® Edition 1.0 INTERNATIONAL STANDARD NORME INTERNATIONALE Measuring relays and protection equipement – Part 151: Functional requirements for over/under current protection IEC 60255-151:2009 Relais de mesure et dispositifs de protection – Partie 151: Exigences fonctionnelles pour les protections minimum et maximum de courant 2009-08 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted IEC 60255-151 Copyright © 2009 IEC, Geneva, Switzerland All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about IEC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local IEC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de la CEI ou du Comité national de la CEI du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de la CEI ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de la CEI de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1211 Geneva 20 Switzerland Email: inmail@iec.ch Web: www.iec.ch About the IEC The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes International Standards for all electrical, electronic and related technologies About IEC publications The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published Catalogue of IEC publications: www.iec.ch/searchpub The IEC on-line Catalogue enables you to search by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, withdrawn and replaced publications IEC Just Published: www.iec.ch/online_news/justpub Stay up to date on all new IEC publications Just Published details twice a month all new publications released Available on-line and also by email Electropedia: www.electropedia.org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 20 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary online Customer Service Centre: www.iec.ch/webstore/custserv If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please visit the Customer Service Centre FAQ or contact us: Email: csc@iec.ch Tel.: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 A propos de la CEI La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos des publications CEI Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catalogue des publications de la CEI: www.iec.ch/searchpub/cur_fut-f.htm Le Catalogue en-ligne de la CEI vous permet d’effectuer des recherches en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Il donne aussi des informations sur les projets et les publications retirées ou remplacées Just Published CEI: www.iec.ch/online_news/justpub Restez informé sur les nouvelles publications de la CEI Just Published détaille deux fois par mois les nouvelles publications parues Disponible en-ligne et aussi par email Electropedia: www.electropedia.org Le premier dictionnaire en ligne au monde de termes électroniques et électriques Il contient plus de 20 000 termes et dộfinitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes équivalents dans les langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International en ligne Service Clients: www.iec.ch/webstore/custserv/custserv_entry-f.htm Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions, visitez le FAQ du Service clients ou contactez-nous: Email: csc@iec.ch Tél.: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted THIS PUBLICATION IS COPYRIGHT PROTECTED ® Edition 1.0 2009-08 INTERNATIONAL STANDARD NORME INTERNATIONALE Measuring relays and protection equipement – Part 151: Functional requirements for over/under current protection Relais de mesure et dispositifs de protection – Partie 151: Exigences fonctionnelles pour les protections minimum et maximum de courant INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE PRICE CODE CODE PRIX ICS 29.120.70 ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission Marque déposée de la Commission Electrotechnique Internationale V ISBN 2-8318-1060-0 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted IEC 60255-151 60255-151 © IEC:2009 CONTENTS FOREWORD Scope and object Normative references .6 Terms and definitions .6 Specification of the function 4.1 4.2 4.3 4.4 General Input Energizing quantities / energizing quantities Binary input signals Functional logic .9 4.4.1 Operating characteristics .9 4.4.2 Reset characteristics 12 4.5 Binary output signals 16 4.5.1 Start (pick-up) signal 16 4.5.2 Operate (trip) signal 16 4.5.3 Other binary output signals 16 4.6 Additional influencing functions/conditions 16 4.7 Specific characteristics 16 Performance specification 17 5.1 5.2 5.3 5.4 Accuracy related to the characteristic quantity 17 Accuracy related to the operate time 18 Accuracy related to the reset time 18 Transient performance 19 5.4.1 Transient overreach 19 5.4.2 Overshoot time 19 5.4.3 Response to time varying value of the characteristic quantity 19 5.5 Current transformer requirements 19 Functional test methodology 20 6.1 6.2 General 20 Determination of steady state errors related to the characteristic quantity 20 6.2.1 Accuracy of setting (start) value 20 6.2.2 Reset ratio determination 22 6.3 Determination of steady state errors related to the start and operate time 23 6.4 Determination of steady state errors related to the reset time 23 6.5 Determination of transient performance 24 6.5.1 General 24 6.5.2 Transient overreach 24 6.5.3 Overshoot time 25 6.5.4 Response to time varying value of the characteristic quantity for dependent time relays 26 Documentation requirements 27 7.1 Type test report 27 7.2 Other user documentation 27 Annex A (normative) Constants for dependent time operating and