1. 為完成繼電保護所擔負的任務，應該要求它能夠正確區(qū)分系統(tǒng)正常運行與發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)之間的差別，以實現(xiàn)保護。
圖1 正常運行情況
在電力系統(tǒng)正常運行時，每條線路上都流過由它供電的負荷電流 ，越靠近電源端的線路上的負荷電流越大。同時，各變電站母線上的電壓，一般都在額定電壓±5%-10%的范圍內變化，且靠近于電源端母線上的電壓較高。線路始端電壓與電流之間的相位角決定于由它供電的負荷的功率因數(shù)角和線路的參數(shù)。
由電壓與電流之間所代表的“測量阻抗”是在線路始端所感受到的、由負荷所反應出來的一個等效阻抗，其值一般很大。
圖2 d點三相短路情況
當系統(tǒng)發(fā)生故障時（如上圖所示），假定在線路b-c上發(fā)生了三相短路，則短路點的電壓 降低到零，從電源到短路點之間均將流過很大的短路電流 ，各變電站母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，距短路點越近時降低得越多。
設以 表示短路點到變電站b母線之間的阻抗，則母線上的殘余電壓應為
此時與之間的相位角就是的阻抗角，在線路始端的測量阻抗就是，此測量阻抗的大小正比于短路點到變電站b母線之間的距離。
2. 一般情況下，發(fā)生短路之后，總是伴隨著電流的增大、電壓降低、線路始端測量阻抗減小，以及電壓與電流之間相位角的變化。故利用正常運行與故障時這些基本參數(shù)的區(qū)別，便可以構成各種不同原理的繼電保護：
（1）反應于電流增大而動作的過電流保護；
（2）反應于電壓降低而動作的低電壓保護；
（3）反應于短路點到保護安裝地點之間的距離（或測量阻抗的減小）而動作的距離保護（或低阻抗保護）等。
電力系統(tǒng)中的任一電氣元件，在正常運行時，在某一瞬間，負荷電流總是從一側流入而從另一側流出。
圖 3 正常運行狀態(tài)
說明：如果統(tǒng)一規(guī)定電流的正方向都是從母線流向線路，則a-b兩側電流的大小相等，相位相差180度（圖中為實際方向）。
圖4點短路時的電流分布
說明：當線路a-b范圍以外的點短路時，由電源i所供給的短路電流將流過線路a-b，此時a-b兩側的電流仍然是大小相等相位相反，其特征與正常運行時一樣。
圖5點短路時的電流分布
說明：在線路a-b兩側的電流都是由母線流向線路，此時兩個電流的大小一般不相等，在理想情況下（兩側電勢同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等），兩個電流同相位。
要完成電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務，必須“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正常工作和故障三種運行狀態(tài)，“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。而要“區(qū)分和甄別”，必須尋找電力元件在這三種運行狀態(tài)下的可測參量（繼電保護主要測電氣量）的“差異”，提取和利用這些可測參量的“差異”，實現(xiàn)對正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分”。
3. 依據(jù)可測電氣量的不同差異，可以構成不同原理的繼電保護。
不同運行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：
（1）流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；
（2）元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；
（3）元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。
發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運行狀態(tài)的可測參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護原理。