目前

，發電廠、變電站的操作電源係統大多采用直流電源，直流電源係統是發電廠、變電站非常重要的一種二次設備，它的主要任務就是給繼電保護、斷(duan)路(lu)器(qi)分(fen)合(he)閘(zha)及(ji)其(qi)它(ta)控(kong)製(zhi)提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)的(de)直(zhi)流(liu)操(cao)作(zuo)電(dian)源(yuan)和(he)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)，它(ta)要(yao)求(qiu)配(pei)置(zhi)蓄(xu)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)。實(shi)踐(jian)經(jing)驗(yan)表(biao)明(ming)，在(zai)所(suo)有(you)表(biao)征(zheng)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)參(can)數(shu)之(zhi)中(zhong)，蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)端(duan)電(dian)壓(ya)最(zui)能(neng)體(ti)現(xian)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)當(dang)前(qian)狀(zhuang)況(kuang)。可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)端(duan)電(dian)壓(ya)判(pan)斷(duan)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)

、放電進程，當前電壓是否超出允許的極限電壓。還可以判斷蓄電池組的均一性好壞等。 因此，對蓄電池的端電壓的測量十分重要。

不同端電壓測量方法的分析和比較

蓄(xu)電(dian)池(chi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)的(de)監(jian)測(ce)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)蓄(xu)電(dian)池(chi)端(duan)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)采(cai)集(ji)。由(you)於(yu)串(chuan)聯(lian)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)的(de)電(dian)池(chi)數(shu)量(liang)較(jiao)多(duo)，整(zheng)組(zu)電(dian)壓(ya)很(hen)高(gao)

，而(er)且(qie)每(mei)個(ge)蓄(xu)電(dian)池(chi)之(zhi)間(jian)都(dou)有(you)電(dian)位(wei)聯(lian)係(xi)，因(yin)此(ci)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)。在(zai)研(yan)究(jiu)蓄(xu)電(dian)池(chi)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)過(guo)程(cheng)中(zhong)。人(ren)們(men)提(ti)出(chu)了(le)許(xu)多(duo)測(ce)量(liang)串(chuan)聯(lian)電(dian)池(chi)組(zu)單(dan)隻(zhi)電(dian)池(chi)端(duan)電(dian)壓(ya)的(de)方(fang)法(fa)。概(gai)括(kuo)起(qi)來(lai)，主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)幾(ji)種(zhong)：

共模測量法

共gong模mo測ce量liang是shi相xiang對dui同tong一yi參can考kao點dian，用yong精jing密mi電dian阻zu等deng比bi例li衰shuai減jian各ge測ce量liang點dian電dian壓ya，然ran後hou依yi次ci相xiang減jian得de到dao各ge節jie電dian池chi電dian壓ya。該gai方fang法fa電dian路lu比bi較jiao簡jian單dan，但dan是shi測ce量liang精jing度du低di。比bi如ru


，24節標稱電壓為12V的蓄電池，單節電池測試精度為0.5%的測試係統，單節電池測試絕對誤差為±60mV,24V 節串聯積累的絕對誤差可達1.44V,顯然，其相對誤差可達到12V,這zhe在zai應ying急ji電dian源yuan監jian控kong係xi統tong中zhong經jing常chang會hui造zao成cheng誤wu報bao警jing
，所suo以yi不bu能neng滿man足zu應ying急ji電dian源yuan監jian控kong係xi統tong的de要yao求qiu。這zhe種zhong方fang法fa隻zhi適shi合he串chuan聯lian電dian池chi數shu量liang較jiao少shao或huo者zhe對dui測ce量liang精jing度du要yao求qiu不bu高gao的de場chang合he。

