水電廠機組及主變壓器的繼電保護與常規機組相比，大型水電機組及主變壓器的運行方式多變、運行工況的適應條件也比常規機組要多，因此在進行設計時需增加水泵啟動裝置、啟動母線和換相刀閘等一次設備，這樣在運行時可以根據運行工況有選擇處理故障元件，通常的做法是自動、快速的從電力系統中切除故障元件，從而將故障元件損壞程度和對整個運行系統的不良影響降到最低，最大限度地保證無故障部分能夠進行正常運行。

繼電保護就相當于水電機組及主變壓器內部結構中的開環自動控制設備，通過開關、斷路器、刀閘等一次設備，從被保護對象的相關輸入信號與事先確定的整定值進行比較，判斷出水電機組及主變壓器是否處于正常的運行狀態，或者是否有故障發生，然后進行相應的邏輯判斷，如果水電機組及主變壓器有故障發生，則繼電保護裝置開始發出指令，執行相關動作―――發出信號或者跳閘。

在水電機組及主變壓器中最常見的故障是內部的繞組對地短路、匝間短路或層間短路，以及外部端子引線單相短路和相間短路，這就對繼電保護裝置的靈敏度提出了很高的要求。