串联电池组电压测量
方法分析与研究
一、前言
目前，发电厂、变电站的操作电源系统大多采用直流电源，直流电源系统是发电厂、变电站
非常重要的一种二次设备，它的主要任务就是给继电保护、断路器分合闸及其它控制提供可
靠的直流操作电源和控制电源，它要求配置蓄电池系统。实践经验表明，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前状况。可以根据端电压判断蓄电池的充、
放电进程，当前电压是否超出允许的极限电压。还可以判断蓄电池组的均一性好坏等。
因此，
对蓄电池的端电压的测量十分重要。
二、不同端电压测量方法的分析和比较
蓄电池工作状态的监测关键在于蓄电池端电压和电流信号的采集。由于串联蓄电池组中的电
池数量较多，整组电压很高，而且每个蓄电池之间都有电位联系，因此直接测量比较困难。
在研究蓄电池监测系统过程中。人们提出了许多测量串联电池组单只电池端电压的方法。概
括起来，主要有以几种：
1.共模测量法
共模测量是相对同一参考点，用精密电阻等比例衰减各测量点电压，然后依次相减得到各
节电池电压。该方法电路比较简单，但是测量精度低。比如，
24 节标称电压为 12V 的蓄电池，
单节电池测试精度为
0.5%的测试系统，单节电池测试绝对误差为±60mV,24V 节串联积累的
绝对误差可达
1.44V,显然，其相对误差可达到 12V,这在应急电源监控系统中经常会造成误
报警，所以不能满足应急电源监控系统的要求。这种方法只适合串联电池数量较少或者对测
量精度要求不高的场合。
2.差模测量法
差模测量是通过电气或电子元件选通单节电池进行测量。当串联电池数量较多而且对测量精
度要求较高时，一般应采用差模测量方法。
2.1 继电器切换提取电压
传统的比较成熟的测试方法是用继电器和大的电解电容做隔离处理，其基本的测试原理是
首先将继电器闭合到蓄电池一侧，对电解电容充电；测量时把继电器闭合到测量电路一侧
将电解电容和蓄电池隔离开来，由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号，因此，测试部
分只需测量电解电容上的电压，即可得到相应的单体蓄电池电压。此方法具有原理简单，造
价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢，使用寿命低等缺陷，根据这一原理实现的
检测装置在速度，使用寿命，工作的可靠性方面都难以令人满意。为解决上面问题可将机械
继电器改用光耦继电器，这样无需外加电解电容提高了可靠性，速度和使用寿命也随之达
到要求，但相对成本要大大提高。用光电隔离器件和大电解电容器构成采样，保持电路来测
量蓄电池组中单只电池电压。此电路缺点是：在
A/D 转换过程中 1 电容上的电压能发生变化，
使精度趋低，而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯等器件动作延迟决定采样时间长等缺
点。
2.2 V/F 转换无触点采样提取电压
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