reset characteristics 29 Annex B (informative) Reset time determination for relays with trip output only 30 Bibliography 31 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted –2– –3– Figure – Simplified protection function block diagram Figure – Overcurrent independent time characteristic 10 Figure – Undercurrent independent time characteristic 10 Figure – Dependent time characteristic 11 Figure – Definite time reset characteristic 13 Figure – Definite time reset characteristic (alternative solution with instantaneous reset after relay operation) 14 Figure – Dependent time reset characteristic 15 Figure – Dependent time reset characteristic (alternative solution with instantaneous reset after relay operation) 16 Figure – Voltage restrained characteristics 17 Figure 10 – Voltage controlled characteristics 17 Figure 11 – Typical test waveform for transient overreach 25 Figure 12 – Test waveform 26 Figure B.1 – Dependent reset time determination 30 Table – Multiplier factor on operated time assigned error 18 Table – Multiplier factor on reset time assigned error 19 Table – Test points for overcurrent elements 23 Table – Test points for undercurrent elements 23 Table – Test points for overcurrent elements 24 Table – Test points for undercurrent elements 24 Table – Recommended values for the test 26 Table A.1 – Constants for dependent time operating and reset characteristics 29 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © IEC:2009 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION MEASURING RELAYS AND PROTECTION EQUIPEMENT – Part 151: Functional requirements for over/under current protection FOREWORD 1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising all national electrotechnical committees (IEC National Committees) The object of IEC is to promote international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields To this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”) Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may participate in this preparatory work International, governmental and nongovernmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation IEC collaborates closely with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations 2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all interested IEC National Committees 3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National Committees in that sense While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any misinterpretation by any end user 4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications Any divergence between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter 5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any equipment declared to be in conformity with an IEC Publication 6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication 7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC Publications 8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication Use of the referenced publications is indispensable for the correct application of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of patent rights IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights International Standard IEC 60255-151 has been prepared by IEC technical committee 95: Measuring relays and protection equipment This first edition cancels and replaces IEC 60255-3, published in 1989 The text of this standard is based on the following documents: FDIS Report on voting 95/255/FDIS 95/258/RVD Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on voting indicated in the above table This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © IEC:2009 –4– –5– A list of all parts of the IEC 60255 series, published under the general title Measuring relays and protection equipment, can be found on the IEC website Future standards in this series will carry the new general title as cited above Titles of existing standards in this series will be updated at the time of the next edition The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be • • • • reconfirmed; withdrawn; replaced by a revised edition; or amended Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © IEC:2009 MEASURING RELAYS AND PROTECTION EQUIPEMENT – Part 151: Functional requirements for over/under current protection Scope and object This part of IEC 60255 specifies minimum requirements for over/under current relays This standard includes a specification of the protection function, measurement characteristics and time delay characteristics This part of IEC 60255 defines the influencing factors that affect the accuracy under steady state conditions and performance characteristics during dynamic conditions The test methodologies for verifying performance characteristics and accuracy are also included in this standard The over/under current functions covered by this standard are the following: IEEE/ANSI C37.2 Function Numbers IEC 61850-7-4 Logical nodes Instantaneous phase overcurrent protection 50 PIOC Time delayed phase overcurrent protection 51 PTOC Instantaneous earth fault protection 50N/50G PIOC Time delayed earth fault protection 51N/51G PTOC Negative sequence overcurrent or current unbalance protection 46 PTOC Phase undercurrent protection 37 PTUC Voltage-dependent overcurrent protection 51V PVOC This standard excludes thermal electrical relays as specified in IEC 60255-8 General requirements for measuring relays and protection equipment are specified in IEC 60255-1 