CN116741493A - 一种聚变堆超导磁体系统 - Google Patents

一种聚变堆超导磁体系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚变堆超导磁体系统，该系统包括超导磁体系统、集成电源系统和失超诊断系统，所述超导磁体系统包括超导线圈模块和低温制冷模块，所述集成电源系统包括电源模块、电源监控模块和分别与所述电源模块、电源监控模块连接的交直流配电模块，所述失超诊断系统包括电阻电压诊断模块、分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块，本发明公开的聚变堆超导磁体系统采用交直流配电，提高供电的稳定性，同时由于所述失超诊断系统提供多种失超诊断方法，提高了失超诊断的精准度。

Description

一种聚变堆超导磁体系统
技术领域
本发明涉及磁体技术领域，尤其涉及一种聚变堆超导磁体系统。
背景技术
目前聚变堆超导磁体线圈绕组均采用全低温超导材料，如NbTi，Nb3Sn，这两种超导材料上临界磁场较低（NbTi:~14 Tesla, Nb3Sn: ~30 Tesla），其实用磁场强度为NbTi：~6 Tesla， Nb3Sn：12~16 Tesla，大大限制了聚变堆磁体的磁场强度，同时聚变堆超导磁体系统结构材料大部分采用了316L/LN，其在低温下的屈服强度为~900MPa，需用屈服强度为~600MPa。由于要提高磁体系统运行参数，会伴随巨大的电磁载荷，电磁载荷基本由结构材料承担，因此目前结构材料强度限制了磁体运行参数的提高。
目前聚变堆超导磁体线圈绕组均采用单级绕组结构，即所有绕组采用相同超导材料。但是未来聚变堆磁体系统对磁场要求逐步提高，如CFETR TF线圈最高磁场强度达到15Tesla，CS线圈的最高磁场强度超过20 Tesla。若依旧采用现有技术中采用的单级绕组结构，会导致线圈体积过大，增加超导材料及结构材料使用量，磁体成本急剧上升。
现有技术中采用的托卡马克超导磁体电源，采用三相晶闸管桥式供电结构，根据磁体额定工作电流大小，设计单桥或双桥并联模式，根据磁体供电电流极性要求，有单极性两象限电源及双极性四象限电源，该供电方式通常为6脉波或12脉波，输出电压、电流纹波较大；电源仅采用器件并联，冗余度低，任何一个整流桥故障都会导致磁体电源故障退出，同时现有技术中采用单一的电阻电压失超检测方法，使用该方法不仅信号探测困难，易受电磁干扰，特别是多线圈强耦合的电磁环境，存在千伏量级耦合背景噪声，同时高温超导材料失超前期失超传播非常缓慢，开始只有微伏量级，需要失超发展较长时间，才能达到失超电压诊断阈值，此时基本都是不可逆失超。而且电阻电压诊断，需要将电位测量线直接焊接在导体上，将高压直接引出装置，给磁体和装置绝缘带来一定风险，同时修复非常困难。高温超导磁体前期失超传播较慢，电压诊断很难做早期可逆失超识别，无法做到失超预警。对于大型高温磁体，电位监测覆盖范围宽，无法做到精确失超定位，不利于后期失超原因分析。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种聚变堆超导磁体系统，包括超导磁体系统、集成电源系统和失超诊断系统；
所述超导磁体系统包括超导线圈模块和低温制冷模块；所述超导线圈模块包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺管磁体模块；
所述集成电源系统包括电源模块、电源监控模块和分别与所述电源模块、电源监控模块连接的交直流配电模块；所述电源监控模块与所述失超诊断系统连接；所述交直流配电模块包括直流供电单元和交流供电单元；
所述失超诊断系统包括电阻电压诊断模块、分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块；所述分布式光纤诊断模块包括分布式传感光纤、光纤分离单元、信号处理单元和失超检测单元；所述声纹诊断模块包括光信号处理单元、声纹处理单元及失超判定单元。
