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title: PCS
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# PCS

## 概述

PCS(Power Control System - 电源控制系统)是一种能源管理系统，是UL 1741、NEC和FranklinWH使用的术语，指的是通过软件控制电力生产源（太阳能和电池）来维持系统功率限制。PCS软件可以限制aPower系统的功率，以便安全地与各种额定功率的家用电力系统互连。因此，PCS可以帮助避免昂贵的电力网升级、复杂的家庭负载再布置或系统性能下降。

::: info
PCS功能属于并网控制，光伏调频控制仅在电网中断期间可用，不被视为PCS的一部分，因此不属于本文档的范围。
:::

UL1741 CRD 针对 PCS 和 NEC 705.13（于 2020 年修订版推出）概述了系统符合电源控制系统(PCS)要求的各项要求。FranklinWH已根据这些标准开发了相关软件。PCS的实施是在审查系统风险之后进行的，以确保 PCS 控制与传统设计方法和过流保护相结合，能够确保系统安全有效地运行。FranklinWH已审查了系统所有部件的行为，以确保即使在通信中断或硬件故障的情况下也能做出正确的响应。

电源控制系统 (PCS) 方法和实施可用于管理系统以强制执行以下限制：

* 站点限制(Site Limit)：防止站点经过市电电表从电网进行过多的导入/导出
* 导线限制(Conductor Limit)：通过特定的监控和控制，防止导线产生过大电流
* 面板限制(Panel Limit)：防止[虚拟面板](#虚拟面板)由市电、太阳能和电池供电时产生过大电流
* 功率/电流限制(Power/Current Limit - 仅限aPower 2)：限制aPower 2的功率和电流输出

::: info
站点、导线、配电盘以及功率/电流限制均属于PCS范畴。这些术语是FranklinWH整套PCS控制特定的具体功能，并且可以同时运行。
:::

FranklinWH和国家认可测试实验室(NRTL)已认证电源控制系统的实施，其所有这些功能均符合 UL1741-CRD-PCS 中规定的标准，适用于配备240V/208V-200A裂项电网的aGate 1.0/1.1、aGate1.3等设备。

