IEC 60255-181:2019

Measuring relays and protection equipment - Part 181: Functional requirements for frequency protection

IEC 60255-181:2019 specifies the minimum requirements for functional and performance evaluation of frequency protection. This document also defines how to document and publish performance test results.
This document covers the functions based on frequency measurement or rate of change of frequency measurements. This document also covers frequency protection where additional blocking elements are used.
This document 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 document.

Relais de mesure et dispositifs de protection – Partie 181: Exigences fonctionnelles relatives aux protections de fréquence

IEC 60255-181:2019 spécifie les exigences minimales relatives à l'évaluation fonctionnelle et à l'évaluation de la performance des protections de fréquence. Le présent document définit également comment documenter et publier les résultats des essais de performance.
Le présent document couvre les fonctions basées sur la mesure de fréquence ou la mesure de la dérivée de fréquence. Il couvre également la protection de fréquence lorsque des éléments de blocage complémentaires sont utilisés.
Le présent document définit les facteurs d'influence qui affectent la précision dans des conditions de régime établi et les caractéristiques de performance dans des conditions dynamiques. Les méthodologies d'essai pour la vérification des caractéristiques de performance et de précision figurent également dans le présent document.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 26-Feb-2019
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.140.50 - Electroacoustics
• ICS: 29.120.70 - Relays
• Technical Committee: TC 95 - Measuring relays and protection equipment
• Drafting Committee: MT 4 - TC 95/MT 4
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 22-Feb-2019
• Completion Date: 27-Feb-2019

Standards Content (Sample)

IEC 60255-181 ®
Edition 1.0 2019-02
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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inside
Measuring relays and protection equipment –
Part 181: Functional requirements for frequency protection

Relais de mesure et dispositifs de protection –
Partie 181: Exigences fonctionnelles relatives aux protections de fréquence

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INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 29.120.70 ISBN 978-2-8322-6496-6

– 2 – IEC 60255-181:2019 © IEC 2019
CONTENTS
FOREWORD . 6
1 Scope . 8
2 Normative references . 9
3 Terms and definitions . 9
4 Specification of the function . 13
4.1 General . 13
4.2 Input energizing quantities / energizing quantities . 13
4.3 Binary input signals . 14
4.4 Functional logic . 14
4.4.1 Operating characteristics . 14
4.4.2 Reset characteristics . 17
4.5 Additional influencing functions/conditions . 18
4.5.1 General . 18
4.5.2 Specific characteristics for under/over frequency function . 18
4.5.3 Specific characteristics for rate of change of frequency (ROCOF)
function . 19
4.6 Binary output signals . 19
4.6.1 General . 19
4.6.2 Start (pick-up) signal . 19
4.6.3 Operate (trip) signal . 19
4.6.4 Other binary output signals . 19
5 Performance specification . 20
5.1 General . 20
5.2 Effective and operating ranges . 20
5.3 Accuracy related to the characteristic quantity . 21
5.4 Start time for under/over frequency function . 21
5.5 Start time for rate of change of frequency (ROCOF) function . 21
5.6 Accuracy related to the operate time delay setting . 22
5.7 Disengaging time . 22
5.8 Reset hysteresis and reset ratio . 22
5.9 Accuracy related to restraint/blocking elements . 23
5.10 Performance with harmonics . 23
5.11 Stability in case of sudden voltage change (phase shift and magnitude shift) . 23
5.12 Voltage input requirements . 23
6 Functional test methodology . 24
6.1 General . 24
6.2 Determination of steady state errors related to the characteristic quantity . 26
6.2.1 Accuracy of the start value . 26
6.2.2 Reset hysteresis or reset ratio determination . 32
6.3 Determination of the start time . 41
6.3.1 General . 41
6.3.2 Under/over frequency . 41
6.3.3 Rate of change of frequency . 47
6.4 Determination of the accuracy of the operate time delay . 50
6.4.1 General . 50
6.4.2 Description of test method . 50
6.4.3 Reporting of the operate time delay accuracy . 52

6.5 Determination of disengaging time . 53
6.5.1 General . 53
6.5.2 Under/over frequency . 53
6.5.3 Rate of change of frequency . 56
6.6 Performance with harmonics . 58
6.6.1 General . 58
6.6.2 Accuracy of the under/over frequency start value in the presence of
harmonics . 58
6.6.3 Accuracy of the ROCOF start value in the presence of harmonics . 63
6.7 Stability in the case of sudden voltage change (phase shift and magnitude
change) . 65
6.7.1 General . 65
6.7.2 Performance in case of voltage phase shift and magnitude change . 65
6.7.3 Performance in case of voltage magnitude drop and restoration . 68
7 Documentation requirements . 70
7.1 Type test report . 70
7.2 Other user documentation . 71
Annex A (normative) Test signal equation with constant frequency variation (df/dt) . 72
Annex B (normative) Calculation of mean, median and mode . 73
B.1 Mean . 73
B.2 Median . 73
B.3 Mode . 73
B.4 Example. 73
Annex C (informative) Example of frequency measurement and calculation . 74
C.1 Definitions. 74
C.2 Signal observation model . 74
C.3 General requirements on frequency measurement . 76
C.3.1 General requirements on freque
...