本发明公开了一种聚变堆超导磁体系统，主要包括超导磁体系统、集成电源系统和失超诊断系统，其中所述超导磁体系统包括超导线圈模块和低温制冷模块；所述超导线圈模块包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺管磁体模块，所述超导线圈用于产生环向磁场，约束等离子，同时控制所述等离子位型以便于击穿等离子体和维持等离子体电流，用于形成能量，同时所述集成电源系统包括电源模块、电源监控模块和交直流电源配电模块，所述交直流配电模块包括直流供电单元和交流供电单元，提高供电的可靠性，同时所述失超诊断系统不仅包括传统的电阻电压失超检测方法，对超导磁体系统电压进行实时监控，从而实现失超检测，技术成熟，一旦出现，可快速可靠进行失超检测；同时设置分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块对局部热点事件进行监测，辅助探测高温超导磁体薄弱点，同时结合相关热工参数的监测数据，共同实现失超风险预警评估，提高超导磁体发生失超时的精确失超定位。
作为优选例子，在所述超导磁体系统采用Bi2212和ReBCO两种超导材料及N50结构材料。
本发明在超导磁体系统引入Bi2212和ReBCO两种超导材料，基于所述两种超导材料在磁场强度超过20 Tesla时仍然保持高电流密度，满足聚变堆磁体使用，提高聚变堆磁体的磁场强度。同时所述超导磁体系统采用超低温高强度结构材料N50，能承载巨大的电磁载荷，提高磁体运行参数的提高。
作为优选例子，在所述超导线圈模块采用分级混合绕组，通过磁体绕组的磁场分布对绕组或者线圈进行分级，根据所述分级使用不同种类的超导材料。
本发明通过采用分级混合绕组或者混合磁体的方案，根据磁体绕组的磁场分布对绕组或者线圈进行分级，根据所述分级使用不同种类的超导材料，降低线圈的体积及所述超导磁体系统的成本。
作为优选例子，在所述交直流配电模块与交流供电单元和直流配电单元串联组成，在交流侧采用多脉波交流移相，在直流侧构造脉波供电电源。
本发明在交流侧采用多脉波交流移相，在直流侧构造6*N脉波供电电源，降低直流输出电压纹波及电流纹波；提高电源系统冗余度，增强供电可靠性。
作为优选例子，在所述直流供电单元包括四台变流器单元CU1、CU2、CU3和CU4组成，每台变流器单元采取模块化设计，拥有独立的控制系统和旁通开关，所述四台变流器单元组成四个独立的直流电源模块。
本发明直流供电系统由四台变流器单元CU1、CU2、CU3和CU4组成，每台变流器单元采取模块化设计，拥有独立的控制系统和旁通开关，四台变流器单元组成四个独立的模块电源，同时工作，彼此互不干扰，提高电流的稳定性。
作为优选例子，在所述直流电源模块检测到回路的电流下降到零时，分断正负极隔离开关。
本发明在四个电源模块同时工作时，一旦某个模块发生故障，只需将故障模块退出运行，当故障模块单元回路的电流下降到零时，分断正负极隔离开关，从系统中彻底切除故障。这种方式是以负载电流作为所有模块的反馈，当一个模块故障退出时，其它三个模块依然以负载电流反馈，从而保证了负载电流的稳定。
作为优选例子，在所述电阻电压诊断模块通过对所述超导线圈模块进行实时监控，获得所述超导线圈模块的电压，与预设的失超保护的阈值电压进行比较，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
本发明通过电阻电压诊断模块利用电压失超检测方法，通过线圈能够允许的最大温升，计算出失超保护的阈值电压，对线圈电压进行实时监控，从而实现失超检测，技术成熟，一旦出现，可快速可靠进行失超检测。
作为优选例子，在所述分布式光纤诊断模块通过所述光纤分离单元对所述分布式光纤捕捉到的入射光进行光的散射和解调处理，获得所述分布式传感光纤产生的瑞利散射光，信号处理单元根据所述瑞利散射光，通过与预设的光频率差进行比较锁定失超诊断范围，根据所述失超诊断范围，通过所述失超检测单元中预设的失超判别算法，对所述失超诊断范围进行失超诊断，判段当前失超范围是否发生失超。
本发明基于预设的分布式光纤诊断模块，在入射光进入光纤后，光纤内固有的杂质会引起光的散射，对后向散射光进行解调处理，同时分布式光纤诊断通过光纤各处产生的瑞利散射光与本地参考光频率差来进行定位。接着通过所述失超检测单元中预设的失超判别算法，对所述失超诊断范围进行失超诊断，判段当前失超范围是否发生失超，从而实现对超导磁体发生失超时的局部精准定位，实现失超空间连续性的分布式测量，用于失超早期预警。
作为优选例子，在所述声纹诊断模块通过光信号处理单元预设的光纤声音侦听仪接收所述超导磁体系统产生的声纹信号并根据所述声纹信号发出光信号，接收所述光信号经过瑞利反射后的反射光信号并将所述反射光信号还原成第一声音信号，通过所述声纹处理单元预设的声纹分析器，通过预设的MFCC特征向量对所述声音信号进行加权降维优化，获得第二声音信号，通过所述失超判定单元预设的矢量量化算法，对所述第二声音信号进行识别，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
