量子科技是重大顛覆性創(chuàng)新的潛在領(lǐng)域，已成為新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的國(guó)際前沿焦點(diǎn)，也是2024年全國(guó)兩會(huì)期間代表委員關(guān)注的熱點(diǎn)，2024年政府工作報(bào)告提出“將制定未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，開(kāi)辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，創(chuàng)建一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。”

　　近日，中國(guó)電氣裝備所屬中國(guó)西電西開(kāi)有限參與的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“寬溫域高精度量子電流敏感元件及傳感器”取得重要突破。該項(xiàng)目成功研制出全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器(以下簡(jiǎn)稱“量子電流傳感器”)，并在西高院順利完成絕緣性能、寬量程寬頻帶測(cè)量性能等全套性能試驗(yàn)，標(biāo)志著我國(guó)在量子精密測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大跨越，搶占了全球量子電力傳感技術(shù)制高點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)行業(yè)技術(shù)革新、提升我國(guó)在國(guó)際高端技術(shù)領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)具有重要意義。

　　首創(chuàng)特高壓量子傳感

　　超精測(cè)控登頂國(guó)際巔峰

　　該傳感器采用鉆石系綜氮—空位(NV)色心磁測(cè)量技術(shù)，利用金剛石內(nèi)部獨(dú)特的量子特性，通過(guò)檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)非接觸電流測(cè)量，并針對(duì)電力系統(tǒng)寬溫域、強(qiáng)電磁場(chǎng)、高電壓的復(fù)雜環(huán)境開(kāi)展工程化設(shè)計(jì)與改造。目前，產(chǎn)品已順利通過(guò)國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品技術(shù)鑒定，綜合技術(shù)性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　該量子電流傳感器首次實(shí)現(xiàn)1毫安至10千安范圍內(nèi)、萬(wàn)分之六的寬量程、高精度電流測(cè)量，為電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全面感知提供了更加精細(xì)化的解決方案。

　　本次研制的量子電流傳感器是世界首個(gè)可以應(yīng)用到±800千伏特高壓直流輸電線路的量子電流傳感器，解決了傳感器在電網(wǎng)強(qiáng)磁高壓環(huán)境下的非侵入電流測(cè)量技術(shù)難題。

　　由于量子的加持，能夠?qū)崿F(xiàn)其它傳感器不具備的超大范圍、超高精度和高穩(wěn)定的電流測(cè)量。能看得更遠(yuǎn)、聽(tīng)得更清晰，既能精準(zhǔn)感知毫安級(jí)別的極微弱電流，又能測(cè)量10千安級(jí)別的短路大電流，滿足新型電力系統(tǒng)建設(shè)中電流全域精準(zhǔn)感知需求。

　　聚力攻堅(jiān)量子技術(shù)

　　多維創(chuàng)新破局研發(fā)壁壘

　　西開(kāi)有限依托南網(wǎng)數(shù)研院牽頭的國(guó)家重大研發(fā)項(xiàng)目，憑借自身在互感器技術(shù)領(lǐng)域的長(zhǎng)期技術(shù)積累，與課題組聯(lián)合研發(fā)單位一起，針對(duì)量子測(cè)量原創(chuàng)技術(shù)進(jìn)行科研攻關(guān)，分別從機(jī)理研究、電磁屏蔽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防護(hù)等級(jí)、通信與數(shù)據(jù)處理、供能設(shè)計(jì)等多個(gè)關(guān)鍵維度進(jìn)行具有針對(duì)性和開(kāi)創(chuàng)性的研究，成功集成制備了特高壓工程用量子電流傳感器，實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破。面對(duì)研發(fā)樣機(jī)形態(tài)多、研究?jī)?nèi)容創(chuàng)新性強(qiáng)、研發(fā)任務(wù)艱巨繁重等挑戰(zhàn)，西開(kāi)有限高度重視，各部門積極聯(lián)動(dòng)、協(xié)同合作，克服重重困難，完成試品研制工作，確保項(xiàng)目最終順利通過(guò)全套性能試驗(yàn)，具備工程供貨條件。

　　協(xié)同突破試驗(yàn)困境

　　智匯經(jīng)驗(yàn)筑基行業(yè)標(biāo)桿

　　作為量子電流傳感器的核心承檢單位，西高院面對(duì)試品種類新穎、缺乏可借鑒先例、試驗(yàn)回路搭建及試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算等諸多挑戰(zhàn)，憑借其豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)能力，全力保證項(xiàng)目順利推進(jìn)。試驗(yàn)工程師積極與研發(fā)團(tuán)隊(duì)溝通試驗(yàn)細(xì)節(jié)，從安裝到試驗(yàn)，從圖紙到現(xiàn)場(chǎng)，始終保持兢兢業(yè)業(yè)、一絲不茍的態(tài)度，針對(duì)試品提出改進(jìn)建議，為優(yōu)化方向提供有價(jià)值的思路。為充分利用各檢測(cè)室的試驗(yàn)資源，工程師們深入挖掘每一項(xiàng)潛在優(yōu)勢(shì)，積極探索試品新穎的結(jié)構(gòu)功能，總結(jié)試驗(yàn)特征并積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。最終，順利完成量子電流傳感器的絕緣性能、寬量程寬頻帶測(cè)量性能等全部性能試驗(yàn)。

　　未來(lái)，中國(guó)電氣裝備將積極發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，參與量子科技相關(guān)項(xiàng)目，利用深厚的技術(shù)積累和豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，加快推進(jìn)量子傳感器的可靠性升級(jí)和在特高壓電網(wǎng)的工程化應(yīng)用，進(jìn)一步推進(jìn)量子電流傳感器向新能源、工業(yè)、交通等多個(gè)領(lǐng)域的電流監(jiān)測(cè)場(chǎng)景拓展應(yīng)用，為數(shù)字電網(wǎng)、數(shù)字能源和數(shù)字中國(guó)提供先進(jìn)的狀態(tài)感知裝備!(文字 | 張春基 楊忠州)