一、前语
现在，发电厂、变电站的操作电源体系大多选用直流电源，直流电源体系是发电厂、变电站非常重要的一种二次设备，它的主要任务便是给继电保护、断路器分合闸及其它操控供给牢靠的直流操作电源和操控电源，它要求装备蓄电池体系。实践经验标明，在所有表征蓄电池的参数之中，蓄电池的端电压最能体现蓄电池的当时状况。能够依据端电压判别蓄电池的充、放电进程，当时电压是否超出答应的极限电压。还能够判别蓄电池组的均一性好坏等。 因此，对蓄电池的端电压的丈量十分重要。
二、不同端电压丈量办法的剖析和比较
蓄电池作业状况的监测关键在于蓄电池端电压和电流信号的收集。因为串联蓄电池组中的电池数量较多，整组电压很高，并且每个蓄电池之间都有电位联络，因此直接丈量比较困难。在研讨蓄电池监测体系过程中。人们提出了许多丈量串联电池组单只电池端电压的办法。归纳起来，主要有以几种：
1.共模丈量法
共模丈量是相对同一参考点，用精细电阻等比例衰减各丈量点电压，然后顺次相减得到各节电池电压。该办法电路比较简略，可是丈量精度低。比方，24节标称电压为12V的蓄电池，单节电池测验精度为0.5%的测验体系，单节电池测验绝对误差为±60mV,24V 节串联堆集的绝对误差可达1.44V,明显，其相对误差可到达12V,这在应急电源监控体系中常常会形成误报警，所以不能满意应急电源监控体系的要求。这种办法只合适串联电池数量较少或许对丈量精度要求不高的场合。
2.差模丈量法
差模丈量是通过电气或电子元件选通单节电池进行丈量。当串联电池数量较多并且对丈量精度要求较高时，一般应选用差模丈量办法。
2.1继电器切换提取电压
传统的比较老练的测验办法是用继电器和大的电解电容做阻隔处理，其根本的测验原理是：首先将继电器闭合到蓄电池一侧，对电解电容充电；丈量时把继电器闭合到丈量电路一侧，将电解电容和蓄电池阻隔开来，因为电解电容坚持有该蓄电池的电压信号，因此，测验部分只需丈量电解电容上的电压，即可得到相应的单体蓄电池电压。此办法具有原理简略，造价低的长处。可是因为继电器存在着机械动作慢，使用寿命低一级缺陷，依据这一原理完结的检测设备在速度，使用寿命，作业的牢靠性方面都难以令人满意。为处理上面问题可将机械继电器改用光耦继电器，这样无需外加电解电容提高了牢靠性，速度和使用寿命也随之到达要求，但相对本钱要大大提高。用光电阻隔器材和大电解电容器构成采样，坚持电路来丈量蓄电池组中单只电池电压。此电路缺陷是：在A/D转化过程中1电容上的电压能发生改变，使精度趋低，并且电容充放电时刻及晶体管和阻隔芯等器材动作推迟决议采样时刻长等缺陷。
2.2 V/F转化无触点采样提取电压
V/F转化法的原理图如图1所示，其作业原理如下：信号收集选用V/F转化的办法，单节蓄电池选用别离采样，取单节蓄电池的端电压经分压（降低功耗）后作为V/F转化的输入，分压电阻的分散性可通过V/F转化电路调整V/F转化信号输出通过光电阻隔器材送到模仿开关，处理器通过操控模仿开关收集频率信号。数据收集电路与数据处理电路选用光电阻隔和变压器阻隔技能，完结两者之间电气上的阻隔。但选用V/F转化作为A/D转化器的缺陷是呼应速度慢，在小信号规模内线性度差，精度低。
图1 V/F转化法的原理图
2.3起浮地技能丈量电池端电压
因为串联在一起的电池组总电压达几十伏，乃至上百伏，远远高于模仿开关的正常作业电压，因此需要使地电位随丈量不同电池电压时主动起浮来确保丈量正常进行，其原理图如图2所示。每次作业时，先由模仿开关选通，使其被测电池两头的电位信号接入测验电路，此信号一方面进入差分扩大器；另一方面进入窗口比较器，在窗口比较器中与固定电位Vr相比较， 从窗口比较器输出的开关量状况可识别出当时丈量地（GND）的电位是太高，太低或许正好（相对于Vr）。假如正好，则能够发动A/D进行丈量。假如太高或太低，则通过操控器对地（GND）电位行起浮操控。因为地电位常常受现场搅扰发生改变，而该办法不能对地电位进行实时精确操控，因此影响整个体系的丈量精度。
图2 起浮地技能原理图
三、线性电路直接采样法
本文介绍的线性电路直接采样法是为每个蓄电池装备一块收集板，靠近蓄电池装置，就近完结信号的收集和转化，将转化后的数字信号传输给单片机体系进行处理和传输。该办法的原理框图如图3 所示。
图3 线性电路直接采样法原理框图
该办法选用线性运算扩大器组成线性采样电路、后经电压跟从器送入A/D转化器、转化后的数字信号传输给单片机体系、无须外加采样坚持电路， 依据串联电池组总电压的巨细、挑选恰当的扩大倍数、无须电阻分压网络或改动地电位、 就能够直接丈量恣意一只电池的电压。
线性电路图如图4所示，该电路为典型的增益可调功能优秀的差动运算线性电路。图中A1和A2构成精细电压跟从器、A3是差动扩大输出电路、A4是增益调理辅佐扩大器。依据运算扩大器的特性，可剖析计算出通过采样电路后的输出电压为：
取Rn1=Rn2=Rn3=Rn4,则有第- 节蓄电池经采样电路改换后的电压为：
图4 差动运算线性电路原理图
电路增益的调理由电阻R决议、规模很宽、并且线性很好、这就确保了差动运算的精度，只需两个输入运算扩大器的根本特性相同，则失调电压的影响就很小， 满意条件Rn1/Rn2=Rn3/Rn4时、电路就有杰出的共模按捺特性。因为A4的输出阻抗很低、调理R改动增益时、电路的共模按捺才能不受影响，为了确保该电路的优秀特性、运算扩大器A4的挑选十分重要， 假如要求共模按捺才能很强、则除挑选精细绕线电阻Rn1、Rn2、Rn3、Rn4以外、A4应挑选高增益型的运算扩大器。
该电路的输出电压便是单节蓄电池的端电压，因为是线性电路，因此能够快速盯梢丈量单节蓄电池电压的改变。该电路的输入阻抗很大， 而蓄电池的内阻很小（一般只要几毫欧、乃至零点几毫欧），因此确保了很高的丈量精度，为正确判别蓄电池组的当时状况供给了精确的技能参数。别的、该电路还有很好的可扩展功能， 挑选恰当的Rn1~Rn5的值、能够丈量标称电压是2V、6V和12V, 的电池、还能够丈量电池组总电压。
四、结语
本文提出的丈量电池电压的线性电路直接采样法，电路简略有用，适用规模广，丈量精度高，很好的处理了串联电池组电池电压检测难的问题，为蓄电池的在线监测和快速确诊供给精确的技能参数，具有宽广的实践使用远景。