本发明通过分析光信号进行传输过程中的声波信号，通过预设的矢量量化算法实现失超预警及定位，辅助失超判别，同时基于声光纤自身耐绝缘与抗电磁干扰。该特性使得声光纤可以直接安装在超导体表面进行失超检测，且不破坏超导体的绝缘，同时光信号，不受电磁干扰影响，稳定可靠。
作为优选例子，在所述矢量量化算法的训练过程，包括选取声纹训练集，并对所述声纹训练集进行信号处理，获得对应的声音信号，通过所述声纹分析器对所述声音信号进行处理，获得降维优化后的MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率，根据所述MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率训练所述矢量量化算法。
本发明通过对所述矢量量化算法进行训练，提高所述矢量量化算法的识别准确度，提高失超诊断的准确度及可靠性。
附图说明
图1：为本发明实施例提供的一种聚变堆超导磁体系统的结构示意图；
图2：为本发明实施例提供的一种基于聚变堆超导磁体系统的失超检测方法的流程示意图；
图3：为本发明实施例提供的另一种聚变堆超导磁体系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种聚变堆超导磁体系统，该系统的主要结构请参照图1，主要包括超导磁体系统101、集成电源系统102和失超诊断系统103。
在本实施例中，所述超导磁体系统101包括超导线圈模块和低温制冷模块；所述超导线圈模块包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺管磁体模块。
所述集成电源系统102包括电源模块、电源监控模块和分别与所述电源模块、电源监控模块连接的交直流配电模块；所述电源监控模块与所述失超诊断系统连接；所述交直流配电模块包括直流供电单元和交流供电单元。
所述失超诊断系统103包括电阻电压诊断模块、分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块；所述分布式光纤诊断模块包括分布式传感光纤、光纤分离单元、信号处理单元和失超检测单元；所述声纹诊断模块包括声光纤，光纤侦听仪、光发射单元、声纹处理单元及失超判定单元。
示例性的，在本实施例中，参照图3，提供了一种聚变堆超导磁体系统的结构示意图，包括等离子体，极向场线圈、中心螺管线圈及纵场线圈构成了所述超导线圈模块，同时在所述极向场线圈上分别连接失超检测系统即所述失超诊断系统、低温系统即所述低温制冷模块和电源系统即所述集成电源系统。
在本实施例中，所述超导磁体系统101采用超低温高强度结构材料及高温超导材料。
在本实施例中，所述超导磁体系统的结构材料采用超低温高强度结构材料，如N50。同时所述超导磁体系统中的所述超导线圈模块采用高温超导材料，如Bi2212，ReBCO,MgB2等。
在本实施例中，所述超导线圈模块采用分级混合绕组，通过磁体绕组的磁场分布对绕组或者线圈进行分级，根据所述分级使用不同种类的超导材料。
在本实施例中，所述超导线圈模块采用分级混合绕组，或者混合磁体的方案。即按照磁体绕组磁场分布对绕组或者线圈进行分级，不同层级使用不同的超导材料。一般来说，磁场强度0-6 Tesla可以使用NbTi，MgB2超导材料，磁场强度6-12 T一般使用Nb3Sn超导材料，磁场强度12-16 T使用高电流密度Nb3Sn超导材料，磁场强度超过16 T一般使用高温超导材料，如Bi2212、ReBCO等。不同层级的绕制/子线圈采用套装模式进行组装，绕组/子线圈间采用超导接头连接。
在本实施例中，所述交直流配电模块与交流供电单元和直流配电单元串联组成，在交流侧采用多脉波交流移相，在直流侧构造脉波供电电源。
在本实施例中，所述交直流配电模块与交流供电和直流配电串联组成，在交流侧采用多脉波交流移相，在直流侧构造6*N脉波供电电源（N指的是并联模块数量），降低直流输出电压纹波及电流纹波。同时所述电源模块由多个直流电源模块并联，所述每个直流电源模块降低设计容量，采用适量的功率器件并联，通过多模块并联输出磁体所需的工作电流，其中电源的冗余容量配置是N+1，即N个正常供电满足运行指标，1个为在线备用，当出现某一个电源故障时，退出故障模块，运行电流电源模块承担，提高冗余度。
