距离保护和电流保护一样是反应输电线路一侧电气量变化的保护。在图2-2所示的电网中，将输电线路一侧的电压、电流加到阻抗继电器中，阻抗继电器反应的是它们的比值，称之为阻抗继电器的测量阻抗。
反应输电线路一侧电气量变化的保护一定要满足两个条件。首先，它必须区分正常运行和短路故障。其次，它应该能反应短路点的远近。正常运行时，加在阻抗继电器上的电压是额定电压，电流是负荷电流。阻抗继电器的测量阻抗是负荷阻抗。短路时，加在阻抗继电器上的电压是母线处的残压，电流是短路电流。阻抗继电器的测量阻抗是短路阻抗，。由于，，因而。所以，阻抗继电器的测量阻抗可以区分正常运行和短路故障。如果在K点发生金属性短路，短路点到保护安装处的阻抗为，流过保护的电流为，则保护安装处的电压为。阻抗继电器的测量阻抗是。这说明阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点到保护安装处的阻抗，也就是反应了短路点的远近。所以可以用它来构成反应一侧电气量的保护。
由于阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点的远近，也就是反应了短路点到保护安装处的距离，所以把以阻抗继电器为核心构成的反应输电线路一侧电气量变化的保护称做距离保护。
距离保护相对于电流保护来说，其突出的优点是受运行方式变化的影响小。距离保护第Ⅰ段只保护本线路的一部份，在保护范围内金属性短路时，一般在短路点到保护安装处之间没有其它分支电流，所以它的测量阻抗完全不受运行方式变化的影响。距离保护第Ⅱ、Ⅲ段其保护范围伸到相邻线路上，在相邻线路上发生短路时，由于在短路点和保护安装处之间可能存在分支电流，所以它们在一定程度上将受运行方式变化的影响。
由于阻抗继电器的测量阻抗可以反应短路点的远近，所以可以做成阶梯型时限特性，如图2-3所示。短路点越近，保护动作得越快；短路点越远，保护动作得越慢。第Ⅰ段按躲过本线路末端短路（本质上是躲过相邻元件出口短路）继电器的测量阻抗(也就是本线路阻抗)整定。它只能保护本线路的一部份，其动作时间是保护的固有动作时间（软件算法时间），不带专门的延时。第Ⅱ段应该可靠保护本线路的全长，它的保护范围将伸到相邻线路上，其定值一般按与相邻元件的瞬动段例如相邻线路的第Ⅰ段定值相配合整定。第Ⅲ段除作为本线路Ⅰ、Ⅱ段的后备外，也作为相邻元件保护的后备。所以它除了在本线路末端短路要有足够的灵敏度外，在相邻元件末端短路也应有足够的灵敏度，其定值一般按与相邻线路Ⅱ、Ⅲ段定值相配合并躲最小负荷阻抗整定。 在图2-4所示的系统中，线路上K点发生短路。保护安装处的相电压应该是短路点的该相电压与输电线路上该相的压降之和。输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。如果考虑到输电线路的正序阻抗等于负序阻抗，保护安装处相电压的计算公式为：
（2-8）
式中——相。A、B、C。
、、——流过保护的该相的正序、负序、零序电流。
、、——短路点到保护安装处的正、负、零序阻抗。
K——零序电流补偿系数。。为输电线路相间的互感阻抗。
——短路点的该相电压。
——输电线路上该相从短路点到保护安装处的压降。
保护安装处的相间电压可以认为是保护安装处的两个相电压之差。考虑到如（2-8）式所示的相电压的计算公式后，保护安装处相间电压的计算公式为：
（2-9）
式中——两相相间。、BC、CA。
——短路点的相间电压。
——两相电流差。
——输电线路上从短路点到保护安装处的两相压降之差。两相上的项相抵消。
（2-8）、（2-9）两式是短路时保护安装处电压计算的一般公式。 工作电压
极化电压
动作方程(2-10)
1.正方向故障
正向单相接地短路。以为例。
分析A相接地阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流。用图2-5（a）系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：
式中：
、、是正、负、零序电流分配系数。动作方程：
（2-11）
动作方程对应的动作特性是以（+）和两点的连线为直径的圆，如图2-6中圆1所示。该圆向第Ⅲ象限带有偏移。
2.反方向故障：
反向单相接地短路。以为例。
分析A相接地阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流：
（2-12）
(2-13)
式中的表达式如上式所示。其值在0.75到0.87之间。是保护正方向的等值阻抗。
将（2-12）和（2-13）两式代入动作方程(2-10)，并消去分子分母中的得：
动作方程对应的动作特性是以（+）和两点的连线为直径的圆，如图2-7所示。该圆向第Ⅰ象限上抛，远离了座标原点。
当反方向发生单相接地短路时，继电器的测量阻抗落在第Ⅲ象限。即使在反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻抗进入第Ⅱ象限也进入不了圆内。所以在反向发生单相接地短路时该继电器有良好的方向性。
