当输入量（激励量）达到规定值时，使被控制量发生预定阶跃变化或使被控电路通、断状态发生变化的自动器件。由鉴别测量元件及输出元件组成。前者测量、鉴别输入量的变化、大小并确定继电器的动作，后者根据前者的逻辑判断结果输出相应的工作指令。当电气输入电路中激励量的变化达到规定要求时，在一个或多个电气输出电路中，发生预定阶跃变化的继电器，称为电气继电器。在规定条件下，当具有规定准确度的输入特性量达到动作值时，电气输出电路发生预定阶跃变化的电气继电器，称为量度继电器或测量继电器（特性量是表示量度继电器特征的电气量，它或与输入量相同，或由输入量构成）。在规定条件下，预定由高于动作值或低于释放值电气量激励的电气继电器，称为有或无继电器。继电器最初用于电报机上，后来也用于其他控制系统，20世纪初开始用于电力系统的保护装置。继电器的种类很多。按工作原理分有：电磁型、磁电型、感应型、电动力型、电动机型、电热型、整流型、压电型、舌簧型、极化型和晶体管型等；按工作电源分有：直流继电器和交流继电器；按输入量分有：电流继电器、电压继电器、功率继电器、差动继电器、阻抗继电器、压力继电器、瓦斯继电器、光继电器、频率继电器等；按动作时间特性分有：定时限（自定时限量度、他定时限量度）继电器和非定时限继电器；按用途分有：保护继电器、控制继电器和辅助继电器。保护继电器是反应被保护对象的异常或故障情况，按预定要求动作，发出警报信号或切除故障的继电器，可单独也可与其他继电器或元件相结合组成保护装置。控制继电器是用于控制操作电路或传递信息的一种有或无继电器，可单独也可与其他继电器或元件结合组成自动控制装置。辅助继电器是由另一继电器电气输出电路供给输入量的一种有或无继电器，如中间继电器、时间继电器、信号继电器等。电力系统中所用的保护继电器，主要是反应电力系统的运行异常状态或故障状态，按预定要求动作，发出警报信息或切除电力系统故障元件，使之退出运行的继电器。

其输入量、特性量为电流（电压）的量度继电器，分为过电流（电压）继电器和欠电流（电压）继电器。前者由于电流（电压）值增加达到整定值而动作，然后处于动后状态；后者由于电流（电压）值减少达到整定值而动作，然后处于释放状态。电流继电器有电磁型、感应型、整流型和晶体管型等，电压继电器有电磁型、晶体管型。电磁型电流（电压）继电器原理及结构如图1所示，当电流（电压）达到整定值时，铁芯将舌片吸合，继电器动作，触点闭合或断开，控制电路通断。晶体管型电流（电压）继电器由电压形成回路、整流滤波回路、比较回路、执行回路和输出回路组成。感应型过流继电器具有感应机构和电磁机构。感应机构如图2，输入电流产生的磁通分为、两部分。通过短路环，在其中产生感应电势E_d和感应电流I_d，感应电流I_d又产生磁通_d。此与合成磁通；与合成磁通，与的相位差为φ。、在铝圆盘中产生涡流，磁通与各自产生的涡流相互作用，产生旋转力矩。力矩的大小与电流的平方（I²）成比例。当输入电流达到动作值时，由专门机构（图中未标出）使继电器启动，铝圆盘亦开始转动，经一定时间，动触点与静触点接通。触点接通动作时限与电流成反比，称为反时限特性（他定时限特性）。电磁机构与电磁型继电器类似。在输入电流达到动作电流的10倍以上时，触点接通动作时限与特性量无关，为自定时限。电流（电压）继电器广泛用于小型电动机、变压器和配电线路的继电保护装置。

图1 电磁型电流（电压）继电器原理结构

图2 感应型过电流继电器原理结构

是方向继电器的一种。是以电压为基准输入量及电流为另一输入量，和以两输入量相量间夹角为特性量的量度继电器。用于电力系统方向性电流继电保护装置，有感应型、晶体管型和整流型等几种，后者应用日益广泛。输入量的方向和相位如图3所示，图中1、2为功率方向继电器，它以母线电压为基准输入量，当电流从母线流向线路时，电流输入量的方向规定为正方向。功率方向继电器的动作方式有两种：①电流输入量I_J与基准输入量U_J二相量间的夹角为锐角时，继电器动作；为钝角时不动作。动作方程为-90°＜arg tg（U_J/I_J）＜90°。②如反映相间短路，功率方向继电器所接入的电流I_J是故障电流，而接入电压U_J是其他两相的相间电压，继电器的动作方程为-90°-α＜arg tg（U_J/I_J）＜90°-α，α称为继电器的内角，一般取为45°或30°。