### 词汇表 TODO

<ParameterTable :items="[
{
name: '能源管理系统(EMS)',
content: 'NEC中使用的术语，指生产源（太阳能和电池）的软件控制，以维持系统限制。'
},
{
name: '电源控制系统(PCS)',
content: 'UL 1741、NEC 和Tesla使用的术语，指用于维持系统限值的发电源（太阳能和电池）的软件控制。PCS 是一种能源管理系统 (EMS)。'
},
{
name: '电源墙',
content: 'Powerwall 是一款可充电家用电池，也称为电池储能系统 (BESS)。Powerwall 内置电能表，可自行计量电池电量。'
},
{
name: 'Powerwall 3 扩展',
content: 'Powerwall 3 扩展装置是一款可充电家用电池，可为 Powerwall 3 系统提供额外的存储空间。扩展装置必须与 Powerwall 3 一起安装，并且只能通过扩展线束相互连接或连接到 Powerwall 3。有关更多信息，请参阅 Powerwall 3 安装手册。'
},
{
name: '合格人员',
content: '特斯拉安装人员或认证安装人员具备与电气设备安装和操作相关的技能和知识，能够识别和避免所涉及的危险。'
},
{
name: '站点限制',
content: '防止通过现场仪表从/到公用设施连接过度导入和/或导出。'
},
{
name: '导体限制',
content: '防止过大电流通过特定的监控和控制导体。'
},
{
name: '面板限制',
content: '防止由场地、太阳能和电池供电的虚拟面板出现过大电流。'
},
{
name: '功率/电流限制（仅限Powerwall 3 ）',
content: '配置Powerwall 3的最大功率/电流输出。'
},
{
name: '网格',
content: '通过一个或多个物理现场仪表进行测量，以测量从电网流入虚拟面板的全部电流。'
},
{
name: '不受控制的来源',
content: '任何未通过直接通信连接的设备，包括独立太阳能逆变器或类似的虚拟面板电源。'
},
{
name: '受控源',
content: '任何通过直接通信连接的设备，包括任意数量和组合（例如一个 Powerwall+ 和两个 Powerwall 2）的Powerwall 2、Powerwall+ 或 Powerwall 3，都可以限制电流。'
},
{
name: '虚拟面板',
content: '可能包含多个配电盘和导线，但根据配电盘限制功能，视为单个配电盘。由于可能包含多个物理配电盘和导线，因此配电盘限制设置为“虚拟配电盘”中最小母线的额定值。'
},
{
name: '电能表',
content: '测量电压和电流以计算净功率流。电表类型包括站点电表、太阳能电表、导体电表或负载电表。有关电表类型的更多信息，请参阅《住宅电表指南》 。'
},
{
name: '电流互感器（CT）',
content: '安装在导体周围，用于监测流经导体的电流。电流互感器连接到电能表，电能表利用电流测量值来计算产生或消耗的电量。'
},
{
name: '现场控制器',
content: '特斯拉的站点控制器是协调站点功能（如充电、放电、自耗、电源控制等）的计算机。所有 Powerwall 系统都有一个站点控制器。'
},
{
name: 'X米',
content: '备用网关2内置电表，其CT不可移动。'
},
{
name: 'Y 仪表',
content: '备份网关 2 内置电表，带有三个 CT 端子。Tesla CT 已安装并连接到电表 Y。'
},
{
name: 'Z 仪表',
content: '备用交换机和网关3内置电表，其CT不可移动。'
},
{
name: '远程电能表',
content: '可安装并与站点控制器配对的外部电表，以增强计量功能。Tesla远程电能表以及 Neurio W1 和 W2 电表均支持远程电能表。'
}
]" />

### EMS控制软件

“面板限制”、“站点限制”、“导体限制”和“电流限制”功能均在FranklinWH EMS控制软件中实现，该软件可在aGate 1.0/1.1、aGate 1.3、MSA-C、MSA-C2上运行，具体取决于系统配置。所有FranklinWH系统站点均使用FranklinWH EMS控制软件。EMS控制软件控制整个储能站点，并通过 CAN 和 Wi-Fi 进行通信。aPower 1.0、aPower 1.3、aPower 2、aPower S、Meter Kit、aPbox 1.0、aPbox 2.0（如有）是FranklinWH系统的一部分，并根据需要包含每相电流传感器，用作站点电表或太阳能电表，用于测量电网和不受控制的发电源。

该软件符合 UL 1741 PCS 的要求，并符合 2020 年和 2023 年 NEC 第 705.13 条的规定，如UL 1741 PCS 合规性的重要说明中所述。

### 功能配置概述 TODO

本文档更详细地介绍了以下每个设置；此表提供了用户可以配置每个功能的简单参考。

<SimpleTable :data="[
  {
    特征: '面板限制（数值限制）',
    描述: '限制从所有受控和不受控源（电网、太阳能逆变器和 Powerwall）流入电气面板/母线的电流强度。',
    配置方式: 'Powerwall 2、Powerwall+ 或 Powerwall 3的默认限制为 80 A ，可由合格人员配置为 10-200 A'
  },
  {
    特征: 'Powerwall 3功率/电流限制（数值限制）',
    描述: '改变Powerwall 3的最大功率/电流输出。',
    配置方式: '合格人员（请参阅Powerwall 3 的功率/电流限制功能）'
  },
  {
    特征: '站点导入权限（导入样式）',
    描述: 'Powerwall 是否可以通过太阳能、电网或两者充电。',
    配置方式: '合格人员'
  },
  {
    特征: '站点导入限制（数字限制）',
    描述: '限制站点可以从电网导入的数量。',
    配置方式: '合格人员'
  },
  {
    特征: '站点导出权限（导出样式）',
    描述: 'Powerwall 和/或太阳能是否可以输出到电网。',
    配置方式: '合格人员'
  },
  {
    特征: '站点导出限制（数值限制）',
    描述: '限制可输出到电网的电量。',
    配置方式: '合格人员'
  },
  {
    特征: '导体限制（数值限制）',
    描述: '减少系统中所有 Powerwall 的功率，以限制导体中的总电流，使限制值等于“电源输出电路电流”。2020 NEC / 2022 CEC 第 705.12(B) 条的要求对此进行了概述。',
    配置方式: '合格人员'
  }
]" />