差模測量法

差模測量是通過電氣或電子元件選通單節電池進行測量。當串聯電池數量較多而且對測量精度要求較高時，一般應采用差模測量方法。

繼電器切換提取電壓

傳統的比較成熟的測試方法是用繼電器和大的電解電容做隔離處理
，其基本的測試原理是：首先將繼電器閉合到蓄電池一側
，對電解電容充電；測(ce)量(liang)時(shi)把(ba)繼(ji)電(dian)器(qi)閉(bi)合(he)到(dao)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)一(yi)側(ce)，將(jiang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)和(he)蓄(xu)電(dian)池(chi)隔(ge)離(li)開(kai)來(lai)，由(you)於(yu)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)保(bao)持(chi)有(you)該(gai)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)，因(yin)此(ci)
，測(ce)試(shi)部(bu)分(fen)隻(zhi)需(xu)測(ce)量(liang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)，即(ji)可(ke)得(de)到(dao)相(xiang)應(ying)的(de)單(dan)體(ti)蓄(xu)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)。此(ci)方(fang)法(fa)具(ju)有(you)原(yuan)理(li)簡(jian)單(dan)，造(zao)價(jia)低(di)的(de)優(you)點(dian)。但(dan)是(shi)由(you)於(yu)繼(ji)電(dian)器(qi)存(cun)在(zai)著(zhe)機(ji)械(xie)動(dong)作(zuo)慢(man)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)低(di)等(deng)缺(que)陷(xian)
，根(gen)據(ju)這(zhe)一(yi)原(yuan)理(li)實(shi)現(xian)的(de)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)在(zai)速(su)度(du)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)都(dou)難(nan)以(yi)令(ling)人(ren)滿(man)意(yi)。為(wei)解(jie)決(jue)上(shang)麵(mian)問(wen)題(ti)可(ke)將(jiang)機(ji)械(xie)繼(ji)電(dian)器(qi)改(gai)用(yong)光(guang)耦(ou)繼(ji)電(dian)器(qi)

，這(zhe)樣(yang)無(wu)需(xu)外(wai)加(jia)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)提(ti)高(gao)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)，速(su)度(du)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)也(ye)隨(sui)之(zhi)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)，但(dan)相(xiang)對(dui)成(cheng)本(ben)要(yao)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。用(yong)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)器(qi)件(jian)和(he)大(da)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)構(gou)成(cheng)采(cai)樣(yang)
，保(bao)持(chi)電(dian)路(lu)來(lai)測(ce)量(liang)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)單(dan)隻(zhi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)。此(ci)電(dian)路(lu)缺(que)點(dian)是(shi)：在A/D轉換過程中1電容上的電壓能發生變化，使精度趨低，而且電容充放電時間及晶體管和隔離芯等器件動作延遲決定采樣時間長等缺點。

V/F轉換無觸點采樣提取電壓

V/F轉換法的原理圖如圖1所示，其工作原理如下：信號采集采用V/F轉換的方法

，單節蓄電池采用分別采樣，取單節蓄電池的端電壓經分壓（降低功耗）後作為V/F轉換的輸入，分壓電阻的分散性可通過V/F轉換電路調整V/F轉(zhuan)換(huan)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)通(tong)過(guo)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)器(qi)件(jian)送(song)到(dao)模(mo)擬(ni)開(kai)關(guan)，處(chu)理(li)器(qi)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)模(mo)擬(ni)開(kai)關(guan)采(cai)集(ji)頻(pin)率(lv)信(xin)號(hao)。數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)電(dian)路(lu)與(yu)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)和(he)變(bian)壓(ya)器(qi)隔(ge)離(li)技(ji)術(shu)
，實(shi)現(xian)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)電(dian)氣(qi)上(shang)的(de)隔(ge)離(li)。但(dan)采(cai)用(yong)V/F轉換作為A/D轉換器的缺點是響應速度慢
，在小信號範圍內線性度差，精度低。

圖1：V/F轉換法的原理圖

浮動地技術測量電池端電壓

由(you)於(yu)串(chuan)聯(lian)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)總(zong)電(dian)壓(ya)達(da)幾(ji)十(shi)伏(fu)，甚(shen)至(zhi)上(shang)百(bai)伏(fu)，遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)模(mo)擬(ni)開(kai)關(guan)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)使(shi)地(di)電(dian)位(wei)隨(sui)測(ce)量(liang)不(bu)同(tong)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)時(shi)自(zi)動(dong)浮(fu)動(dong)來(lai)保(bao)證(zheng)測(ce)量(liang)正(zheng)常(chang)進(jin)行(xing)，其(qi)原(yuan)理(li)圖(tu)如(ru)圖(tu)2所示。每次工作時，先由模擬開關選通，使其被測電池兩端的電位信號接入測試電路

