IEC 60255-121:2014

Measuring relays and protection equipment - Part 121: Functional requirements for distance protection

IEC 60255-121:2014 specifies minimum requirements for functional and performance evaluation of distance protection function typically used in, but not limited to, line applications for effectively earthed, three-phase power systems. This standard also defines how to document and publish performance tests. This standard covers distance protection function whose operating characteristic can be defined on an impedance plane and includes specification of the protection function, measurement characteristics, phase selection, directionality, starting and time delay characteristics. The test methodologies for verifying performance characteristics and accuracy are included in this standard. The standard defines the influencing factors that affect the accuracy under steady state conditions and performance characteristics during dynamic conditions. It also includes the instrument transformer requirements for the protection function. The general requirements for measuring relays and protection equipment are defined in IEC 60255-1.

Relais de mesure et dispositifs de protection - Partie 121: Exigences fonctionnelles pour protection de distance

L'IEC 60255-121:2014 spécifie les exigences minimales relatives à l'évaluation fonctionnelle et à l'évaluation des performances de la fonction de protection de distance typiquement utilisée, sans s'y limiter à des applications de lignes dans des systèmes électriques triphasés avec mise à la terre directe. La présente norme définit également comment documenter et éditer des essais de qualification. La présente norme couvre la fonction de protection de distance dont la caractéristique de fonctionnement peut être définie sur un plan d'impédance et inclut la spécification de la fonction de protection, les caractéristiques de mesure, la sélection de phase, la directionnalité, les caractéristiques de démarrage et de temporisation. Les méthodologies d'essai pour vérifier les caractéristiques de performance et de précision sont incluses dans la présente norme. La norme définit les facteurs d'influence qui affectent la précision dans des conditions de régime établi et les caractéristiques de performance pendant des conditions dynamiques. Pour la fonction de protection, elle inclut aussi les exigences relatives aux transformateurs de mesure. Les exigences générales relatives aux relais de mesure et aux équipements de protection sont définies dans la norme CEI 60255-1.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 06-Mar-2014
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• 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: 15-Feb-2014
• Completion Date: 07-Mar-2014

Standards Content (Sample)

IEC 60255-121 ®
Edition 1.0 2014-03
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Measuring relays and protection equipment –
Part 121: Functional requirements for distance protection

Relais de mesure et dispositifs de protection –
Partie 121: Exigences fonctionnelles pour protection de distance

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 more than 30 000 terms and
Technical Specifications, Technical Reports and other definitions in English and French, with equivalent terms in 14
documents. Available for PC, Mac OS, Android Tablets and additional languages. Also known as the International
iPad. Electrotechnical 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 More than 55 000 electrotechnical terminology entries in
variety of criteria (reference number, text, technical English and French extracted from the Terms and Definitions
committee,…). It also gives information on projects, replaced clause of IEC publications issued since 2002. Some entries
and withdrawn publications. have been 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 plus de 30 000 termes et définitions en
Spécifications techniques, Rapports techniques et autres
anglais et en français, ainsi que les termes équivalents dans
documents de l'IEC. Disponible pour PC, Mac OS, tablettes
14 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
Plus de 55 000 entrées terminologiques électrotechniques, en
La recherche avancée permet de trouver des publications IEC
en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, anglais et en français, extraites des articles Termes et
comité d’études,…). Elle donne aussi des informations sur les Définitions des publications IEC parues depuis 2002. Plus
projets et les publications remplacées ou retirées. certaines entrées 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 60255-121 ®
Edition 1.0 2014-03
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Measuring relays and protection equipment –

Part 121: Functional requirements for distance protection

Relais de mesure et dispositifs de protection –

Partie 121: Exigences fonctionnelles pour protection de distance

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX XG
ICS 29.120.70 ISBN 978-2-8322-1399-5

– 2 – IEC 60255-121:2014 © IEC 2014
CONTENTS
FOREWORD . 9
1 Scope . 11
2 Normative references . 11
3 Terms and definitions . 12
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 . 15
4.4.1 Faulted phase identification . 15
4.4.2 Directional signals . 15
4.4.3 Distance protection function characteristics . 15
4.4.4 Distance protection zone timers . 16
4.5 Binary output signals . 16
4.5.1 General . 16
4.5.2 Start (pickup) signals . 16
4.5.3 Operate signals . 17
4.5.4 Other binary output signals . 17
4.6 Additional influencing functions/conditions . 17
4.6.1 General . 17
4.6.2 Inrush current . 17
4.6.3 Switch onto fault/trip on reclose . 17
4.6.4 Voltage transformer (VT) signal failure (loss of voltage) . 17
4.6.5 Power swings . 18
4.6.6 Behavior during frequencies outside of the operating range . 18
5 Performance specifications . 18
5.1 General . 18
5.2 Effective and operating ranges . 18
5.3 Basic characteristic accuracy under steady state conditions . 19
5.3.1 General . 19
5.3.2 Determination of accuracy related to time delay setting . 19
5.3.3 Disengaging time . 20
5.4 Dynamic performance . 20
5.4.1 General . 20
5.4.2 Transient overreach (TO) . 20
5.4.3 Operate time and transient overreach (SIR diagrams) . 21
5.4.4 Operate time and transient overreach (CVT-SIR diagrams). . 21
5.4.5 Typical operate time . 21
5.5 Performance with harmonics . 22
5.5.1 General . 22
5.5.2 Steady-state harmonics tests . 23
5.5.3 Transient LC oscillation tests . 23
5.6 Performance during frequency deviation . 23
5.6.1 General . 23
5.6.2 Steady state testing during frequency deviation . 23
5.6.3 Transient testing during frequency deviation . 23
5.7 Double infeed tests . 24

5.7.1 General . 24
5.7.2 Single line, double infeed system . 24
5.7.3 Double line, double infeed system . 24
5.8 Instrument transformer (CT, VT and CVT) requirements . 25
5.8.1 General . 25
5.8.2 CT requirements . 25
6 Functional tests . 29
6.1 General . 29
6.2 Rated frequency characteristic accuracy tests . 29
6.2.1 General . 29
6.2.2 Basic characteristic accuracy under steady state conditions . 30
6.2.3 Basic directional accuracy under steady state conditions . 43
6.2.4 Determination of accuracy related to time delay setting . 48
6.2.5 Determination and reporting of the disengaging time . 48
6.3 Dynamic performance . 50
6.3.1 General . 50
6.3.2 Dynamic performance: operate time and transient overreach
(SIR diagrams) . 51
6.3.3 Dynamic performance: operate time and transient overreach
(CVT-SIR diagrams) . 61
6.3.4 Dynamic performance: transient overreach tests. 65
6.3.5 Dynamic performance: typical operate time . 69
6.4 Performance with harmonics . 74
6.4.1 Steady state harmonics tests . 74
6.4.2 Transient oscillation tests (network simulation L-C) . 75
6.5 Performance during off-nominal frequency . 82
6.5.1 Steady state frequency deviation tests . 82
6.5.2 Transient frequency deviation tests . 85
6.6 Double infeed tests . 90
6.6.1 Double infeed tests for single line .
...