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document For dated references, only the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies IEC 60050-447, International Electrotechnical Vocabulary – Part 447: Measuring relays IEC 60255-1, Measuring relays and protection equipment – Part 1: Common requirements Terms and definitions For the purposes of this document, the following terms and definitions apply 3.1 theoretical curve of time versus characteristic quantity curve which represents the relationship between the theoretical specified operate time and the characteristic quantity Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © IEC:2009 –6– –7– 3.2 curves of maximum and minimum limits of the operate time curves of the limiting errors on either side of the theoretical time versus characteristic quantity which identify the maximum and minimum operate times corresponding to each value of the characteristic quantity 3.3 setting value (start) of the characteristic quantity GS reference value used for the definition of the theoretical curve of time versus characteristic quantity 3.4 threshold value of the characteristic quantity GT lowest value and highest value for dependent time overcurrent and undercurrent relays, respectively, of the input quantity for which the relay is guaranteed to operate 3.5 start time duration of the time interval between the instant when the characteristic quantity of the measuring relay in reset condition is changed, under specified conditions, and the instant when the start signal asserts 3.6 operate time duration of the time interval between the instant when the characteristic quantity of the measuring relay in reset condition is changed, under specified conditions, and the instant when the relay operates [IEV 447-05-05] 3.7 disengaging time duration of the time interval between the instant a specified change is made in the value of input energizing quantity which will cause the relay to disengage and instant it disengages [IEV 447-05-10, modified] 3.8 reset time duration of the time interval between the instant when the characteristic quantity of the measuring relay in operate condition is changed, under specified conditions, and the instant when the relay resets [IEV 447-05-06] 3.9 overshoot time difference between the operate time of the relay at the specified value of the input energizing quantity and the maximum duration of the value of input energizing quantity which, when suddenly reduced (for the overcurrent relay)/increased (for the undercurrent relay) to a specified value below (for the overcurrent relay)/above(for the undercurrent relay) the setting value is insufficient to cause operation 3.10 time multiplier setting TMS setting which describes an adjustable factor that may be provided by a relay manufacturer which is applicable to the theoretical curve of time versus characteristic quantity Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © IEC:2009 60255-151 © IEC:2009 NOTE Its purpose is to allow adjustment of the relay operating times This adjustable TMS factor is usually expressed in “per unit” The preferred reference setting of TMS for declaration of relay characteristic is 1,0 3.11 threshold of independent time operation GD value of the characteristic quantity at which the relay operate time changes from dependent time operation to independent time operation 3.12 reset ratio disengaging ratio ratio between the point where the relay just ceases to start (start signal changes from ON to OFF) and the actual start current of the element NOTE It is usually defined as a percentage such that for an overcurrent element the reset ratio is less than 100 % and for an undercurrent element the reset ratio is greater than 100 % 3.13 transient overreach measure of the effect of the d.c component of a waveform on the start signal of the functional element Generally this d.c component will result in the relay reaching further than the setting should permit, or specifically in the terms of an overcurrent relay, starting at a value of a.c current below the set threshold 4.1 Specification of the function General The protection function with its inputs, outputs, measuring element, time delay characteristics and functional logic is shown in Figure The manufacturer shall provide the functional block diagram of the specific implementation IEC 1705/09 Figure – Simplified protection function block diagram 4.2 Input Energizing quantities / energizing quantities The input energizing quantities are the measuring signals, e.g currents and voltages (if required) Their ratings and relevant standards are specified in IEC 60255-1 Input energizing quantities can come with wires from current and voltage transformers or as a data packet over a communication port using an appropriate communication protocol (such as IEC 61850-9-2) Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted –8– 60255-151 © CEI:2009 milieu de la plage de réglage disponible Le réglage réel utiliser peut être calculé en utilisant la formule suivante: SAV = (SMAX – SMIN)X + S MIN où SAV est la valeur de réglage réelle utiliser pour l'essai; S MAX est la valeur de réglage maximale disponible; S MIN est la valeur de réglage minimale disponible; X est la valeur en pourcentage du point d'essai donnée dans la méthodologie d'essai (voir Tableaux 3, 4, et 6) Par exemple, pour le réglage du courant de fonctionnement du Tableau 5, si nous supposons que la plage de réglage disponible