在本实施例中，所述直流供电单元包括四台变流器单元CU1、CU2、CU3和CU4组成，每台变流器单元采取模块化设计，拥有独立的控制系统和旁通开关，所述四台变流器单元组成四个独立的直流电源模块。
在本实施例中，所述直流电源模块检测到回路的电流下降到零时，分断正负极隔离开关。
在本实施例中，所述四个独立的直流电源模块同时工作，一旦某个模块发生故障，只需将故障模块退出运行，当故障模块单元回路的电流下降到零时，分断正负极隔离开关，从系统中彻底切除故障。这种方式是以负载电流作为所有模块的反馈，当一个模块故障退出时，其它三个模块依然以负载电流反馈，从而保证了负载电流的稳定。
在本实施例中，所述电阻电压诊断模块通过对所述超导线圈模块进行实时监控，获得所述超导线圈模块的电压，与预设的失超保护的阈值电压进行比较，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
在本实施例中，所述电阻电压诊断模块利用传统的电压失超检测方法，通过计算所述超导线圈能够允许的最大温升，计算出失超保护的阈值电压，通过对所述超导线圈电压进行实时监控，从而实现失超检测，可快速可靠进行失超检测。
在本实施例中，所述分布式光纤诊断模块通过所述光纤分离单元对所述分布式光纤捕捉到的入射光进行光的散射和解调处理，获得所述分布式传感光纤产生的瑞利散射光，信号处理单元根据所述瑞利散射光，通过与预设的光频率差进行比较锁定失超诊断范围，根据所述失超诊断范围，通过所述失超检测单元中预设的失超判别算法，对所述失超诊断范围进行失超诊断，判段当前失超范围是否发生失超。
在本实施例中，所述分布式光纤诊断模块通过缠绕在所述超导磁体系统上的光纤对入射光进行散射，接着对经过散射后获得的后向散射光进行解调处理，利用OFDR分布式光纤诊断，通过光纤各处产生的瑞利散射光与本地参考光频率差来进行定位。在传感机理上，OFDR通过测量瑞利散射光的频移来获取光纤的温度与应变量，根据所述温度及所述应变量，利用预设的失超判别算法，定位发生失超的区域，在本实施例中，首先选取适当的空间分辨率Δx（≤5mm）和时间分辨率Δt（≥10 Hz），接着对正常区域进行定位，通过扫描温升，标记热点位置，锁定算法执行区域，同时根据失超逻辑判别所述算法执行区域是否发生失超，当同时满足边界尺寸与边界温度阈值即为失超事件，否则可恢复性失超，所述失超判别算法中增加热点温度的保护阈值，在本实施例中，对正常区域边界的定位可以根据电压失超阈值所对应的热电偶温度作为该区域的最小传播区域边界温度（Tmpz），通过电压失超阈值所对应的位置的光谱偏移量作为正常区域的传播边界。
在本实施例中，所述声纹诊断模块通过光信号处理单元预设的光纤声音侦听仪接收所述超导磁体系统产生的声纹信号并根据所述声纹信号发出光信号，接收所述光信号经过瑞利反射后的反射光信号并将所述反射光信号还原成第一声音信号，通过所述声纹处理单元预设的声纹分析器，通过预设的MFCC特征向量对所述声音信号进行加权降维优化，获得第二声音信号，通过所述失超判定单元预设的矢量量化算法，对所述第二声音信号进行识别，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
在本实施例中，所述声纹诊断模块通过光发射单元按一定频率发射光信号，光信号在缠绕在超导磁体上的光纤线材内行进过程中，遇到超导磁体产生的声波而引起形变，所述光信号经过瑞利反射有部分信号反射回光纤声音侦听仪，经过光接收单元、放大单元进行接收处理后得到反射光信号，解调单元将反射光信号还原成声音信号，随后通信单元将声音信号和长度信息传输至声纹分析服务器，声纹分析服务器基于MFCC特征向量对声音信号进行加权降维优化，声纹分析服务器应用矢量量化算法对优化后的声音信号进行识别，最终判定是否发生失超。
在本实施例中，所述矢量量化算法的训练过程，包括选取声纹训练集，并对所述声纹训练集进行信号处理，获得对应的声音信号，通过所述声纹分析器对所述声音信号进行处理，获得降维优化后的MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率，根据所述MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率训练所述矢量量化算法。
