12月10日，由南方电网贵州电力科学研究院（以下简称“南网贵州电科院”）承担的“智能传感器”专项——“宽温域高精度量子电流敏感元件及传感器”项目正式立项，这是南方电网首个“量子传感器”领域的项目，也是该院继2023年底“数字电网关键技术”通过工信部验收后，又一个芯片方向的国家重点研发计划项目。

 

确立目标 全力攻关

 

随着智能电网的不断发展，南方电网对电网状态的在线乃至全面感知，逐渐成为核心需求之一，量子传感器因其高精度和高灵敏度，在电网监测中具有潜在的应用价值。

 

长期以来，南网贵州电科院积极响应国家关于量子科技发展的政策导向，依托自身在电力行业的深厚积累和技术优势，开展相关研究。

 

本次“智能传感器”专项——“宽温域高精度量子电流敏感元件及传感器”项目课题3—量子电流敏感元件的闭环调理ASIC芯片技术由南网贵州电科院副总工程师徐长宝牵头的智能传感与透明电网技术团队负责攻关，主要负责完成项目高复杂度量子电流传感器闭环调理ASIC芯片设计，这也是该团队第二次承担芯片研究方向的国家重点研发计划项目。

 

徐长宝表示：“该项目旨在通过量子传感技术的研发，提高电力设备的测量精度、稳定性和安全性，为电力行业提供更加精准、高效的监测和诊断手段。”

 

“本次国家重点研发计划项目围绕‘端’侧核心感知器件——传感器开展技术攻关，这是南方电网整个系统首次对量子传感器技术进行应用研究。”徐长宝介绍，“量子精密测量是传感领域的颠覆性技术，有望成为解决我国新型复杂电网问题的重要手段，是各国争先抢占的战略前沿。”

 

据了解，该项目研究的“智能传感器”类似医院的听诊器，能够监测电力设备在各种工况下的状态电流变化，让技术人员能够通过状态电流变化趋势，评估设备运行的健康状况，判断设备故障。同时，“量子传感器”也可实现设备状态和电网正常工作电流同步监测。

 

基于此前伏羲芯片的研究经验和技术基础，南网贵州电科院智能传感与透明电网技术团队把本次项目研究目标设定为，把原来“豆腐块”大小的吉赫兹级微波信号调理电路做成“指甲盖”大小的闭环调理ASIC芯片，在0.1立方厘米空间内实现“多功能模块高度集成”。

 

徐长宝表示，能达到这样的效果，可在同等体积下，芯片带宽调频范围比国内外同类芯片高出50%，为量子传感器量程、带宽等核心指标提供技术支撑。

 

人才自主培养 打破学科壁垒

 

目前，项目团队正对量子传感器的整体技术路线验证和各功能模块的指标实现两方面开展技术攻关。在量子传感器的ASIC调理芯片方面，项目团队已完成调理芯片内部数字电路、模拟电路和锁相环、混频器等独立模块的版图设计与仿真验证工作，正准备开展芯片各独立功能模块的流片准备工作。

 

在项目执行过程中，团队遇到的最大困难是如何跨越专业的技术壁垒。徐长宝表示，团队成员都是电力系统相关专业出身，而ASIC集成芯片技术的研究需要集成电路设计、电磁场理论仿真、芯片工艺设计及测试等专业的复合型人才。为了按期完成计划任务与目标，团队成员们主动学习和掌握全新的专业领域，一齐朝着目标奋进。

 

“目前，项目团队中已有4名在职研究人员正在攻读工程博士，攻读专业已不再是单纯的电力系统，而是与半导体、智能制造、人工智能等前沿技术相关的领域。我们正通过项目研究积极为贵州电网公司培养新型复合型人才。”徐长宝介绍道。

 

下一步，项目团队将针对超/特高压交、直流电网对大量程、高精度、宽温域、高可靠电流传感器的应用场景与需求，研制2款电力全场景用无源无线、高精度、微型化、自校准量子电流传感器，实现新型电力系统下电流的全域精准感知。

 

来源：中国电力报