量子电流传感器的多源自适应取能系统和方法与流程

本申请涉及精密仪器，特别是涉及一种量子电流传感器的多源自适应取能系统和方法。

背景技术：

1、随着量子精密测量技术的发展，基于金刚石氮-空位（nitrogen-vacancy，nv）色心的量子电流传感器因测量准确度高、抗电磁干扰能力强且具备天然电气隔离优势，已成为高精度电流计量领域的重要方向。该传感器需要持续驱动微波源和激光器，配合光电探测器、模数转换器、数字信号处理器等协同工作，功耗通常在数百毫瓦至数瓦量级，且对电源纹波和噪声极为敏感。由于量子电流传感器通常安装于高电位、强电磁环境或远离站房的偏远位置，难以通过市电引线为其供电，因此需从被测线路自主取能。

2、为此，部分方案尝试采用激光供能与其他取能方式相结合的方式，但现有方案仅将各路取能简单汇集后共同为负载供电，无法根据各取能源的实时状态主动选择当前最优的取能路径，导致效率较低的取能源仍可能在并非必要的情况下持续投入使用，整体取能效率难以优化。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高取能效率的量子电流传感器的多源自适应取能系统和方法。

2、第一方面，本申请提供了一种量子电流传感器的多源自适应取能系统，系统用于为量子电流传感器供能，量子电流传感器用于安装于被测线路上；系统包括电能输入模块、系统控制器和供电变换单元；

3、电能输入模块的输出端连接至公共能量总线；供电变换单元的输入端连接公共能量总线，供电变换单元的输出端用于连接量子电流传感器；系统控制器连接电能输入模块和公共能量总线；

4、电能输入模块包括多条电能路径，各电能路径用于从被测线路获取电能并输出至公共能量总线；

5、系统控制器用于获取各电能路径的实时输出状态，根据实时输出状态从多条电能路径中确定主用电能路径，并根据主用电能路径生成投切指令；

6、电能输入模块用于根据投切指令，接入主用电能路径并断开当前电能路径；

7、供电变换单元用于将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

8、第二方面，本申请还提供了一种量子电流传感器的多源自适应取能方法，包括：

9、获取电能输入模块中各电能路径的实时输出状态；电能输入模块包括多条电能路径，多条电能路径中至少包括激光供能路径；

10、根据实时输出状态，从多条电能路径中确定主用电能路径；激光供能路径仅在其余电能路径均不可用时才被确定为主用电能路径；

11、根据主用电能路径生成投切指令；投切指令用于控制电能输入模块接入主用电能路径并断开当前电能路径；

12、控制供电变换单元将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

13、第三方面，本申请还提供了一种量子电流传感器的多源自适应取能装置，包括：

14、获取模块，用于获取电能输入模块中各电能路径的实时输出状态；电能输入模块包括多条电能路径，多条电能路径中至少包括激光供能路径；

15、确定模块，用于根据实时输出状态，从多条电能路径中确定主用电能路径；激光供能路径仅在其余电能路径均不可用时才被确定为主用电能路径；

16、生成模块，用于根据主用电能路径生成投切指令；投切指令用于控制电能输入模块接入主用电能路径并断开当前电能路径；

17、控制模块，用于控制供电变换单元将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

18、第四方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

19、获取电能输入模块中各电能路径的实时输出状态；电能输入模块包括多条电能路径，多条电能路径中至少包括激光供能路径；

20、根据实时输出状态，从多条电能路径中确定主用电能路径；激光供能路径仅在其余电能路径均不可用时才被确定为主用电能路径；

21、根据主用电能路径生成投切指令；投切指令用于控制电能输入模块接入主用电能路径并断开当前电能路径；

22、控制供电变换单元将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

23、第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

24、获取电能输入模块中各电能路径的实时输出状态；电能输入模块包括多条电能路径，多条电能路径中至少包括激光供能路径；

25、根据实时输出状态，从多条电能路径中确定主用电能路径；激光供能路径仅在其余电能路径均不可用时才被确定为主用电能路径；

26、根据主用电能路径生成投切指令；投切指令用于控制电能输入模块接入主用电能路径并断开当前电能路径；

27、控制供电变换单元将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

28、第六方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

29、获取电能输入模块中各电能路径的实时输出状态；电能输入模块包括多条电能路径，多条电能路径中至少包括激光供能路径；

30、根据实时输出状态，从多条电能路径中确定主用电能路径；激光供能路径仅在其余电能路径均不可用时才被确定为主用电能路径；

31、根据主用电能路径生成投切指令；投切指令用于控制电能输入模块接入主用电能路径并断开当前电能路径；

32、控制供电变换单元将公共能量总线的电能变换后供给量子电流传感器。

33、上述量子电流传感器的多源自适应取能系统和方法，系统控制器获取各路径的实时输出状态并据此确定主用电能路径，电能输入模块根据投切指令接入主用电能路径并断开当前电能路径。通过多条电能路径的并行配置，任一单一路径不可用时仍可切换至其他路径继续供电；通过系统控制器对各路径实时状态的监测与主用路径的主动决策，可在当前主用路径性能下降或失效时及时切换至最优可用路径；通过“先接入后断开”的切换时序，配合公共能量总线的能量缓冲作用，避免切换过程中的母线电压跌落和瞬时断电。由此，系统能够在被测线路工况变化或某一路径失效时主动选择最优取能路径并实现平滑切换，为量子电流传感器提供连续、稳定的工作电源，解决了现有技术中因多源取能方案无法主动选择最优路径而导致的整体取能效率难以优化的技术问题。

1.一种量子电流传感器的多源自适应取能系统，其特征在于，所述系统用于为量子电流传感器供能，所述量子电流传感器用于安装于被测线路上；所述系统包括电能输入模块、系统控制器和供电变换单元；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电能输入模块包括取能组件和多源整流单元，所述多源整流单元连接于所述取能组件与所述公共能量总线之间；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述取能组件包括直流压差取能单元、电流互感取能单元和激光供能单元；

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电流互感取能单元包括抽头切换开关阵列和套装于所述被测线路上的多抽头电流互感器；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电流互感取能单元还包括副边整流桥、能量泄放与限幅电路、储能预充电容和输出调理电路；

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光供能单元包括激光器、传能光纤、光电功率转换器和升压调理电路；

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述直流压差取能单元包括输入保护电路、隔离变压器和副边整流滤波电路；

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括储能缓冲单元；

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统控制器还用于根据各所述电能路径的实时输出状态辨识当前线路工况；

10.一种量子电流传感器的多源自适应取能方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的系统中的系统控制器，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时输出状态，从多条所述电能路径中确定主用电能路径，包括：