[发明专利]一种脉冲功率装置故障诊断方法

说明书

本发明具体涉及一种脉冲功率装置故障诊断方法，解决现有大型脉冲功率装置中Marx在充电过程中，一台Marx的某个部件出现故障，将导致整个初级储能单元故障，而大型脉冲功率装置的Marx数量多，传统逐一排查的方式工作量巨大难以快速精准判断Marx上故障点具体位置的技术问题。该脉冲功率装置故障诊断方法，包括以下步骤：1)在Marx与外部高压恒流电源(8)之间的充电电缆上设置Marx故障检测装置；确定Marx故障类型，Marx故障类型包括充电电缆故障和Marx故障；2)建立Marx电路模型和Marx故障模型；3)利用Marx故障检测装置实时检测每个Marx充电电缆上的充电电流，当充电电流的峰值电流Isubgt;Peak/subgt;超过预设电流时，给出故障报警，判断Marx故障类型，获得Marx故障的具体位置。

技术领域

本发明具体涉及一种脉冲功率装置故障诊断方法。

背景技术

随着近年来脉冲功率技术的迅速发展，脉冲功率装置展现出功率高，装置大，多台并联运行的特点。用于Z箍缩聚变研究的基于直线变压器驱动源(LTD)的大型脉冲功率装置通常需要数百个LTD感应腔串联，数万支高电压气体开关并联工作。中国工程物理研究院建成的Z箍缩聚变实验装置(PTS)中使用了多个Marx发生器。在多台Marx并联放电过程中，多台Marx中部件可能存在断路、寿命失效等故障，各部件之间可能出现接触不良、高压击穿等故障，进而造成大型脉冲功率装置故障。如何实现多台Marx发生器故障诊断，是提高大型脉冲功率装置运行效率的重要研究内容。

Marx是大型脉冲功率装置的重要组成部分，是其初级储能单元。在电压等级不变的情况下，通常采用“并联”多台Marx发生器，并使用一台或多台电源为Marx发生器进行充电。在大型脉冲功率装置充电过程中，最常见的故障是：(1)个别开关工作异常造成自放电；(2)电容击穿；(3)充电电缆高压击穿。当发生以上故障时，不但同一个Marx上距离该故障最近的电容上的能量通过该故障单元释放，而且该Marx上其他电容，以及其他并联的Marx上的能量也会通过该故障单元进行释放，从而造成故障单元性能严重恶化，使得大型脉冲功率装置稳定性加速衰减。因此，在Marx充电故障情况下，需要立即完成Marx的维修，防止故障扩大化。

现有大型脉冲功率装置中Marx均采用变压器油绝缘，且体积大，要进行维修，需要先将变压器油排空，或将Marx吊出进行检修，维修工作量十分巨大。若不知道具体故障的位置，维修工作将无的放矢，大大延长维修时间，难以实现精准维修。因此，维修前实现故障的精确定位，对快速维修和保证大型脉冲功率装置稳定运行均具有重要意义。中国专利CN109659920B“一种用于大容量脉冲功率装置的故障检测与接地保护系统”采用发光二极管+光纤+光敏二极管的方法，通过观察发光二极管的序号，判断具体为哪个Marx发生了故障，并实现快速接地。该方法可快速发现故障，但无法确定故障的类型，也无法判断故障点位于Marx上的具体位置。

综上所述，目前现有大型脉冲功率装置中Marx在充电过程中，一台Marx的某个部件出现故障，将导致整个初级储能单元故障，而大型脉冲功率装置的Marx数量多，传统逐一排查的方式工作量巨大难以快速精准判断Marx上故障点的具体位置。

发明内容

本发明的目的是解决现有大型脉冲功率装置中Marx在充电过程中，一台Marx的某个部件出现故障，将导致整个初级储能单元故障，而大型脉冲功率装置的Marx数量多，传统逐一排查的方式工作量巨大难以快速精准判断Marx上故障点具体位置的技术问题，而提供一种脉冲功率装置故障诊断方法，实现快速、准确判断Marx上故障类型和故障位置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种脉冲功率装置故障诊断方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)在Marx与外部高压恒流电源之间的充电电缆上设置Marx故障检测装置；确定Marx故障类型，Marx故障类型包括充电电缆故障和Marx故障；