4月5日14時42分，昆柳龍直流工程柳州換流站內，在±800千伏電壓環(huán)境下，量子電流傳感器與傳統(tǒng)純光互感器的紅色波形一致?！敖泳€順利，波形一致，運行正常！”振奮的聲音在現場的上空飄蕩著，宣告著量子電流傳感器的調試成功。
時間倒回20小時以前。廣西柳州郊外，高大的鐵塔在探照燈下泛著冷光。南方電網量子傳感器研發(fā)團隊正在進行掛網前的最后一次聯調。立方體銀色金屬盒靜靜躺在工作臺上，內里是一顆“鉆石芯”，一根光纖絕緣子從盒體延伸而出——這是本次掛網的量子傳感器的本體。
量子傳感器的核心是人工培育的金剛石氮—空位色心。這種原子級缺陷的電子自旋態(tài)對磁場極其敏感，可探測地球磁場兩億分之一的變化，具備量子特性。通過硅片鍵合封裝技術將金剛石與光纖耦合，磁場信號便轉化為電信號，可實現對于電流的毫安級測量。南方電網傳感器公司三級專業(yè)技術專家王志明博士指著伸出的光纖介紹，“光纖用來供電和傳輸信號，我們正在加緊研發(fā)無源無線的版本，到時候就沒有這根‘尾巴’了!”
在實驗室表現完美的測量數據，在超高壓應用現場遭遇了沖擊。調試屏幕上的波形劇烈抖動后突然黑屏。“這是激光器功率衰減導致的關機?！蓖踔久鹘忉尩?。
“在現有產品的激光器功率下怎么保證關機時數據功能的不間斷？怎么從根本上解決問題？”夜色越來越深，現場的討論聲愈發(fā)熱烈。最后團隊達成一致，從軟件硬件兩手抓：一方面通過編寫程序自動監(jiān)測激光器的功率，確保功率低于標準時系統(tǒng)能夠自動重啟，且不影響數據的正常傳輸。另一方面加快升級激光器硬件配置，確保從根本上解決這一問題。經過十余次測試，系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。
挑戰(zhàn)接踵而至。直徑50厘米的管母導體表面，強磁場和高壓環(huán)境導致信號干擾遠超實驗室條件?！斑@次掛網測量點要同時測交流和直流。由于管母結構下直流和交流的校準系數不同，就像用一個萬用表要同時測量電流和電壓，平時我們是要切換檔位，現在要同時測量?！蓖踔久鹘榻B。當直流校準準確時，交流數據就會失真；反之亦然。最后，決定采取開環(huán)補償方案，按照交流方式校準后，對測量結果實時進行直流校準系數補償。由此，校準難題被成功攻克。
深夜的空氣泛起陣陣潮濕，正逢廣西“回南天”，室內濕度已達97%，團隊緊急加裝防潮模塊。“量子芯片比嬰兒皮膚還敏感，一點點水汽就能讓系統(tǒng)癱瘓。”王志明說。
4月5日的吊裝現場，機械臂托起銀色方盒升向20米高的管母，量子傳感器穩(wěn)穩(wěn)當當地落在均壓環(huán)上，與線路相嵌。接線完成后，當傳感器與導線接觸的瞬間，屏幕躍起綠色數據流。王志明不自覺松開一直抱緊的手臂，“今晚終于可以睡個好覺了。”他揉著發(fā)僵的肩膀笑道。
當山風掠過特高壓線路，這個內嵌“鉆石芯”銀色金屬盒靜悄悄地運轉著，或將改寫電力監(jiān)測的歷史。
南網報記者 張玲 通訊員 呂前程 張娜 胡倩
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