，此信號一方麵進入差分放大器；另一方麵進入窗口比較器，在窗口比較器中與固定電位Vr相比較， 從窗口比較器輸出的開關量狀態可識別出當前測量地（GND）的電位是太高
，太低或者正好（相對於Vr）。如果正好
，則可以啟動A/D進行測量。如果太高或太低，則通過控製器對地（GND）電位行浮動控製。由於地電位經常受現場幹擾發生變化，而該方法不能對地電位進行實時精確控製，因而影響整個係統的測量精度。

圖2：浮動地技術原理圖

線性電路直接采樣法

本ben文wen介jie紹shao的de線xian性xing電dian路lu直zhi接jie采cai樣yang法fa是shi為wei每mei個ge蓄xu電dian池chi配pei置zhi一yi塊kuai采cai集ji板ban
，貼tie近jin蓄xu電dian池chi安an裝zhuang，就jiu近jin完wan成cheng信xin號hao的de采cai集ji和he轉zhuan換huan

，將jiang轉zhuan換huan後hou的de數shu字zi信xin號hao傳chuan輸shu給gei單dan片pian機ji係xi統tong進jin行xing處chu理li和he傳chuan輸shu。該gai方fang法fa的de原yuan理li框kuang圖tu如ru圖tu3 所示。

圖3：線性電路直接采樣法原理框圖

該方法采用線性運算放大器組成線性采樣電路
、後經電壓跟隨器送入A/D轉換器
、轉換後的數字信號傳輸給單片機係統、無須外加采樣保持電路， 根據串聯電池組總電壓的大小、選擇適當的放大倍數、無須電阻分壓網絡或改變地電位
、 就可以直接測量任意一隻電池的電壓。

線性電路圖如圖4所示，該電路為典型的增益可調性能優良的差動運算線性電路。圖中A1和A2構成精密電壓跟隨器、A3是差動放大輸出電路、A4是增益調節輔助放大器。根據運算放大器的特性，可分析計算出經過采樣電路後的輸出電壓為：
 
取Rn1=Rn2=Rn3=Rn4,則有第- 節蓄電池經采樣電路變換後的電壓為：

圖4：差動運算線性電路原理圖

電路增益的調節由電阻R決定
、範圍很寬
、而且線性很好、這就保證了差動運算的精度，隻要兩個輸入運算放大器的基本特性相同，則失調電壓的影響就很小， 滿足條件Rn1/Rn2=Rn3/Rn4時、電路就有良好的共模抑製特性。由於A4的輸出阻抗很低、調節R改變增益時、電路的共模抑製能力不受影響
，為了確保該電路的優良特性、運算放大器A4的選擇十分重要
， 如果要求共模抑製能力很強、則除選擇精密繞線電阻Rn1、Rn2、Rn3、Rn4以外、A4應選擇高增益型的運算放大器。

該(gai)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)就(jiu)是(shi)單(dan)節(jie)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)端(duan)電(dian)壓(ya)，由(you)於(yu)是(shi)線(xian)性(xing)電(dian)路(lu)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)跟(gen)蹤(zong)測(ce)量(liang)單(dan)節(jie)蓄(xu)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)化(hua)。該(gai)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)很(hen)大(da)， 而蓄電池的內阻很小（一般隻有幾毫歐、甚至零點幾毫歐）

，因而保證了很高的測量精度，為正確判斷蓄電池組的當前狀態提供了準確的技術參數。另外
、該電路還有很好的可擴展性能， 選擇適當的Rn1~Rn5的值、可以測量標稱電壓是2V、6V和12V, 的電池、還可以測量電池組總電壓。