IEC 62689-2:2016

Current and voltage sensors or detectors, to be used for fault passage indication purposes - Part 2: System aspects

IEC 62689-2:2016 describes electric phenomena and electric system behaviour during faults, according to the most widely diffused distribution system architecture and to fault typologies, to define the functional requirements for fault passage indicators (FPI) and distribution substation units (DSU) (including their current and/or voltage sensors), which are, respectively, a device or a device/combination of devices and/or of functions able to detect faults and provide indications about their localization. By localization of the fault is meant the fault position with respect to the FPI/DSU installation point on the network (upstream or downstream from the FPI/DSU's location) or the direction of the fault current flowing through the FPI itself. The fault localization may be obtained
- directly from the FPI/DSU, or
- from a central system using information from more FPIs or DSUs, considering the features and the operating conditions of the electric system where the FPIs/DSUs are installed. This part of IEC 62689 is therefore aimed at helping users in the appropriate choice of FPIs/DSUs (or of a system based on FPI/DSU information) properly operating in their networks, considering adopted solutions and operation rules (defined by tradition and/or depending on possible constraints concerning continuity and quality of voltage supply defined by a national regulator), and also taking into account complexity of the apparatus and consequent cost. This part of IEC 62689 is mainly focused on system behaviour during faults, which is the "core" of FPI/DSU fault detection capability classes described in IEC 62689-1, where all requirements are specified in detail.

Capteurs ou détecteurs de courant et de tension, à utiliser pour indiquer le passage d'un courant de défaut - Partie 2: Aspects systèmes

L'IEC 62689-2:2016 décrit les phénomènes électriques et le comportement de réseaux électriques en présence de défauts, selon l'architecture de système de distribution la plus diffusée et les typologies de défauts. Il définit les exigences fonctionnelles pour les indicateurs de passage de courant de défaut (FPI) et les unités de poste de distribution (DSU) (y compris pour leurs capteurs de courant et/ou de tension) qui sont respectivement matérialisés par un dispositif ou un dispositif/une combinaison de dispositifs et/ou de fonctions pouvant détecter des défauts et les localiser. La localisation d'un défaut est définie par la position du défaut par rapport au point d'installation des FPI/DSU sur le réseau (en amont ou en aval de l'emplacement des FPI/DSU) ou la direction du courant de défaut qui traverse le FPI. La localisation du défaut peut être obtenue:
- directement depuis le FPI/la DSU, ou
- depuis un système central, à l'aide des informations d'autres FPI ou DSU,
en tenant compte des fonctionnalités et des conditions d'exploitation du réseau électrique sur lequel les FPI/DSU sont installés. Par conséquent, l'objectif de la présente partie de l'IEC 62689 est d'aider les utilisateurs à bien choisir leur FPI/DSU (ou un système utilisant des informations de FPI/DSU) pour une exploitation optimale sur leurs réseaux, en prenant en considération les solutions adoptées et les règles d'exploitation (définies par la coutume et/ou en fonction des éventuelles contraintes relatives à la continuité et la qualité de la tension d'alimentation définies par l'organisme national de règlementation), sans oublier la complexité et le coût de l'appareil. Dans la présente partie de l'IEC 62689, le premier "niveau" de classification FPI/DSU est défini, d'après le comportement du réseau en présence de défauts. La classification FPI/DSU est développée de manière exhaustive dans l'IEC 62689-1, dans laquelle toutes les exigences sont définies.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 12-May-2016
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• Technical Committee: TC 38 - Instrument Transformers
• Drafting Committee: WG 46 - TC 38/WG 46
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Jun-2016
• Completion Date: 13-May-2016

Standards Content (Sample)

IEC 62689-2 ®
Edition 1.0 2016-05
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Current and voltage sensors or detectors, to be used for fault passage
indication purposes –
Part 2: System aspects
Capteurs ou détecteurs de courant et de tension, à utiliser pour indiquer
le passage d'un courant de défaut –
Partie 2: Aspects systèmes
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 l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur. Si vous avez des
questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez
les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence.

IEC Central Office Tel.: [phone]
3, rue de Varembé Fax: [phone]
CH-1211 Geneva 20 [e-mail]
Switzerland 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.

IEC Catalogue - webstore.iec.ch/catalogue Electropedia - www.electropedia.org
The stand-alone application for consulting the entire The world's leading online dictionary of electronic and
bibliographical information on IEC International Standards, electrical terms containing 20 000 terms and definitions in
Technical Specifications, Technical Reports and other English and French, with equivalent terms in 15 additional
documents. Available for PC, Mac OS, Android Tablets and languages. Also known as the International Electrotechnical
iPad. Vocabulary (IEV) online.

IEC publications search - www.iec.ch/searchpub IEC Glossary - std.iec.ch/glossary
The advanced search enables to find IEC publications by a 65 000 electrotechnical terminology entries in English and
variety of criteria (reference number, text, technical French extracted from the Terms and Definitions clause of
committee,…). It also gives information on projects, replaced IEC publications issued since 2002. Some entries have been
and withdrawn publications. collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and

CISPR.
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished
Stay up to date on all new IEC publications. Just Published IEC Customer Service Centre - webstore.iec.ch/csc
details all new publications released. Available online and If you wish to give us your feedback on this publication or
also once a month by email. need further assistance, please contact the Customer Service
Centre: [e-mail].
A propos de l'IEC
La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications IEC
Le contenu technique des publications IEC est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la
plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.