## 合规性要求 TODO

互连公用事业公司或管辖机构 (AHJ)（也称为站点主机）可能要求符合 UL 1741 PCS 标准。如果适用的站点设计要求符合 UL 1741 PCS 标准，请遵循本节中的指导。

Powerwall和受控太阳能系统符合 UL 1741 PCS 标准，其标称电压为：240V（分相）。

根据本节所述的要求，配备备用开关、备用网关 2 或网关 3 的系统大小最高可达 200 A，可满足 UL 1741 PCS 的要求 。

### 设计方案(Plan Set)标注要求 TODO

所有受PCS控制的导线和母线均应在单线图中标明。

图1. 示例单线图中标注的受控导线
图纸 TODO

### 面板标签要求 TODO

受控系统内所有配电盘的PCS控制电流设定值应使用现场标记标签在导体上或配电盘附近标明。请参考下方标签，并在空白处填写相应的值：

图 2. PCS 现场标记标签
图片 TODO

### CT标配要求 TODO

必须在 CT 安装附近张贴以下标签：

* 对于面板限制，标记所有站点和太阳能 CT（可能包括备用网关 2（电表 X 和电表 Y）CT、备用开关（电表 Z）、网关 3（电表 Z）和/或远程能量计 CT，不包括为收入级计量安装的 CT）。
* 对于站点限制，标记所有站点 CT（可能包括备用网关 2（电表 X 和电表 Y）CT、备用开关（电表 Z）、网关 3（电表 Z）和/或远程能量计 CT）。
* 对于导体限值，标记所有导体 CT（可能包括备用网关 2（电表 X 或电表 Y）CT 或远程电能表 CT）。

图 3. CT 场标记标签
图片 TODO

### 关于 UL 1741 PCS 合规性的重要说明 TODO

:::info
配备电源控制系统 (PCS) 的系统必须具有适当的额定值，以提供分支电路过流保护。控制电流设置不得超过任何控制面板或导线载流量的额定值。
:::

:::warning
电源控制系统的配置或设置更改必须由合格人员进行。错误的电源控制配置或设置可能会导致不安全状况。
:::

:::info
最大 PCS 控制电流设置：200 A。
:::

:::info
受控母线或导体的最大工作电流受电力控制系统 (PCS) 的设定值限制，并且可能低于所连接受控电源的电流总和。PCS 控制电流的设定值可用于计算 NEC 第 690 条和第 705 条相关章节中使用的设计电流。
:::

**监控（2020 NEC，705.13（A），UL 1741 PCS）**

* Tesla 站点控制器从备用开关（电表 Z）、网关 3（电表 Z）或备用网关 2（电表 X 和/或电表 Y）和/或远程电能表接收电表数据。
* Tesla 站点控制器接收 Powerwall 和受控太阳能的交流输出的受控电流数据。
* 每个限值均由计量装置监控，如下所示：
  * 通过将流入虚拟面板的电流（来自站点、太阳能和电池的净电流）相加来监控面板限值。该限值适用于所有相的总电流。
  * 站点限制由所有站点仪表的总和监控。该限制对所有阶段的总和强制执行。
  * 导线限值由每个导线电表监控。限值在每个相上独立执行。
* 当与相关电表的通信中断时，所有受控的电力生产源都会受到限制。

