差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当发电机正常工作或区外故障时，将其看作理想发电机，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当发电机内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

环流电流差动保护依据进入和离开保护区的电流相等的原理工作，这些电流的任何差别就代表着保护区中出现故障。如果电流互感器s的连接如图所示，可以看出流过保护区的电流会引起二次绕组有环流电流，如果电流互感器的变比相同并具有相同的磁化特性，它们 就将产生相同的二次电流，因此零电流将流过继电器。假如在保护区内出现故障，来自电流互感器的输出之间就存在差值，这个电流差值流过继电器，使继电器动作。

作为保护装置，差动继电器由位于系统中两个不同位置的电流互感器提供反馈信息。差动继电器对电流进行比较，如果存在不同则表示受保护区域内有故障存在。这些装置常被用于保护发电机或电动机线圈。

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