差動保護是根據(jù)被保護區(qū)域內(nèi)的電流變化差額而動作的。它廣泛用來保護大容量的電力變壓器、變電所母線、高壓電動機等。如右圖所示是電力變壓器的差動保護原理圖。
電流互感器ta1和ta2之間的區(qū)域就是差動保護區(qū)，當保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時，即變壓器內(nèi)部（如dl點），電流繼電器ka中將產(chǎn)生較大的啟動電流使保護裝置動作，而當保護區(qū)外短路時，即變壓器外部如（d2點），電流繼電器中只流過一較小的不平穩(wěn)電流，保護裝置不會動作。
所謂變壓器的縱聯(lián)差動保護，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進行比較而構(gòu)成的保護?？v聯(lián)差動保護裝置，一般用來保護變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內(nèi)部故障，通常只作后備保護。
縱聯(lián)差動保護裝置由變壓器兩側(cè)的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯(lián)形成環(huán)路，電流繼電器并接在環(huán)路上。因此，電流繼電器的電流等于兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流之差。在正常情況下或保護范圍外發(fā)生故障時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相同，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護作用。
變壓器縱差保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，變壓器縱差保護的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護區(qū)（縱差保護區(qū)為電流互感器ta1、ta2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護不動作。但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。