est de 0,1 A 4,0 A, les réglages réels de courant de fonctionnement utiliser seraient: 0,10 A; 2,05 A et 4,00 A Les paragraphes suivants se rapportent un courant nominal du relais et est dénommé I n 6.2 Détermination des erreurs en régime établi relatives la grandeur caractéristique 6.2.1 Précision de la valeur de réglage (démarrage) Afin de déterminer la précision de la valeur de réglage (G S ), il convient de faire varier lentement la grandeur caractéristique (amplitude) et de surveiller le fonctionnement de la sortie signal de démarrage de l’élément Pour une protection maximum de courant, la grandeur caractéristique doit être augmentée conformément aux critères ci-dessous: • La valeur initiale de la grandeur caractéristique doit être inférieure la valeur de réglage d'au moins fois la précision spécifiée de l'élément • L’amplitude des échelons en escalier doit être au moins 10 fois inférieure la précision spécifiée pour l'élément • La durée des échelons doit être comprise entre le double de la valeur spécifiée et fois celle-ci EXEMPLE Si la valeur de réglage est de A, la précision de ± 10 % et temps de démarrage de 20 ms, la valeur initiale est de 0,8 A, la hauteur de l'échelon de 0,01 A avec un temps compris entre 40 ms et 100 ms Pour une protection minimum de courant, la valeur de la grandeur caractéristique doit décrtre partir d'une valeur de réglage initiale supérieure la valeur de démarrage d'au moins deux fois la précision spécifiée de l'élément Le fonctionnement en échelon est analogue celui de la protection maximum de courant Il convient d'utiliser suffisamment de points d'essai pour évaluer la qualité de fonctionnement sur la totalité de la plage de réglage de l'élément, mais, au minimum, les 10 réglages suivants sont suggérés, avec une concentration vers les réglages de démarrage inférieurs où les erreurs sont relativement plus significatives: réglage minimal (ou % de la plage); 0,5 %; %; %; %; %; 10 %; 30 %; 60 %; réglage maximal (ou 100 % de la plage) Pour un relais maximum de courant, l'essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec les valeurs d'erreur maximales et moyennes de tous les essais , celles-ci servant la déclaration de précision Des vérifications supplémentaires doivent être effectuées la valeur de réglage maximale choisie pour s'assurer que le fonctionnement a lieu une valeur de courant proche de la limite de tenue thermique de courte durée (telle que 100 × le courant assigné) appliquée au relais Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted – 52 – – 53 – Pour un relais minimum de courant, l'essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec les valeurs d'erreur maximales et moyennes de tous les essais, celles-ci servant la déclaration de précision La précision de l’élément dépendant de la tension est essayée pour une valeur donnée de G S pour une caractéristique temps indépendant Le fabricant doit spécifier les valeurs choisies de G S La valeur des facteurs k1, k2, k3, k4 doit être indiquée Exemple de valeurs: • caractéristique telle qu’à la Figure 9: k1=0,25; k2=0,25; k3=1,0 • caractéristique telle qu’à la Figure 10: k1=1; k2=0,8; k3=0,8; k4=infini (fonction inhibée) ou réglage le plus grand possible La précision de l’élément dépendant de la tension est essayée pour les points suivants: • caractéristique telle qu’à la Figure 9: U/U N =0,8 × k2; k2; 0,5 × (k2+k3); k3; 1,1 × k3 • caractéristique telle qu’à la Figure 10: U/U N =0,8 ì k2; 1,1 ì k2 De faỗon déterminer la précision de l’élément temps dépendant de la tension, on varie lentement la grandeur caractéristique, G S , avec une tension fixe selon le point d’essai de la caractéristique de tension Le fonctionnement de la sortie démarrage de l’élément est surveillé La grandeur caractéristique est augmentée selon les critères suivants: • La valeur initiale de la grandeur caractéristique doit être inférieure la valeur de réglage d'au moins fois la précision spécifiée de l'élément • Les échelons doivent être au moins 10 fois inférieurs la précision spécifiée pour l'élément • La durée des échelons doit être comprise entre le double de la valeur spécifiée et fois celle-ci L’erreur de l’élément dépendant de la tension est alors calculộe de la faỗon suivante: G ì GS où G est la valeur de la grandeur caractéristique quand la sortie démarrage est activée; β est pris partir des Figures et 10 selon la tension appliquée U/U N Pour le calcul de l’erreur relative, G S est utilisée comme référence plutơt que β × G S de faỗon ộviter des valeurs augmentộes rộsultantes de faibles valeurs de β Chaque point d’essai doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec les valeurs d'erreur maximales et moyennes de tous les essais, celles-ci servant la déclaration de précision 6.2.2 Détermination du rapport de retour Afin de déterminer le rapport de retour, l'élément doit être forcé en fonctionnement et ensuite il convient de faire varier lentement la grandeur caractéristique, tout en surveillant la sortie de l'élément, sans retard intentionnel au retour Pour une protection maximum de courant, la grandeur caractéristique doit être diminuée conformément aux critères ci-dessous: • La valeur initiale de la grandeur caractéristique doit être supérieure la valeur de démarrage d'au moins fois la précision spécifiée de l'élément Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 60255-151 © CEI:2009 • Les échelons doivent être au moins 10 fois inférieurs la précision spécifiée