**设置（2020 NEC 705.13(B)、2023 NEC 750.30(C)(1)、UL 1741 PCS 201.9）**

* 各默认值如下：
  * 默认情况下，所有 Powerwall 2、 Powerwall+和Powerwall 3的面板电流限制均自动配置为 80 A。根据 NEC 230.79 (C) 标准，100 A 是单户住宅的最小允许电流，因此，无论安装多少台 Tesla Powerwall，这都能保护单户住宅的任何主面板母线（80 A 是 100 A 最小服务电流的 80%）。
    :::info
    多户住宅的最小允许尺寸为 60 A，下游子面板也可能小于 100 A。
    :::
  * Powerwall 3默认最大电流输出为 48 A。使用 Powerwall 3 的功率/电流限制功能时，安装人员可以为 Tesla One 配置 41.7 A、31.7 A 或 24 A 的最大电流输出。
  * 站点导入权限默认设置为允许通过电网充电。但是，只有客户才能在其 Tesla 应用程序中启用通过电网充电。除非客户将“电网充电”设置为“是”，否则系统将无法通过电网充电。
  * 站点导出权限默认设置为允许仅导出太阳能。
  * 默认情况下未设置站点限制。
  * 默认情况下未设置导体限制。
* 可以通过查看Tesla One中的“摘要”页面来验证 PCS 限制。

**过流保护（2020 NEC 705.13(C) 和 UL 1741 PCS 201.2）**

* Tesla Site Controller 软件已通过 UL 1741 PCS 认证，可作为二次过流保护。
* 根据国家电气规范的要求，每个电路仍然需要安装过流保护装置。
* 过流保护装置的尺寸应按照国家电气规范要求的导体、面板和相关设备的额定值来确定。
* 软件尽力管理电池和受控太阳能的输出，以防止超过每个配置的限制。
  * 对于面板限制，软件会限制电池和/或受控太阳能，以防止超过配置的限制。
  * 对于功率/电流限制（仅限Powerwall 3），软件会限制受控太阳能，以防止超过配置的最大电流输出。
  * 对于站点限制，软件既会限制电池和/或受控太阳能，又会通过 Powerwall 充电或放电进行补偿，以防止超过配置的限制。
  * 对于导体限制，软件既会限制电池和/或受控太阳能，又会通过 Powerwall 充电或放电进行补偿，以防止超过配置的限制。
  * 一旦电池和受控太阳能被削减，或者它们没有额外的电力或能量来补偿负载，则平衡将由电网供电。
  * 因此，断路器的尺寸应能保护现场的所有导体、母线和设备，就像添加二次电源之前预期的那样。

**单一电源额定值（2020 NEC 705.13(D) 和 UL 1741 PCS 201.9）**

* 每个 Powerwall 2 与配电板的连接都需要一个独立的 30 A 断路器。
* 每个 Powerwall+ 与配电板的连接都需要一个独立的 50 A 断路器。
* 每个 Powerwall 3与配电板的连接都需要一个独立的断路器；默认断路器尺寸为 60 A，但如果配置功率/电流限制，则可能会更小（请参阅Powerwall 3 的功率/电流限制功能）。
  * Powerwall 3 扩展未连接到断路器；它仅通过扩展线束连接到Powerwall 3和/或另一个扩展单元。
* 该断路器用作设备的断路装置，必须按照当地接线规范和规定进行接线。
* 该断路器的设计比系统内使用的最小面板还要小。
* 通过使用 PCS，服务断开过电流额定值可以保持不变。

**访问设置（2020 NEC 705.13(E)、2023 NEC 750.30(C)(3)、UL 1741 PCS 208.1(F)）**

* 面板限制、站点限制、导体限制和/或功率/电流限制可由合格人员（特斯拉或认证安装人员）在受密码保护的Tesla One应用程序中配置。
  * 对于面板限制，所有 Powerwall 2、 Powerwall+和Powerwall 3系统均自动启用 80 A 的限制。合格人员可以在Tesla One应用程序中更改此限制。

