IEC 61869-13:2021

Instrument transformers - Part 13: Stand-alone merging unit (SAMU)

IEC 61869-13:2021 is a product standard and covers only additional requirements for stand-alone merging units (SAMUs) used for AC applications having rated frequencies from 15 Hz to 100 Hz. The digital output format specification is not covered by this document; it is standardized in IEC 61869-9 as an application of IEC 61850, which specifies the power utility communication architecture.
This document covers SAMUs having standardized analogue inputs (for example: 1 A, 5 A, 3,25 V / √3 or 100 V / √3) provided by instrument transformers compliant with relevant product standards (e.g. IEC 61869-2 to IEC 61869-5, IEC 61869-7, IEC 61869-8, IEC 61869-10, IEC 61869-11, IEC 60044-1 to IEC 60044-6, IEC 60185, IEC 60186, IEEE C57.13), and aims to convert them to the digital output compliant with IEC 61869-9. Other input and output types are outside the scope of this document. Appropriate SAMU functionality can be combined with switchgear controller functionality defined in IEC 62271-3 or other IED functionality defined in IEC 60255 (all parts).
Cyber security requirements are outside the scope of this document and are covered by the IEC 62351 series.
IEC 61869-13:2021 is to be used in conjunction with IEC 61869-9:2016, Digital interface for instrument transformers, and IEC 61869­6:2016, Additional general requirements for low-power instrument transformers, which, in turn, are based on IEC 61869-1:2007, General requirements.

Transformateurs de mesure - Partie 13: Concentrateur autonome (SAMU)

L'IEC 61869-13:2021 est une norme de produits et ne couvre que les exigences supplémentaires pour les concentrateurs autonomes (SAMU) utilisés pour les applications en courant continu avec une fréquence assignée comprise entre 15 Hz et 100 Hz. Le présent document ne spécifie pas le format de sortie numérique. Celui-ci est normalisé par l'IEC 61869-9, en tant qu'application de l'IEC 61850, qui spécifie l'architecture de communication des services publics d'électricité.
Le présent document couvre les SAMU dont les entrées analogiques sont normalisées (par exemple: 1 A, 5 A, 3,25 V / √3 ou 100 V / √3), fournies par des transformateurs de mesures conformes aux normes de produits pertinentes (par exemple IEC 61869-2 à IEC 61869-5, IEC 61869-7, IEC 61869-8, IEC 61869-10, IEC 61869-11, IEC 60044-1 à IEC 60044-6, IEC 60185, IEC 60186, IEEE C57.13), et vise à les convertir en sortie numérique conforme à l'IEC 61869-9. Les autres types d'entrées et de sorties sont hors du domaine d'application du présent document. La fonctionnalité SAMU adaptée peut être combinée à un appareillage de commande de distribution, défini dans l'IEC 62271-3, ou à d'autres fonctionnalités d'IED définies dans l'IEC 60255 (toutes les parties).
Les exigences en matière de cybersécurité sont hors du domaine d'application du présent document et sont couvertes par la série IEC 62351.
L'IEC 61869-13:2021 doit être lue conjointement avec l'IEC 61869-9:2016, Interface numérique des transformateurs de mesure, et l'IEC 61869­6:2016, Exigences générales supplémentaires concernant les transformateurs de mesure de faible puissance, qui sont elles-mêmes fondées sur l'IEC 61869-1:2007, Exigences générales.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 02-Feb-2021
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• Technical Committee: TC 38 - Instrument Transformers
• Drafting Committee: WG 37 - TC 38/WG 37
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Completion Date: 03-Feb-2021

Standards Content (Sample)

IEC 61869-13 ®
Edition 1.0 2021-02
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Instrument transformers –
Part 13: Stand-alone merging unit (SAMU)

Transformateurs de mesure –
Partie 13: Concentrateur autonome (SAMU)

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IEC 61869-13 ®
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INTERNATIONALE
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Instrument transformers –
Part 13: Stand-alone merging unit (SAMU)

Transformateurs de mesure –
Partie 13: Concentrateur autonome (SAMU)

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 17.220.20 ISBN 978-2-8322-9284-6

