IEC 60255-187-1:2021

Measuring relays and protection equipment - Part 187-1: Functional requirements for differential protection - Restrained and unrestrained differential protection of motors, generators and transformers

IEC 60255-187-1:2021 specifies the minimum requirements for functional and performance evaluation of (longitudinal) differential protection designed for the detection of faults in ac motors, generators and transformers. This document also defines how to document and publish performance test results. 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.
This document, together with IEC 60255-187-2 and IEC 60255-187-3, cancels and replaces IEC 60255-13. This document includes the following significant technical changes with respect to IEC 60255-13:
a) IEC 60255-13 has been significantly revised to follow the common structure of the functional standards for protection relays (IEC 60255-1xx series). IEC 60255-187-1 has been developed to address the restrained and unrestrained differential protection of motors, generators and transformers. The revisions include detailed description of the functions including the performance specification, testing and documentation requirements.
The contents of the corrigendum of April 2023 have been included in this copy.

Relais de mesure et dispositifs de protection - Partie 187-1: Exigences fonctionnelles pour la protection différentielle - Protection différentielle avec et sans caractéristique de retenue des moteurs, générateurs et transformateurs

IEC 60255-187-1:2021 spécifie les exigences minimales relatives à l'évaluation fonctionnelle et à l’évaluation de la performance de la protection différentielle (longitudinale) conçue pour la détection des défauts dans les moteurs à courant alternatif, les générateurs et les transformateurs. Le présent document définit également comment documenter et publier les résultats des essais de performance.Le présent document définit les facteurs d'influence qui affectent la précision en état stable et les caractéristiques de performance dans des conditions dynamiques. Les méthodologies d’essai permettant de vérifier les caractéristiques de performance et la précision sont également incluses dans le présent document.
Le présent document, ainsi que l’IEC 60255-187-2 et l’IEC 60255-187-3, annule et remplace l’IEC 60255-13. Le présent document inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'IEC 60255‑13:
a. L’IEC 60255-13 a été considérablement révisée pour suivre la structure commune des normes fonctionnelles pour les relais de protection (série IEC 60255-1xx). L’IEC 60255-187-1 a été développée pour traiter la protection différentielle avec et sans caractéristique de retenue des moteurs, générateurs et transformateurs. Les révisions comprennent une description détaillée des fonctions, y compris les spécifications de performance, les essais et les exigences en matière de documentation.
Le contenu du corrigendum d'avril 2023 a été pris en considération dans cet exemplaire.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 27-Jul-2021
• 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: 20-Aug-2021
• Completion Date: 28-Jul-2021

Relations

• Corrected By: IEC 60255-187-1:2021/COR1:2023 - Corrigendum 1 - Measuring relays and protection equipment - Part 187-1: Functional requirements for differential protection - Restrained and unrestrained differential protection of motors, generators and transformers
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60255-187-1 ®
Edition 1.0 2021-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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inside
Measuring relays and protection equipment –
Part 187-1: Functional requirements for differential protection – Restrained and
unrestrained differential protection of motors, generators and transformers

Relais de mesure et dispositifs de protection –
Partie 187-1: Exigences fonctionnelles pour la protection différentielle –
Protection différentielle avec et sans caractéristique de retenue des moteurs,
générateurs et transformateurs

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Protection différentielle avec et sans caractéristique de retenue des moteurs,
générateurs et transformateurs
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 29.120.70 ISBN 978-2-8322-4044-1
– 2 – IEC 60255-187-1:2021 © IEC 2021
CONTENTS
FOREWORD . 11
1 Scope . 13
2 Normative references . 14
3 Terms and definitions . 14
4 Specification of the function . 18
4.1 General . 18
4.2 Input energizing quantities/energizing quantities . 19
4.2.1 General . 19
4.2.2 Connections . 19
4.3 Binary input signals. 19
4.4 Functional logic . 22
4.4.1 General . 22
4.4.2 Phase biased differential protection . 22
4.4.3 Biased restricted earth fault protection . 24
4.4.4 Compensation of energizing quantities . 25
4.4.5 Additional restraint or blocking methods . 26
4.5 Binary output signals . 27
4.5.1 General . 27
4.5.2 Start (pick-up) signals . 27
4.5.3 Operate (trip) signals . 27
4.5.4 Other output signals . 27
4.6 Additional influencing functions and conditions . 27
4.6.1 General . 27
4.6.2 Operation during CT saturation . 28
4.6.3 Switch onto fault . 28
4.6.4 Energizing quantity failure (CT supervision) . 28
4.6.5 Off-nominal frequency operation . 28
4.6.6 Geomagnetically induced currents (GIC) . 28
5 Performance specification . 29
5.1 General . 29
5.2 Effective and operating ranges. 29
5.3 Steady state accuracy tests in the effective range . 29
5.3.1 General . 29
5.3.2 Test related to the declared thermal withstand current . 30
5.3.3 Basic characteristic accuracy . 30
5.3.4 Ratio compensation accuracy . 30
5.3.5 Phase (vector) compensation validity . 31
5.3.6 Zero sequence compensation validity . 31
5.3.7 Harmonic restraint basic accuracy . 31
5.3.8 Basic accuracy of time delay settings . 31
5.3.9 Disengage time. 31
5.4 Dynamic performance in operating range . 32
5.4.1 General . 32
5.4.2 Typical operate time . 32
5.4.3 Relay stability for external faults . 32
5.4.4 Relay behaviour for internal fault preceded by an external fault . 33
5.5 Stability during magnetizing inrush conditions . 33

5.6 Stability during overexcitation conditions . 33
5.7 Presence of harmonics on load . 33
5.8 Performance during saturation of current transformers . 33
5.9 Behaviour of differential protection with digital interface for the energizing
quantities . 34
6 Functional tests . 34
6.1 General . 34
6.2 Test related to the declared thermal withstand current . 35
6.3 Steady state accuracy tests in effective range . 35
6.3.1 General . 35
6.3.2 Basic characteristic accuracy . 37
6.3.3 Ratio (magnitude) compensation accuracy . 44
6.3.4 Phase (vector) compensation validity . 45
6.3.5 Zero sequence compensation validity . 47
6.3.6 Harmonic restraint basic accuracy test under steady state conditions at

nominal frequency . 50
6.3.7 Accuracy related to time delay setting . 52
6.3.8 Determination and reporting of the disengage time . 54
6.4 Dynamic performance tests . 55
6.4.1 General . 55
6.4.2 Operate time for double infeed network model (restrained operation) . 57
6.4.3 Operate time for double infeed network model (unrestrained operation) . 68
6.4.4 Operate time for radial single infeed network model (restrained
operation) . 73
6.4.5 Operate time for radial single infeed network model (unrestrained
operation) . 86
6.4.6 Reporting of typical operate time . 89
6.4.7 Stabil
...