pour l'élément • La durée des échelons doit être comprise entre le double de la valeur spécifiée et fois celle-ci Si le retour n'a pas lieu dans l'intervalle de temps, l'élément est considéré comme n'ayant pas de retour et la valeur de courant suivante, plus faible doit être utilisée EXEMPLE Si la valeur de réglage est de A, la précision de ± 10 % et le temps de dégagement de 20 ms, la valeur initiale est de 1,2 A, la hauteur de l'échelon de 0,01 A avec un temps compris entre 40 ms et 100 ms Pour une protection minimum de courant, la valeur de la grandeur caractéristique doit être augmentée d'une valeur de réglage initiale inférieure la valeur de démarrage d'au moins fois la précision spécifiée de l'élément Le fonctionnement en échelon est analogue celui de la protection maximum de courant Le rapport de retour doit être calculé comme suit: Rapport de retour (%) = (I retour/I démarrage) × 100 où I démarrage est la valeur de démarrage du courant et I retour est la valeur de retour du courant Il convient d'utiliser suffisamment de points d'essai pour évaluer la qualité de fonctionnement sur la totalité de la plage de réglage de l'élément, mais, au minimum, les dix réglages suivants sont suggérés, avec une concentration vers les réglages de démarrage inférieurs où les erreurs sont relativement plus significatives: réglage minimal (ou % de la plage); 0,5 %; %; %; %; %; 10 %; 30 %; 60 %; réglage maximal (ou 100 % de la plage) Pour un relais maximum de courant, l'essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec les valeurs minimales et moyennes de tous les essais, celles-ci servant la déclaration de précision Pour un relais minimum de courant, l'essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec les valeurs maximales et moyennes de tous les essais, celles-ci serviront la déclaration de précision 6.3 Détermination des erreurs en régime établi relatives aux temps de démarrage et de fonctionnement Afin de déterminer les erreurs en régime établi du temps de fonctionnement, le courant doit être appliqué au relais sans retard intentionnel et sans composante continue, et les contacts de sortie de démarrage et de fonctionnement de l'élément doivent être surveillés Le point de commutation de la valeur initiale d’essai la valeur finale doit se faire au passage zéro de la tension Les essais doivent être réalisés sur la base d’une seule phase Il convient d'utiliser suffisamment de points d'essai pour évaluer la performance sur la totalité de la plage de réglage de la temporisation ou du facteur multiplicateur, diverses valeurs de courant de fonctionnement, et dans toute l'étendue de mesure de la portion de la caractéristique temps dépendant L'essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec la valeur maximale et moyenne des cinq tentatives qui seront utilisées pour l'analyse Les temps enregistrés pour le contact de sortie de fonctionnement fourniront une mesure de la précision du temps de fonctionnement, alors que ceux enregistrés pour le contact de sortie de démarrage fourniront une mesure du temps de démarrage de l'élément Les points d'essai suivants sont suggérés, le Tableau relatif aux éléments maximum de courant et le Tableau relatif aux éléments minimum de courant Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted – 54 – – 55 – Tableau – Points d'essai pour les éléments maximum de courant Réglage du temps de fonctionnement ou du TMS Réglage du courant de fonctionnement Valeur initiale du courant d'essai Valeur finale du courant d'essai Minimum (0 %) Minimum (0 %) 1,2 × G T 50 % 50 % × GS Maximum (100 %) Maximum (100 %) × GS – – 10 × G S – – 20 × G S Tableau – Points d'essai pour les éléments minimum de courant Réglage du temps de fonctionnement ou du TMS Réglage du courant de fonctionnement Valeur initiale du courant d'essai Valeur finale du courant d'essai Minimum (0 %) Minimum (0 %) × GS 0,8 × G S 50 % 50 % × GS 0,4 × G S Maximum (100 %) Maximum (100 %) × GS 0,2 × G S – – × GS 0,1 × G S – – × GS NOTE Certains relais peuvent bloquer le fonctionnement de l'élément minimum de courant lorsque le courant injecté est égal zéro, ou inférieur un seuil donné Dans ces conditions, le nombre de cas d'essais de ce tableau utilisés sera réduit pour s'assurer que les essais ne sont effectués que lorsque l'élément minimum de courant reste activé 6.4 Détermination des erreurs en régime établi relatives au temps de retour Afin de déterminer les erreurs en régime établi du temps de retour, le courant doit être appliqué au relais pour entrner le fonctionnement de l'élément Avec le fonctionnement établi, le courant doit être appliqué au relais par pas, jusqu'à la valeur initiale du courant d'essai pendant une seconde, et ensuite jusqu'à la valeur finale, sans retard intentionnel et un contact de sortie approprié de l'élément doit être surveillé Si un contact de sortie n'est pas disponible, alors la procédure décrite dans l'Annexe B peut être appliquée pour déterminer le temps de retour du relais Il convient d'utiliser suffisamment de points d'essai pour évaluer la performance sur la totalité de la plage de réglage de la temporisation du temps de retour ou du facteur multiplicateur, diverses valeurs de courant de fonctionnement, et dans toute la plage de mesure de la portion de la caractéristique temps dépendant L’essai en chaque point doit être réitéré au moins fois, afin d'assurer la répétabilité des résultats, avec la valeur maximale et moyenne des cinq