特挑战：

• 拓扑结构：多为辐射状或弱环网结构，存在大量分支线路与负荷节点（如居民小区配网含数百个节点）；

• 参数特性：线路电阻 R 与电抗 X 比值高（R/X>10），传统牛顿 - 拉夫逊法易发散；

• 负荷特性：三相负荷不平衡（如单相居民负荷、三相工业负荷混合接入），需考虑中性线电流与电压降；

• 分布式电源接入：光伏、储能等 DER 大量接入，导致潮流方向双向流动，传统前推回代法需适配功率双向计算。

2. 传统前推回代法的局限性

传统前推回代法（Forward-Backward Sweep, FBS）虽因原理简单、计算量小被广泛应用，但在低压配电网中存在明显不足：

• 收敛性差：高 R/X 比线路下，功率迭代易出现振荡，收敛速度慢（需 10 次以上迭代）；

• 三相不平衡适配性弱：默认按三相平衡模型计算，无法准确反映中性线电压降与负序、零序分量；

• DER 适应性不足：对 PQ、PV 类型 DER 的处理逻辑单一，双向潮流计算易出现迭代偏差；

• 初始值敏感：初始电压假设（如默认 1.0pu）与实际值偏差较大时，可能导致迭代不收敛。

3. 改进方向与研究意义

针对上述问题，改进前推回代法需从收敛性优化、三相不平衡建模、DER 灵活适配、初始值优化四个维度突破，其研究意义体现在：

• 工程价值：为低压配网规划（如线路扩容）、运行控制（如电压调节）提供精准的潮流计算工具；

• 效率提升：将迭代次数从 10 + 次降至 3-5 次，计算时间缩短 50% 以上，满足实时调度需求；

• 适用性拓展：覆盖三相不平衡、DER 接入等复杂场景，计算精度误差控制在 2% 以内。

二、改进前推回代法的核心原理

1. 算法整体框架

改进前推回代法基于 “支路功率迭代 - 节点电压修正” 的核心逻辑，新增自适应步长、三相不平衡分解、DER 分类处理、初始值优化四大模块，整体流程如下：

1. 网络拓扑分析：识别辐射状网络的根节点（配电变压器低压侧）、分支节点与末梢节点，建立节点邻接表与支路参数表；

1. 初始值优化：基于负荷分布与线路参数，生成贴近实际的初始电压（非默认 1.0pu）；

1. 回代计算（Backward Sweep）：从末梢节点向根节点回溯，计算各支路的功率损耗与首端功率；

1. 前推计算（Forward Sweep）：从根节点向末梢节点推进，基于支路功率修正各节点电压；

1. 收敛判断：若相邻两次迭代的节点电压偏差小于阈值（如 10⁻⁴pu），迭代终止；否则调整自适应步长，重复 3-4 步。

三、工程应用与拓展方向

• 线路选型：基于潮流计算的网损与电压降结果，优化线路截面（如将 10mm² 电缆升级为 16mm²，减少网损 20%）；

• DER 选址定容：结合改进法计算不同 DER 接入位置的电压与网损变化，确定最优接入方案（如优先接入电压薄弱节点）。

（2）运行监控与控制

• 电压质量监测：实时计算节点电压，当电压低于 0.95pu 时，触发 SVG（静止无功发生器）或 DER 无功调节；

• 网损精益化管理：定位高损耗支路（如损耗占比超 10% 的支路），指导线路运维与负荷重构。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 侯元红.改进的前推回代法在含分布式电源配电网计算中的应用[J].科研[2025-11-30].

[2] 付敏,金洪彬.辐射状配电网潮流的改进前推回代法[J].哈尔滨理工大学学报, 2014, 19(3):5.DOI:10.3969/j.issn.1007-2683.2014.03.022.

[3] 符杨,刘欢欢,苏向敬,等.基于线性化前推回代方程的不平衡配电网概率潮流计算[J].太阳能学报, 2021.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2018-1050.

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