图3 功率方向继电器输入量的方向和相位

整流型功率方向继电器将相位比较转变为幅值比较。它通过电压形成回路，以电压变换器将U_J形成电压K_U·U_J，以电抗互感器将I_J形成电压K_I·I_J，于是K_U·U_J＝K_I·I_J·e^j。其中K_U、K_I为已知相量，φ_J为U_J、I_J的夹角，并形成电压相量A＝K_U·U_J＋K_I·I_J和B＝K_U·U_J-K_I·I_J。若幅值A＞B，说明K_U·U_J、K_I·I_J两相量间的夹角为锐角。反之，其夹角为钝角。这样，相量A、B的幅值比较（幅值比较回路如图4），可以代替由电压变换器及电抗互感器所形成的两个电压相量的相位比较。均衡电压式的执行元件，反应A、B整流后a、b两点的电压差而动作；循环电流式的执行元件，反应A、B整流后的电流差而动作。

图4 整流型功率方向继电器幅值比较回路

整流型功率方向继电器的执行元件，用极化继电器（图5）或晶体管零指示器。永久磁铁产生的磁通，由N极分成两部分1、分别经气隙δ₁及δ₂形成回路。正常时，δ₁＞δ₂，，舌片在-形成的磁力作用下，被吸向右侧，当工作线圈1通入电流I_J（正方向如图5），在磁隙中产生磁通。于是，气隙δ₁中的磁通为而气隙δ₂中的磁通为当工作线圈的电流为继电器的启动电流时，舌片被磁极吸向左侧，触点闭合。继电器启动后，工作电流减小，当时，舌片被吸向右侧，继电器返回。当工作线圈通入反方向的电流时，继电器不动作。

图5 极化继电器原理结构

反应被保护区内各侧电流相量差的量度继电器。反应被保护对象流入与流出电流相量差的为纵联差动继电器，用于较大容量的发电机、变压器和短距离送电线路的保护；反应并联支路同一端电流相量差的为横联差动继电器，用于发电机和平行线路的保护。差动继电器是输入量为电流相量的电流继电器，为了克服不平衡电流的影响，提高其灵敏度，它与普通电流继电器有所不同。在理想情况下，正常运行或保护区外短路时，流经纵联差动继电器的电流应为零，继电器不动作；实际上此电流并不为零，这个不为零的电流称为不平衡电流。不平衡电流有：①稳态情况下，由于两个电流互感器的励磁电流差形成的不平衡电流；②暂态过程中的不平衡电流，当保护区外发生短路时，因短路电流含有非周期分量，使电流互感器的励磁电流除稳态电流外，还含有大量的强制非周期分量和自由非周期分量，于是，在差动回路中形成很大的不平衡电流，且含有非周期分量；③变压器励磁涌流产生的不平衡电流。当变压器空载合闸时，若在电压为零的瞬间接通电路，因出现非周期分量的磁通，将引起变压器铁芯的严重饱和，励磁电流将剧烈增大，此电流称为变压器的励磁涌流，数值可达额定电流的6～8倍。这个电流只发生在变压器的一侧，因而形成不平衡电流。此外，电流互感器的计算变比与实际变比不同、两侧电流互感器型号不同、变压器原副边的连接组不同、调压分接头的变化等，也都会产生不平衡电流。减小不平衡电流的主要方法：①在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器（BLH）（图6），当输入电流具有非周期分量时，因电流使铁芯饱和，电流变化一周期，磁感应强度变化很小，使变流器二次侧的感应电流大为减小，限制了含有非周期分量的不平衡电流的影响。②为了进一步减小非周期分量不平衡电流的影响，采用带短路线圈的速饱和变流器，即加强型速饱和变流器。当原边绕组有周期分量电流通过时，短路线圈中的感应电势起去磁作用，相当于减少了原边绕组的匝数。当非周期分量电流通过原边绕组时，短路线圈不产生感应电势，即不起去磁作用。非周期分量电流产生的磁势仍使铁芯饱和，从而加强了对非周期分量不平衡电流的限制。③采用具有制动特性的差动继电器，能可靠地躲开外部故障时引起的不平衡电流。此外，还可采用具有二次谐波制动的差动继电器，可有效地防止励磁涌流的影响。

图6 在差动回路中接入速饱和中间变流器

具有电流和电压两个输入量，特性量为阻抗的量度继电器。它测量短路点到保护安装地点之间的阻抗（即距离），并与整定阻抗值相比较，决定继电器是否动作。分为单相式和多相式两种：①单相式只输入一个电压U_J和一个电流I_J，Z_J＝U_J/I_J，称为继电器的测量阻抗。它与系统一次侧的测量阻抗有下列关系：Z_J＝Z_d·（n_i/n_j）。式中n_i/n_j为电流互感器、电压互感器的变比。阻抗继电器的动作特性通常扩大为复数平面的一个圆。测量阻抗的末端落在圆内，继电器动作；落在圆外不动作；落在圆上刚好动作。按动作特性不同分为全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器、功率方向阻抗继电器、直线特性阻抗继电器等。继电器的动作都可以幅值比较或相位比较方式实现。阻抗继电器的构成方式及结果见表。②多相式阻抗继电器输入几个相的电压，优点是可以反应不同相别组合的相间或接地短路，其动作特性的分析比较复杂。阻抗继电器的构成方式及结果如表所示。

阻抗继电器的构成方式及结果