Page 48 - 电力与能源2024年第五期
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第 45 卷 第 5 期
电力与能源
580 2024 年 10 月
DOI:10.11973/dlyny202405009
基于梯度下降连续优化算法的
线束截面布局优化设计方法
方 苏,贾金伟,俞 玲,李启本,沈 良,闫 童,卢 越
(国网上海市电力公司松江供电公司,上海 201600)
摘 要:通过将电缆线束的截面排布问题转化为不等圆的 Packing 问题的物理模型,并基于梯度下降的连续
优化方法,提出了一种电缆柔性线束截面布局优化设计及仿真验证方法。通过引入格局 X 的势能函数 U
(X),基于梯度下降的连续优化方法将初始格局收敛至对应的局部最优格局,得到局部最优解。经过对电缆
线束进行测试验证,证明了该方法在解决线束截面排布问题上具有较好的性能和效果,并且对于不同数量和
形状的圆,均能得到接近最优的布局方案。该方法求解高效,具有较好的灵活性和鲁棒性。
关键词:线束;不等圆 Packing 模型;梯度下降;截面排布
作者简介:方 苏(1991—),男,硕士,从事电力系统继电保护工作。
中图分类号:TM77 文献标志码:A 文章编号:2095-1256(2024)05-0580-04
Optimization Design Method for Cable Harness Cross-Section Layout Based on Gradient
Descent Continuous Optimization Algorithm
FANG Su,JIA Jinwei,YU Ling,LI Qiben,SHEN Liang,YAN Tong,LU Yue
(State Grid Songjiang Power Supply Company,SMEPC,Shanghai 201600,China)
Abstract:This paper addresses the optimization of cable harness cross-sectional layout by transforming the prob⁃
lem into a physical model of non-equal circle packing. A gradient descent-based continuous optimization method
is proposed for the design and simulation verification of flexible cable harness cross-sectional layout. By
introducing the potential energy function U(X) of the layout X, the gradient descent method converges the initial
layout to a locally optimal layout, achieving a local optimum solution. Testing and verification on cable harness ex⁃
amples demonstrate that this method performs well in solving cross-sectional layout problems. It provides nearly
optimal layout solutions for different quantities and shapes of circles, with high efficiency, flexibility, and robust⁃
ness.
Key words:cable harness,non-equal circle packing model,gradient descent,ross-section layout
c
电气系统中的柔性线束指的是由电缆、网线、 间 、敷 设 密 度 大 及 设 备 繁 多 的 线 束 敷 设 排 布
光纤等经过捆扎和固定形成的线束(也称为电线 场景 [1-3] 。
束)。线束往往具有多个分支,并且具有复杂的拓 目前,运动过程中的电缆线束优化、自动布局
扑结构以及长细软的结构特点,其端部与继电器 及路径优化等问题,已成为研究的热点和难点。
插件、端子排、航空插头及连接器结合后便形成线 在电力领域的现场实际应用中,关于二次电缆线
束组件。 束的优化研究尚显不足。因此,电缆线束的布局
传统的线缆布局设计往往在产品几何机械机 仍有较大的优化提升空间 [4-6] 。
构确定后才进行,基于实物进行安装调试,依赖布 合理的线束布局能够缩短线束长度、减小线
线人员的经验,存在安装效率低下、线束敷设质量 束体积、减少线束的交叉和干扰、提高线束的散热
难以把控、布局不合理等问题,很难适应复杂空 性能,从而提升整个电气系统的性能和可靠性。