開啟電網監測“量子之眼”時代

陜西企業參與研發的全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器投入運行，讓我國在特高壓量子傳感技術領域實現了“從0到1”的飛躍。

4月8日，西安西電高壓開關有限責任公司科技人員在柳州換流站查看設備運行情況（資料照片）。受訪者供圖

4月8日15時34分，全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器在昆柳龍直流工程柳州換流站成功投入運行超過72小時。西安西電高壓開關有限責任公司（以下簡稱“西開有限”）參與了設備研發，為我國電力領域量子傳感技術取得重大突破作出貢獻。

記者連線了在柳州換流站現場查看設備運行情況的西開有限科研人員張春基。張春基介紹，這套傳感器就像電網中的超級電流顯微鏡，為電力安全構筑了全新的防線。在此之前，國際上尚沒有如此電壓等級的直流量子電流傳感器。該設備的成功應用，讓我國在特高壓量子傳感技術領域實現了“從0到1”的目標，并躍升為該項技術的全球領跑者。

當天，記者走進西開有限，了解這一研發成果背后的陜西智慧與陜西力量。

尋找“量子之眼”

全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器由南方電網數字電網研究院股份有限公司牽頭，西開有限等單位聯合研制。

“這個產品如同給電站安上了測量電流的‘量子之眼’?！蔽鏖_有限副總經理李強說。

在電網安全穩定運行中，電流傳感器扮演著“守護者”的角色，主要用于實時監測輸電線路中的電流變化。但傳統電流傳感器普遍存在動態測量范圍內靈敏度較弱的問題，在測量范圍大、精度要求高的應用場景下常?！翱床磺濉彪娏鞯募毼⒆兓?。

而這套傳感器憑借金剛石中氮-空位色心（NV色心）的量子特性，使電站敏銳監測電流變化。

“這種量子電流傳感器要求能夠測量1毫安至10千安的電流，這個跨度相當于從手機充電電流到三峽電站的輸出電流。測量的數據還必須既精準又穩定。”李強介紹。

“實現大跨度電流的精準測量，需要通過激光與微波共同激發金剛石NV色心，捕捉電流產生的磁場變化，從而得到電流數值?！蔽鏖_有限技術中心主任劉偉說，“2024年1月，西開有限派出12名科研人員組成團隊，正式開始對該項技術的關鍵難點進行科研攻關?！?/p>

實現“從0到1”

研發之初，科研團隊沒有圖紙、沒有可借鑒的經驗。想要完成目標，必須攻關高電壓量子測量產品的絕緣結構設計和高電位大功率激光供電技術，填補國內在該領域的技術空白。

相關產品要經受起1950千伏的雷電沖擊耐受電壓、1224千伏直流耐受電壓。因此，研發人員需要對產品絕緣結構進行反復優化，確保其在高電壓運行時的絕緣可靠性。

“絕緣試驗是最驚險的，直流耐受電壓相當于家用電壓的5000多倍。我們的目標是讓產品的絕緣性能一次通過試驗。”科研人員雷鵬回憶。

高電位激光供電是為產品的高電位電子設備提供電能。以往，激光供電的能量為毫瓦級。為保證供電可靠性，電站的產品采用進口激光器和激光能量轉換器進行高電位供能。這套傳感器需要更高功率的激光供電，但高電位大功率激光供電技術在國內外都沒有成熟應用的產品。

科研人員張振興告訴記者：“我們在研發中采用了‘多通道并列冗余’激光供電方案，使用國產器件，讓高電位大功率激光供電技術擺脫了對進口激光器的依賴，把激光能量傳輸功率提升了20倍，極大提高了我國特高壓電器設備高電位激光供電的技術水平?！?/p>

“絕緣試驗時，大家都很緊張。試驗順利通過，得益于我們研發過程中的精確仿真和技術積累?！崩座i告訴記者。

作為團隊負責人，張春基表示：“很自豪能參與這次研發。在這次研發中，團隊突破了量子測量、高壓絕緣、激光供電和數字通信等多項核心技術?！?/p>

做出中國精品

不到兩年時間，這個國際領先的重大科研項目就完成了研發并成功落地應用。這就是中國團隊、中國智慧。

“從項目申報、科技人才培養到產品應用推廣，我們建立了標準化的流程體系。”西開有限技術中心副主任王亞鋒介紹，“公司緊跟國家每年發布的科技項目指南，聯合南方電網數字電網研究院股份有限公司等單位，組成了一支強大的科研聯合團隊，申報了這一國家重點項目?！?/p>

項目確定后，西開有限以“揭榜掛帥”形式，鼓勵技術骨干參與研發，為他們提供充分發揮才干的機會。

“在立項評審階段，各團隊齊聚一堂，比拼實力?！蔽鏖_有限技術中心黨支部副書記楊偉衛說，“每個團隊都詳細介紹了自己的技術優勢、人員配備和執行能力，匯報了項目預算、周期以及所需資源等。”

公司科技創新委員會對每個科研團隊進行嚴格評審、綜合考量后，最終擇優確定了承接項目的科研團隊。

在研發階段，公司以每周的例會和階段性復盤確保項目按計劃推進，實現“計劃在先、執行到位”的目標。

“我們秉承‘一次干對、一次干好’的理念，以做出中國精品為目標，確保為國家建設提供一流的智慧方案，實現從科研技術到市場應用的快速轉化?！崩顝娬f。（記者 杜瑋）