## PCS使用场景介绍

### 全屋备电(Whole Backup)

**aGate**

全屋备电场景中，市电入户直接连接到aGate，是标准的使用场景，全屋备电示意图如下图所示：

![WholeBackupSchematic](./assets/PCS/WholeBackupSchematic.png)

**MSA**

待补充。。。

### 部分备电(Partial Backup)

**aGate**

部分备电分为两个子场景：
* **场景一** - aGate连接市电入户一分二接线盒
* **场景二** - aGate连接用户配电盘

在场景一中，aGate连接到市电入户一分二接线盒，市电入户仅有两个分支，我们可以利用市电split CT来采集另一分支的电流来计算总市电功率，市电Split CT统计的能量视为非备电能量，配电示意图如下图所示：

![PartialBackupSchematic-UseSplitCT](./assets/PCS/PartialBackupSchematic-UseSplitCT.png)

在场景二中，aGate连接用户配电盘，市电入口连接在用户配电盘上，需要统计配电盘市电入口总功率，可以使用市电Split CT或Gen CT来对配电盘市电入口总功率进行统计。市电Split CT接法如下图所示：

<div style="display: flex; align-items: center; gap: 10px;">
  <div style="text-align: center; width: 45%;">
    <img src="./assets/PCS/PartialBackupSchematic-OnlyUseSplitCT-1.0.png" />
    <span>aGate 1.0/1.1</span>
  </div>
  <div style="text-align: center; width: 45%;">
    <img src="./assets/PCS/PartialBackupSchematic-OnlyUseSplitCT-1.3.png" />
    <span>aGate 1.3</span>
  </div>
</div>

Gen CT接法如下图所示：

![PartialBackupSchematic-UseGenCT](./assets/PCS/PartialBackupSchematic-UseGenCT.png)

**MSA**

待补充。。。

## PCS限制/保护功能

### 市电电流限制(Site Limit)

控制市电入口总功率，避免受控源功率调节不当导致市电入口功率过大引发电网使用违规或市电总空开跳闸。

::: info
由不可控源功率过大导致的市电入口功率过大引发市电总空开跳闸，不在本功能考虑范围之内。此情况由市电空开正常跳闸保护。
因不可控源导致的引发电网使用违规，本系统不承担任何责任。
:::

市电电流限制分为两个设置项Grid Export Limit和Grid Import Limit，分别限制市电口倒送功率和用电功率。APP设置项如下图所示：

![GridImportAndExport](./assets/PCS/GridImportAndExport.png){ style="width: 40%; height: auto;" }

**Grid Export Limit**

当市电倒送功率超过限制值时：
1. 先调节aPower功率，尝试增加aPower充电功率或减少aPower放电功率。
2. 当18s内还不能调节市电倒送功率到限制功率以内时，切断PV继电器（多光伏场景参见下方说明）。
3. PV继电器将在15min后自动恢复。

多光伏场景下，根据倒送功率值和PV实际发电功率，切断接近倒送功率值的最小功率的PV。

**Grid Import Limit**

当市电取电功率超过限制值时：
1. 先调节aPower功率，尝试减少aPower充电功率或增加aPower放电功率。
2. 当18s内还不能调节市电取电功率到限制功率以内时，提醒用户已超过Grid Import Limit限制（**提醒未实现**），提醒用户卸掉部分负载。
3. 当市电取电电流超过市电空开（Mains breaker）额定电流时，将可能触发空开跳闸。（空开跳闸后，系统将进入离网运行，储能系统可能也无法支撑如此大的负载功率）

::: info
可以考虑智能甩载，但处理不好容易适得其反。
:::

### Busbar电流限制(Panel Limit)



### Conductor Limit

### aPower总电流限制

### aPower额定功率限制（仅aPower 2/S）

## 面板限制功能

## 站点限制功能

## 导线限制功能

## 功率/电流限制功能（仅aPower 2/S）

## 附录A：