tentatives qui seront utilisées pour l'analyse Les temps enregistrés en surveillant le contact de démarrage fourniront une mesure du temps de dégagement de l'élément, tandis que d'autres signaux appropriés doivent être utilisés pour donner une mesure de la précision du temps de retour Les points d'essai suivants sont suggérés, voir le Tableau pour les éléments maximum de courant et le Tableau pour les éléments minimum de courant Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 Tableau – Points d'essai pour les éléments maximum de courant Réglage du temps de retour ou du TMS de retour Réglage du courant de fonctionnement Valeur initiale du courant d'essai Valeur finale du courant d'essai Minimum (0 %) Minimum (0 %) × GS 0,8 × G S 50 % 50 % × GS 0,4 × G S Maximum (100 %) Maximum (100 %) × GS 0,2 × G S – – × GS 0,1 × G S – – × GS NOTE La première colonne du présent tableau n'est pas applicable aux relais sans retard intentionnel au retour Tableau – Points d'essai pour les éléments minimum de courant Réglage du temps de retour ou du TMS de retour Réglage du courant de fonctionnement Valeur initiale du courant d'essai Valeur finale du courant d'essai Minimum (0 %) Minimum (0 %) 1,2 × G T 50 % 50 % × GS Maximum (100 %) Maximum (100 %) × GS – – 10 × G S – – 20 × G S NOTE La première colonne du présent tableau n'est pas applicable aux relais sans retard intentionnel au retour NOTE Certains relais peuvent bloquer le fonctionnement de l'élément minimum de courant lorsque le courant injecté est égal zéro, ou inférieur un seuil donné Dans ces conditions, le courant initial d'essai utilisé en colonne du présent tableau sera augmenté pour s'assurer que les essais ne sont effectués que lorsque l'élément minimum de courant reste activé 6.5 6.5.1 Détermination des performances en transitoires Généralités Les essais de performance en transitoires sont effectués aux conditions de référence, lorsque la valeur de réglage est G S = × I n 6.5.2 Dộpassement sur transitoire Cet essai est conỗu pour observer l'effet d'une composante apériodique sur la précision de la valeur de démarrage de l'élément Avec le réglage G S du relais fixé aux conditions de référence, le courant doit être appliquộ (sans dộcalage) en commenỗant 0,9 ì G S et en l'augmentant ensuite jusqu'au moment où le démarrage a lieu L'amplitude du courant doit ensuite être réduite de % et puis appliquée de nouveau au relais pour s'assurer que le démarrage de celui-ci ne se produit pas lorsqu'on fait crtre le courant, de A jusqu'à l'amplitude d'essai (courant de démarrage moins %) Un essai similaire peut également être effectué de telle manière qu'un échelon partant de A et allant jusqu'au courant d'essai plus %, entrne le fonctionnement L'amplitude du courant d'essai étant établie, il convient que les essais soient effectués avec une composante apériodique maximale présente et avec un rapport constant X/R jusqu'à 120 (les points d'essai privilégiés sont les rapports X/R de 10, 40 et 120) Une forme d'onde d'essai habituelle est présentée la Figure 11 pour une fréquence nominale de 50 Hz Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 – 56 – – 57 – Pendant les essais, le courant doit être augmenté par pas, de A jusqu'à l'amplitude du courant d'essai, sans retard intentionnel, et le fonctionnement du relais doit être surveillé pendant au moins la durée de la constante de temps de la forme d'onde de courant Si l'élément démarre son fonctionnement, l’essai doit être réitéré avec un réglage de G S plus élevé, jusqu'à ce que l'application de la composante apériodique n'entrne pas le démarrage du relais Pour une valeur de réglage donnée, cinq non-fonctionnements successifs indiquent que le point de stabilité de dépassement sur transitoire a été atteint Le dépassement sur transitoire chaque valeur de X/R est donné par: Dépassemen t sur transitoire (%) = ⎛ Réglage pour lequel aucun fonctionnement n'a lieu avec une forme d'onde décalée ⎜ Réglage pour lequel aucun fonctionne ment n'a lieu avec une forme d'onde non décalée ⎝ 0,05 0,1 ⎞ ⎠ − 1⎟ × 100 0,15 0,2 IEC 1715/09 Figure 11 – Forme d'onde d'essai habituelle relative au dépassement sur transitoire 6.5.3 Temps de dépassement Le temps de dépassement concerne les relais maximum de courant et n’est pas applicable aux relais minimum de courant Le relais étant réglé aux conditions de référence (valeur de réglage I n), le courant est appliqué d’une valeur initiale nulle une valeur de × G S et le temps de fonctionnement du relais doit être mesuré en considérant la valeur maximale parmi cinq tentatives Avec ce temps de fonctionnement connu, ce même courant de × G S doit être appliqué pendant une période de temps inférieure de ms par rapport au temps de fonctionnement maximum, et ensuite réduit zéro sans retard intentionnel Si le fonctionnement du relais a lieu, la période de temps pendant laquelle le courant est injecté doit être réduite d'encore ms, et l'essai effectué nouveau Le temps d'injection doit être encore diminué jusqu'à ce que cinq injections de courant successives ne fassent pas fonctionner le relais La différence de temps entre la période d'injection de courant et le temps de fonctionnement mesuré du relais est le temps de dépassement de celui-ci Pour un relais temps indépendant, un courant de × G S au lieu de × G S et un retard de 200 ms doivent être utilisés pour cet essai L’essai de temps de dépassement n’est pas demandé pour les relais instantanés Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 