在本实施例中，所述矢量量化算法通过神经网络训练得到，所述训练的过程包括：选取声纹训练集，对所述声纹训练集进行降维优化，得到降维优化后的MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率，并对所述声纹训练集进行标定，以训练集的降维优化后MFCC特征向量（v，v1，…，vh）、方差贡献率和累计方差贡献率为输入，以对应的失超结果为输出，训练机器学习模型，得到训练完成后的矢量量化算法；将声纹分析服务器对目标信号进行分析得到的降维优化后目标MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率输入到矢量量化算法中，最终得到失超判定结果。
另一方面，本发明实施例还提供了一种基于聚变堆超导磁体系统的失超检测方法，该方法的主要流程请参照图2，主要包括步骤201至步骤205，其中每一个步骤具体包括：
步骤201：通过向预设在所述超导磁体系统上的分布式光纤发射光信号，获得所述分布式光纤不同区域反射的瑞利散射光。
在本实施例中，该步骤具体包括：通过与所述分布式光纤连接的光纤侦听仪向所述分布式光纤发射光信号，根据所述分布式光纤对所述光信号进行散射，获得后向散射光；
通过对所述后向散射光进行调解处理，获得所述分布式光纤不同区域产生的瑞利散射光。
步骤202：通过预设的声光调解方法对所述瑞利散射光进行处理，获得与所述瑞利散射光对应的声纹信号。
在本实施例中，该步骤具体包括：通过所述光纤侦听仪接收所述瑞利散射光，并对所述瑞利散射光进行放大调解，获得与所述瑞利散射光对应的第一声纹信号；根据所述第一声纹信号，通过预设的MFCC特征向量对所述第一声纹信号进行加权降维处理，获得声纹信号。
步骤203：根据所述声纹信号，通过预设的矢量量化算法对所述声纹进行识别，判断所述超导磁体是否发生失超。
在本实施例中，该步骤具体包括：根据所述声纹信号，通过预设的矢量量化算法计算所述声纹信号与预设的标准声纹信号的相似度，判断所述超导磁体是否发生失超；若所述相似度大于或等于预设的相似度阈值，则所述超导磁体没有发生失超；若所述相似度小于所述预设的相似度阈值，则所述超导磁体发生失超。
步骤204：若所述超导磁体发生失超，则根据所述不同区域反射的瑞利散射光，通过预设的光谱分析法，获得所述分布式光纤不同区域的温度及光谱偏移量。
在本实施例中，该步骤具体包括：通过计算所述不同区域反射的瑞利散射光与预设的标准光之间的频率差，获得所述声光纤不同位置的光谱偏移量；根据所述光谱偏移量，获得所述声光纤不同区域的温度值。
步骤205：根据所述温度与光谱偏移量，与预设的温度阈值及光谱偏移量阈值进行比较，获得所述超导磁体系统发生失超的区域。
在本实施例中，在执行该步骤之前：通过计算缠绕在所述超导磁体上的线圈的最大温升，获得所述超导磁体的失超阈值电压；实时检测所述超导磁体的电压，并与所述失超阈值电压进行比较，判断所述超导磁体是否发生失超；若所述电压大于所述失超电压阈值且持续一定的时间，则判断所述超导磁体失超，且对所述超导磁体的电流进行引流；若所述电压小于等于所述失超电压阈值，则判断所述超导磁体没有发生失超。
在本实施例中，该步骤具体包括：获取所述失超阈值电压对应的温度阈值及光谱偏移量阈值；通过比较所述不同区域的温度值和光谱偏移量与所述温度阈值及所述光谱偏移量阈值的大小，判断所述不同区域是否发生失超；若存在区域的温度值大于等于所述温度阈值及光谱偏移量大于等于所述光谱偏移量阈值，则所述区域发生完全失超；若存在所述区域的温度值大于等于所述温度阈值或光谱偏移量大于等于所述光谱偏移量阈值，则所述区域发生可恢复性失超，通过分流所述区域的电流，恢复所述失超。
本发明实施例提供了一种聚变堆超导磁体系统及应用于所述聚变堆超导磁体系统上的失超检测方法，所述聚变堆超导磁体系统中包含超导磁体系统、集成电源系统和失超诊断系统，其中所述超导磁体系统包括超导线圈模块和低温制冷模块；所述超导线圈模块包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺管磁体模块，所述超导线圈用于产生环向磁场，约束等离子，同时控制所述等离子位型以便于击穿等离子体和维持等离子体电流，用于形成能量，同时所述集成电源系统包括电源模块、电源监控模块和交直流电源配电模块，所述交直流配电模块包括直流供电单元和交流供电单元，提高供电的可靠性，同时所述失超诊断系统不仅包括传统的电阻电压失超检测方法，对超导磁体系统电压进行实时监控，从而实现失超检测，技术成熟，一旦出现，可快速可靠进行失超检测；同时设置分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块对局部热点事件进行监测，辅助探测高温超导磁体薄弱点，同时结合相关热工参数的监测数据，共同实现失超风险预警评估，提高超导磁体发生失超时的精确失超定位。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，包括超导磁体系统、集成电源系统和失超诊断系统；
