为电网装上“钻石芯” ——量子电流传感器柳州挂网记-北极星输配电网

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4月5日14时42分，昆柳龙直流工程柳州换流站内，在±800千伏电压环境下，量子电流传感器与传统纯光互感器的红色波形一致。“接线顺利，波形一致，运行正常！”振奋的声音在现场的上空飘荡着，宣告着量子电流传感器的调试成功。

时间倒回20小时以前。广西柳州郊外，高大的铁塔在探照灯下泛着冷光。南方电网量子传感器研发团队正在进行挂网前的最后一次联调。立方体银色金属盒静静躺在工作台上，内里是一颗“钻石芯”，一根光纤绝缘子从盒体延伸而出——这是本次挂网的量子传感器的本体。

量子传感器的核心是人工培育的金刚石氮—空位色心。这种原子级缺陷的电子自旋态对磁场极其敏感，可探测地球磁场两亿分之一的变化，具备量子特性。通过硅片键合封装技术将金刚石与光纤耦合，磁场信号便转化为电信号，可实现对于电流的毫安级测量。南方电网传感器公司三级专业技术专家王志明博士指着伸出的光纤介绍，“光纤用来供电和传输信号，我们正在加紧研发无源无线的版本，到时候就没有这根‘尾巴’了!”

在实验室表现完美的测量数据，在超高压应用现场遭遇了冲击。调试屏幕上的波形剧烈抖动后突然黑屏。“这是激光器功率衰减导致的关机。”王志明解释道。

“在现有产品的激光器功率下怎么保证关机时数据功能的不间断？怎么从根本上解决问题？”夜色越来越深，现场的讨论声愈发热烈。最后团队达成一致，从软件硬件两手抓：一方面通过编写程序自动监测激光器的功率，确保功率低于标准时系统能够自动重启，且不影响数据的正常传输。另一方面加快升级激光器硬件配置，确保从根本上解决这一问题。经过十余次测试，系统恢复稳定。

挑战接踵而至。直径50厘米的管母导体表面，强磁场和高压环境导致信号干扰远超实验室条件。“这次挂网测量点要同时测交流和直流。由于管母结构下直流和交流的校准系数不同，就像用一个万用表要同时测量电流和电压，平时我们是要切换档位，现在要同时测量。”王志明介绍。当直流校准准确时，交流数据就会失真；反之亦然。最后，决定采取开环补偿方案，按照交流方式校准后，对测量结果实时进行直流校准系数补偿。由此，校准难题被成功攻克。

深夜的空气泛起阵阵潮湿，正逢广西“回南天”，室内湿度已达97%，团队紧急加装防潮模块。“量子芯片比婴儿皮肤还敏感，一点点水汽就能让系统瘫痪。”王志明说。

4月5日的吊装现场，机械臂托起银色方盒升向20米高的管母，量子传感器稳稳当当地落在均压环上，与线路相嵌。接线完成后，当传感器与导线接触的瞬间，屏幕跃起绿色数据流。王志明不自觉松开一直抱紧的手臂，“今晚终于可以睡个好觉了。”他揉着发僵的肩膀笑道。

当山风掠过特高压线路，这个内嵌“钻石芯”银色金属盒静悄悄地运转着，或将改写电力监测的历史。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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