6.5.4 Réponse la variation de valeur temporelle de la grandeur caractéristique La forme d'onde d'essai de la grandeur caractéristique est donnée la Figure 12; elle représente une forme d'onde 50 Hz ou 60 Hz, modulée par une onde carrée, de telle manière que les changements d'amplitude de l'onde sinusoïdale aient lieu aux passages zéro IEC 1716/09 Figure 12 – Forme d'onde d'essai La fréquence de l'onde carrée de modulation ne doit pas être supérieure au dixième de la fréquence principale, de sorte que le comportement transitoire du relais n'affecte pas le temps de fonctionnement Les amplitudes G et G de la grandeur caractéristique sont toutes deux supérieures G S , valeur de réglage de celle-ci Les amplitudes sont choisies de sorte que le temps de fonctionnement du relais soit beaucoup plus grand que la période de l'onde carrée de modulation Dans les conditions ci-dessus, le temps de fonctionnement théorique T est: × T1 × T T0 = T1 + T2 (7) où: T1 est le temps de fonctionnement pour la grandeur caractéristique égale G ; est le temps de fonctionnement pour la grandeur caractéristique égale G T2 Les valeurs recommandées pour la variation de valeur temporelle de la grandeur caractéristique sont spécifiées au Tableau 7, où la fréquence de l'onde carrée de modulation est égale au dixième de la fréquence principale Avec des valeurs du Tableau 7, le temps de fonctionnement mesuré ne doit pas différer de T de plus de 15 % Tableau – Valeurs d'essai recommandées Courbe TMS G1 G2 T1 T2 T0 s s s A × GS × GS 10,03 4,28 6,00 B × GS × GS 13,50 3,38 5,40 C × GS × GS 26,67 3,33 5,93 D × GS × GS 3,80 1,69 2,34 E × GS × GS 7,03 1,31 2,21 F × GS × GS 9,52 1,30 2,28 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 – 58 – 7.1 – 59 – Exigences relatives la documentation Rapport d'essai de type Le rapport d'essai de type, relatif aux éléments fonctionnels décrits dans la présente norme, doit être conforme la CEI 60255-1 Au minimum, les points suivants doivent être consignés: • Matériel en essai: Cela inclue les détails concernant le matériel / la fonction en essai, ainsi que des détails spécifiques tels que le numéro de modèle, la version du logiciel qui doit être enregistrée dans le cas où cela est applicable • Matériels d’essai: nom du matériel, numéro de modèle, informations d’étalonnage • Le schéma synoptique fonctionnel montrant le fonctionnement conceptuel de l'élément, y compris l'interaction de tous les signaux binaires d'entrée et de sortie avec la fonction • Les détails de la grandeur d'alimentation d'entrée et le type de mesure utilisée par la fonction • Les détails des courbes caractéristiques / de fonctionnement disponibles pour les états de fonctionnement et de retour, qui ont été implémentées dans la fonction, de préférence au moyen d'une équation • La valeur de G T , dans le cas où des courbes temps dépendant sont implémentées • Les détails du comportement de la fonction pour des courants dépassant G D , et ses valeurs • Les détails de tous les réglages utilisés par la fonction, y compris k1, k2, k3 et k4 dans le cas des éléments dépendant de la tension • Les détails de tout algorithme spécifique implémenté pour améliorer l'applicabilité de cette fonction un réseau électrique réel et leurs déclarations de performance Dans le cas des algorithmes génériques utilisés par plusieurs fonctions, par exemple, supervision de transformateur de tension, il sera suffisant de décrire une fois le fonctionnement de l'algorithme dans la documentation utilisateur, mais son effet sur le fonctionnement de toutes les fonctions qu'il utilise doit être décrit • Méthode d'essai et réglages: Elle inclue les détails de la procédure d'essai utilisée, ainsi que les réglages qui sont appliqués l'équipement en essais pour faciliter ceux-ci Cela peut comprendre des réglages autres que ceux relatifs la fonction soumise aux essais Ceci permet la répétition des essais effectuer avec l'assurance que les mêmes conditions d'essai seront utilisées • Résultats des essais: Pour chaque cas d'essai décrit dans la méthode d'essai et réglages, il convient de consigner l'ensemble complet des résultats, ainsi qu'une référence au cas d'essai particulier Les déclarations de précision sont établies partir de ces résultats • Conclusions des essais: Basées sur les résultats des essais enregistrés, toutes les déclarations requises par l’Article de la présente norme doivent être clairement formulées Le cas échéant, il convient de comparer ces déclarations aux spécifications de performance contenues dans la présente norme, pour permettre de prendre les décisions individuelles de réussite / échec, ainsi qu'une décision globale de réussite / échec pour l'ensemble de la fonction 7.2 Documentation pour d'autres d'utilisateurs Certains utilisateurs ne souhaitent pas consulter l'ensemble de la documentation relative aux essais de type, mais ne veulent voir qu'une partie des informations qu'elle contient Dans ce but, au minimum, les points suivants doivent être consignés dans la documentation utilisateur généralement disponible, bien que celle-ci puisse ne pas être demandée dans un document unique: • Le schéma synoptique fonctionnel montrant le fonctionnement conceptuel de l'élément, y compris l'interaction de tous les signaux binaires d'entrée et de sortie avec la fonction Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 60255-151 © CEI:2009 • Les détails de la grandeur d'alimentation d'entrée