所述超导磁体系统包括超导线圈模块和低温制冷模块；所述超导线圈模块包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺管磁体模块；
所述集成电源系统包括电源模块、电源监控模块和分别与所述电源模块、电源监控模块连接的交直流配电模块；所述电源监控模块与所述失超诊断系统连接；所述交直流配电模块包括直流供电单元和交流供电单元；
所述失超诊断系统包括电阻电压诊断模块、分布式光纤诊断模块和声纹诊断模块；所述分布式光纤诊断模块包括分布式传感光纤、光纤分离单元、信号处理单元和失超检测单元；所述声纹诊断模块包括声光纤，光纤侦听仪、光发射单元、声纹处理单元及失超判定单元。
2.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述超导磁体系统采用超低温高强度结构材料及高温超导材料。
3.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述超导线圈模块采用分级混合绕组，通过磁体绕组的磁场分布对绕组或者线圈进行分级，根据所述分级使用不同种类的超导材料。
4.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述交直流配电模块与交流供电单元和直流配电单元串联组成，在交流侧采用多脉波交流移相，在直流侧构造脉波供电电源。
5.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述直流供电单元包括四台变流器单元CU1、CU2、CU3和CU4组成，每台变流器单元采取模块化设计，拥有独立的控制系统和旁通开关，所述四台变流器单元组成四个独立的直流电源模块。
6.如权利要求5所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述直流电源模块检测到回路的电流下降到零时，分断正负极隔离开关。
7.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述电阻电压诊断模块通过对所述超导线圈模块进行实时监控，获得所述超导线圈模块的电压，与预设的失超保护的阈值电压进行比较，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
8.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述分布式光纤诊断模块通过所述光纤分离单元对所述分布式光纤捕捉到的入射光进行光的散射和解调处理，获得所述分布式光纤产生的瑞利散射光，信号处理单元根据所述瑞利散射光，通过与预设的光频率差进行比较锁定失超诊断范围，根据所述失超诊断范围，通过所述失超检测单元中预设的失超判别算法，对所述失超诊断范围进行失超诊断，判段当前失超范围是否发生失超。
9.如权利要求1所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述声纹诊断模块通过光信号处理单元预设的光纤声音侦听仪接收所述超导磁体系统产生的声纹信号并根据所述声纹信号发出光信号，接收所述光信号经过瑞利反射后的反射光信号并将所述反射光信号还原成第一声音信号，通过所述声纹处理单元预设的声纹分析器，通过预设的MFCC特征向量对所述声音信号进行加权降维优化，获得第二声音信号，通过所述失超判定单元预设的矢量量化算法，对所述第二声音信号进行识别，判断所述超导磁体系统是否发生失超。
10.如权利要求9所述的一种聚变堆超导磁体系统，其特征在于，所述矢量量化算法的训练过程，包括选取声纹训练集，并对所述声纹训练集进行信号处理，获得对应的声音信号，通过所述声纹分析器对所述声音信号进行处理，获得降维优化后的MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率，根据所述MFCC特征向量、方差贡献率和累计方差贡献率训练所述矢量量化算法。
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