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电力系统继电保护的基本原理是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（如电流、电压、功率、频率等）的变化来构成继电保护动作。这些变化通常包括：
电流增大：在短路故障时，故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流会由负荷电流增大至远远超过负荷电流。
电压降低：当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值会下降，且越靠近短路点，电压越低。
电流与电压之间的相位角改变：正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，三相短路时，电流与电压之间的相位角由线路的阻抗角决定，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。
测量阻抗发生变化：测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。
此外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护、行波保护等。继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。
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