电力系统发生故障时会引起电流的增加、电压的降低以及电流与电压间相位的变化，因此，电力系统中所采用的各种继电保护大多数是利用故障时物理量与正常运行时物理量的差别来构成的，例如，反映电流增大的过电流保护、反映电压降低(或升高)的低电压(或过电压)保护等。
继电保护原理结构方框图如图1所示。它由三部分组成，（1）测量部分——用来测量被保护设备输入的有关信号(电流、电压)等，并和已给定的整定值进行比较判断是否应该起动；（2）逻辑部分——根据测量部分各输出量的大小、性质及其组合或输出顺序，使保护装置按照一定的逻辑程序工作，并将信号传输给执行部分；（3）执行部分——根据逻辑部分传输的信号，后完成保护装置所负担的任务，给出跳闸或信号脉冲。
如图2所示为线路过电流保护基本原理示意图，用以说明继电保护的组成和基本原理。图2中，电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，即保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，当线路中通过大负荷电流时，继电器不动作；当被保护线路K点发生短路时，线路上的电流突然增大，电流互感器TA二次侧的电流也按变比相应增大，当通过电流继电器KA的电流大于其整定值时，继电器立即动作，触点闭合，接通逻辑电路中时间继电器KT的线圈回路，时间继电器起动并根据短路故障持续的时间作出保护动作的逻辑判断，时间继电器KT动作，其延时触点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和断路器QF的跳闸线圈回路，使断路器跳闸，切除短路故障。