Catalogue IEC - webstore.iec.ch/catalogue Electropedia - www.electropedia.org
Application autonome pour consulter tous les renseignements
Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et
bibliographiques sur les Normes internationales,
électriques. Il contient 20 000 termes et définitions en anglais
Spécifications techniques, Rapports techniques et autres
et en français, ainsi que les termes équivalents dans 15
documents de l'IEC. Disponible pour PC, Mac OS, tablettes
langues additionnelles. Egalement appelé Vocabulaire
Android et iPad.
Electrotechnique International (IEV) en ligne.

Recherche de publications IEC - www.iec.ch/searchpub
Glossaire IEC - std.iec.ch/glossary
65 000 entrées terminologiques électrotechniques, en anglais
La recherche avancée permet de trouver des publications IEC
en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, et en français, extraites des articles Termes et Définitions des
comité d’études,…). Elle donne aussi des informations sur les publications IEC parues depuis 2002. Plus certaines entrées
projets et les publications remplacées ou retirées. antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et

CISPR de l'IEC.
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished

Service Clients - webstore.iec.ch/csc
Restez informé sur les nouvelles publications IEC. Just
Published détaille les nouvelles publications parues. Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette
Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email. publication ou si vous avez des questions contactez-nous:
[e-mail].
IEC 62689-2 ®
Edition 1.0 2016-05
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Current and voltage sensors or detectors, to be used for fault passage

indication purposes –
Part 2: System aspects
Capteurs ou détecteurs de courant et de tension, à utiliser pour indiquer

le passage d'un courant de défaut –

Partie 2: Aspects systèmes
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 17.220.20 ISBN 978-2-8322-3385-6

– 2 – IEC 62689-2:2016 © IEC 2016
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms, definitions, abbreviations and symbols . 9
3.1 Terms and definitions related to neutral point treatment . 10
3.2 Abbreviations and symbols . 10
4 Choice of FPI/DSU requirements related to fault detection according to network
operation mode and fault type . 10
4.1 General . 10
4.2 FPIs/DSUs for isolated neutral system . 10
4.2.1 Earth fault detection . 10
4.2.2 Polyphase fault detection . 11
4.3 FPIs/DSUs for resonant earthed (neutral) system – arc-suppression-coil-
earth (neutral) system . 11
4.3.1 Earth fault detection . 11
4.3.2 Polyphase fault detection . 12
4.4 FPIs/DSUs for solidly earthed neutral systems (systems with low-impedance
earthed neutrals) . 12
4.5 FPIs/DSUs for impedance earthed neutral system (resistive impedance
earthed neutral system ) . 12
4.5.1 Earth fault detection . 12
4.5.2 Polyphase fault detection . 13
4.6 FPIs/DSUs for systems with high presence of DER . 13
4.7 Summary of FPI/DSU requirements with respect to fault detection according
to network operation mode and fault type . 13
5 Fault detecting principles according to network and fault type. 15
5.1 General . 15
5.2 Earth fault detection and neutral treatment. 18
5.2.1 General . 18
5.2.2 Earth fault detection in isolated neutral systems . 18
5.2.3 Earth fault detection in resonant earthed systems . 24
5.2.4 Overcurrent detection in absence or negligible presence of DER . 35
5.2.5 Overcurrent detection in presence of a large amount of DER
(significantly increasing short circuit current values) . 37
Annex A (informative) Example of a possible solution for fault detection through
FPIs/DSUs on closed loop feeder . 39
A.1 General . 39
A.2 Double bipole model . 39
A.3 Analysis of zero-sequence values in case of fault on a line out of the closed
loop . 40
A.4 Analysis in case of fault on the closed-loop . 42
A.5 Example of on-field application . 44
Annex B (informative) Example of fault detection coordination technique among
FPIs/DSUs and MV feeder protection relays . 45
B.1 Autonomous fault detection confirmation from FPIs/DSUs . 45

B.2 Fault detection confirmation from FPIs/DSUs through voltage
presence/absence detection . 48
Bibliography . 49

Figure 1 – General architecture of an FPI . 8
Figure 2 – General three-phase diagram of an earth fault in isolated neutral system . 16
Figure 3 – General three-phase diagram of an earth fault solidly earthed system
(example 2) . 17
Figure 4 – Isolated neutral system – detection of earth fault current direction from
FPI/DSU upstream from the fault location (fault downstream from the FPI’s/DSU’s
location) . 18
Figure 5 – Isolated neutral system – detection of earth fault current direction from
FPI/DSU downstream from the fault location (fault upstream from the FPI’s/DSU’s
location) . 19
Figure 6 – Isolated neutral system – vector diagrams related to Figure 4 and Figure 5 . 20
Figure 7 – Relationship between FPI/DSU regulated current threshold and earth fault
current in case of non-directional earth fault current detection. Fault downstream from
FPI/DSU A4-2 . 21
Figure 8 – Relationship between FPI/DSU regulated current threshold and earth fault
current in case of non-directional earth fault current detection. Fault downstream from
FPI/DSU A4-1 and upstream from FPI/DSU A4-2 . 22
Figure 9 – Relationship between FPI/DSU regulated current threshold and earth fault
current in case of non-directional earth fault current detection. Fault on MV busbar
(upstream from any FPI/DSU) . 23
Figure 10 – Pure resonant earthed system – detection of earth fault current direction
from FPI/DSU upstream from the fault location (fault downstream from the FPI’s/DSU’s
location) . 25
Figure 11 – Pure resonant earthed system – detection of earth fault current direction
from FPI/DSU downstream from the fault location (fault upstream from the FPI’s/DSU’s
location) .
...