– 2 – IEC 61869-13:2021 © IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms and definitions . 11
4 Normal and special service conditions . 14
5 Ratings . 15
6 Design and construction . 23
7 Tests . 32
8 Rules for transport, storage, erection, operation and maintenance . 49
9 Safety . 49
Annex 13A (informative) Measurement chain accuracy class considerations . 50
Annex 13B (informative) Measurement examples of switching and lightning surge
voltage in gas-insulated switchgear . 52
Annex 13C (normative) Low-power instrument transformer inputs . 63
Bibliography . 67

Figure 1301 – Stand-alone merging unit (functional concept example) . 7
Figure 1302 – Stand-alone merging unit application example . 7
Figure 1303 – Illustration of the SAMU position in relation to other devices and
standards in the functional chain . 8
Figure 1304 – Specified input current time constant T . 13
I
Figure 1305 – Dynamic range concept example . 19
Figure 604 (modified) – Examples of subassembly subjected to EMC tests – Usual
structure used in HV AIS applications . 34
Figure 1306 – Gradual shutdown – Startup test . 38
Figure 1307 – C-O-C-O duty cycle . 39
Figure 13A.1 – SAMU application example . 50
Figure 13B.1 – Constructional example of GIS with typical surge voltage sources. 52
Figure 13B.2 – Measured 550 kV GIS construction . 53
Figure 13B.3 – Measurement results showing a switching surge peak voltage
magnitude caused by the DS operation in Figure 13B.2 . 54
Figure 13B.4 – Measured 275 kV GIS construction . 55
Figure 13B.5 – Switching and lightning surge voltage waveforms . 56
Figure 13B.6 – Switching surge voltage measurement setup on a 550 kV GIS
with/without an insulating flange surge absorber . 57
Figure 13B.7 – Switching surge voltage measurement results when the DS was
operated with/without the surge absorber . 58
Figure 13B.8 – CT secondary circuit configuration for the 500 kV GIS . 59
Figure 13B.9 – DS control circuit configuration for the 500 kV GIS test . 59
Figure 13B.10 – Waveforms of switching surge voltage at measured point I (see
Table 13B.3) . 60
Figure 13B.11 – Block diagram of the electronic VT with amplifier tested in the 500 kV
GIS system . 61

Figure 13B.12 – Lightning surge voltage as a function of surge absorbing capacitor value . 61
Figure 13B.13 – Lightning surge voltage as a function of coaxial cable length . 62

Table 1301 – Insulation requirements for analogue inputs . 16
Table 1302 – Measuring accuracy class 0,05 . 17
Table 1303 – Limits of current error and phase error for SAMU measuring accuracy
current channels . 18
Table 1304 – Limits of current errors for SAMU TPM class rated protection accuracy
current channels . 20
Table 1305 – Limits of voltage error and phase error for SAMU voltage channels . 21
Table 1306 – SAMU TCTR class settings . 23
Table 1307 – SAMU TVTR class settings . 23
Table 1308 – Immunity requirements and tests . 24
Table 1309 – Acceptance criteria for EMC immunity tests . 25
Table 1310 – Radiated emissions tests . 27
Table 1311 – Conducted emissions tests . 27
Table 1312 – SAMU rating plate markings . 28
Table 1313 – Ratings defined in accordance with IEC 61850-7-4 . 32
Table 10 – List of tests. 33
Table 1314 – Dry-heat test – Operational . 44
Table 1315 – Cold test – Operational . 44
Table 1316 – Dry-heat test at maximum storage temperature . 45
Table 1317 – Cold test at minimum storage temperature . 45
Table 1318 – Change of temperature (Cyclic temperature test) . 46
Table 1319 – Damp heat steady state test . 47
Table 1320 – Cyclic temperature with humidity test . 48
Table 13A.1 – Combined accuracy class table . 50
Table 13B.1 – Measurement results showing switching and lightning surge voltage
recorded for the setup in Figure 13B.4 . 55
Table 13B.2 – Measurement results of switching surge voltage on CT secondary circuit . 59
Table 13B.3 – Measurement results showing the switching surge voltage coupling to
the DS control circuit . 59
Table 13C.1 – ITRat setting units . 65
Table 13C.2 – SAMU rating plate marking modifications . 65

– 4 – IEC 61869-13:2021 © IEC 2021
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
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INSTRUMENT TRANSFORMERS –
Part 13: Stand
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