et du type de mesure utilisé par la fonction • Les détails des courbes caractéristiques / de fonctionnement disponibles pour les états de fonctionnement et de retour, qui ont été implémentées dans la fonction, de préférence au moyen d'une équation • La valeur de G T , dans le cas où des courbes temps dépendant sont implémentées Les détails du comportement de la fonction pour des courants dépassant G D , et ses valeurs • • Les détails de tous les réglages utilisés par la fonction, y compris k1, k2, k3 et k4 dans le cas des éléments dépendant de la tension • Les détails de tout algorithme spécifique implémenté pour améliorer l'applicabilité de cette fonction un système d'alimentation réel et leurs déclarations de performance Dans le cas des algorithmes génériques utilisés par plusieurs fonctions, par exemple, supervision de transformateur de tension, il sera suffisant de décrire une fois le fonctionnement de l'algorithme dans la documentation utilisateur, mais son effet sur le fonctionnement de toutes les fonctions qu'il utilise doit être décrit • Toutes les déclarations requises par l’Article de la présente norme doivent être clairement formulées Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted – 60 – – 61 – Annexe A (normative) Constantes relatives aux caractéristiques de fonctionnement et de retour temps dépendant Le Tableau A.1 donne les constantes relatives aux caractéristiques de fonctionnement et de retour temps dépendant Tableau A.1 – Constantes relatives aux caractéristiques de fonctionnement et de retour temps dépendant Type de courbe a Temps de fonctionnement ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ k t (G ) = TMS ⎢ + c⎥ α ⎢⎛ G ⎞ ⎥ ⎟ −1 ⎢ ⎜⎜ ⎥ ⎟ ⎣⎢ ⎝ GS ⎠ ⎦⎥ α Temps de retour ⎛ ⎜ ⎜ tr t r (G ) = TMS ⎜ ⎜ ⎛ G ⎜ 1− ⎜ ⎜G ⎜ ⎝ S ⎝ Nom usuel ⎞ ⎟ ⎟ ⎟ α ⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎠ α k c s s A 0,14 0,02 a a Inverse B 13,5 a a Très inverse C 80 a a D 0,0515 0,1140 0,02 4,85 IEEE Modérément inverse E 19,61 0,491 21,6 IEEE - Très inverse F 28,2 0,1217 29,1 IEEE Extrêmement inverse tr s Extrêmement inverse Pour les courbes A, B et C, le fabricant doit déclarer si la caractéristique de retour temps dépendant est implémentée et fournir les informations appropriées Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 60255-151 © CEI:2009 Annexe B (informative) Détermination du temps de retour pour les relais ayant seulement une sortie de déclenchement B.1 Généralités Les relais de mesure et les équipements de protection ont différentes configurations de sortie Pour les équipements n'ayant qu'une sortie de déclenchement, la détermination du temps de retour temps dépendant peut être réalisée par de nombreuses méthodes différentes L’article suivant décrit un exemple de méthode d'essai B.2 Méthode d'essai La détermination du temps de retour pour les relais sans contact approprié peut être obtenue en utilisant la méthode suivante pour déterminer la précision du temps de retour Un courant double du réglage est appliqué au relais pendant une durée prédéterminée, de telle manière que l'unité ne fonctionnera pas, mais aura atteint 90 % de sa valeur de déclenchement Le courant est ensuite réduit instantanément une valeur prédéterminée inférieure au réglage, pendant un temps fixé Après ce temps écoulé, le courant est instantanément ramené au double de la valeur de réglage, jusqu'à ce que l’élément déclenche Le temps de déclenchement doit être déterminé en s'appuyant sur la valeur de l'intégrateur interne La Figure B.1 montre cela graphiquement La méthode d'essai est répétée, avec le courant appliqué réduit une valeur différente chaque fois Ceci génère d'une série de temps de déclenchement partir desquels les temps de retour peuvent être extrapolés et avec suffisamment de points, une courbe de temps de retour peut être tracée Grandeur d’alimentation Gs Signal de fonctionnement Valeur du compteur interne Réglage du temporisateur Retour du compteur interne Temps de déclenchement IEC 1717/09 Figure B.1 – Détermination du temps de retour temps dépendant Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted – 62 – – 63 – Bibliographie CEI 60044 (toutes les parties), Transformateurs de mesure CEI 60050-444, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Partie 444: Relais élémentaires CEI 60255-8, Relais électriques – Partie 8: Relais électriques thermiques CEI 61850 (toutes les parties), Réseaux et systèmes de communication dans les postes IEC 61850-7-4, Communication networks and systems in substations – Part 7-4: Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes (disponible uniquement en anglais) CEI Guide 107:2009, Compatibilité électromagnétique – Guide pour la rédaction des publications sur la compatibilité électromagnétique IEEE Std C37.2-1996, IEEE standard electrical power system device function numbers and contact designations (disponible uniquement en anglais) _ Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted 60255-151 © CEI:2009 Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted ELECTROTECHNICAL COMMISSION 3, rue de Varembé PO Box 131 CH-1211 Geneva 20 Switzerland Tel: + 41 22 919 02 11 Fax: + 41 22 919 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Copyrighted material licensed to Electricity of Vietnam by Thomson Scientific, Inc (www.techstreet.com) This copy downloaded on 2014-12-24 02:14:50 -0600 by authorized user Quach Lam No further reproduction or distribution is permitted INTERNATIONAL