ある種のリレーは、線路内の故障点までの距離に応じて動作します。具体的には、リレーは故障点とリレーが設置されている点との間のインピーダンスに基づいて動作します。これらのリレーは距離リレーまたはインピーダンスリレーとして知られています。
距離リレーまたはインピーダンスリレーの動作原理は非常に単純です。電圧変換器からの電圧要素と、電流変換器からの電流要素があります。CTの二次電流によって偏向トルクが生成され、電圧変換器の電圧によって復元トルクが生成されます。
通常の運転条件下では、復元トルクは偏向トルクよりも大きいため、リレーは動作しません。しかし、障害条件下では、電流が非常に大きくなり、電圧が小さくなります。その結果、偏向トルクが復元トルクよりも大きくなり、リレーの動的部品が動き始め、最終的にリレーの接触が閉じます。したがって、明らかに距離リレーの動作または動作原理は、システムの電圧と電流の比に依存します。電圧と電流の比はインピーダンスであるため、距離リレーはまたインピーダンスリレーとしても知られています。
このようなリレーの動作は、予め定められた電圧対電流の比に依存します。この比はインピーダンスであり、リレーはこの電圧対電流の比が予め定められた値より小さくなったときにのみ動作します。つまり、線路のインピーダンスが予め定められたインピーダンス（電圧/電流）よりも小さくなったときにのみリレーが動作すると考えることができます。伝送線路のインピーダンスはその長さに比例するため、障害が予め定められた距離または線路の長さ内に発生した場合にのみ距離リレーが動作すると簡単に結論付けることができます。
主に二つの距離リレーの種類があります。
確定距離リレー。
時間距離リレー。
一つずつ説明しましょう。
これは単なるバランスビームリレーの一種です。ここでは、ビームが水平に配置され、中央でヒンジによって支持されています。ビームの一端は、線路に接続された電圧変換器から供給される電圧コイルの磁力によって下方に引き下げられます。もう一方の端は、線路に直列に接続された電流変換器から供給される電流コイルの磁力によって下方に引き下げられます。これら2つの下方力を生むトルクにより、ビームは均衡位置にとどまります。電圧コイルによるトルクは制約トルクとして働き、電流コイルによるトルクは偏向トルクとして働きます。
通常の運転条件下では、制約トルクは偏向トルクよりも大きいため、この距離リレーの接触は開いたままです。保護ゾーン内で何らかの障害が発生すると、フィーダーの電圧が低下し、同時に電流が増加します。電圧対電流の比、すなわちインピーダンスは予め定められた値以下になります。このような状況下では、電流コイルが電圧コイルよりも強くビームを引き、ビームが傾き、リレーの接触が閉じます。その結果、このインピーダンスリレーに関連付けられた回路遮断器がトリップします。
この遅延は、リレーから障害点までの距離に応じて自動的に動作時間を調整します。時間距離インピーダンスリレーは、電圧対電流の比だけでなく、この比の値にも応じて動作時間も変わります。つまり、
リレーは主に、ダブルワインドタイプの誘導過電流リレーのような電流駆動要素で構成されています。この要素のディスクを支えるスピンドルは、リレーコンタクトのブリッジングピースを支える第二のスピンドルに螺旋バネ連結によって接続されています。ブリッジは通常、保護すべき回路の電圧で励磁された電磁石の極面に保持されているアーマチュアによって開放位置に保たれます。
通常の運転条件下では、PTから供給されるアーマチュアの吸引力は、誘導要素によって生成される力よりも大きいので、リレーの接触は開いたままです。伝送線路で短絡障害が発生すると、誘導要素の電流が増えます。その後、誘導要素が回転を開始します。誘導要素の回転速度は、障害のレベル、すなわち誘導要素の電流量に依存します。ディスクの回転が進行するにつれて、螺旋バネ連結が巻き上げられ、バネの張力が十分に強くなると、アーマチュアが電圧励磁磁石の極面から引き離されます。
リレーが動作する前にディスクが移動する角度は、電圧励磁磁石の引き込み力に依存します。引き込み力が大きいほど、ディスクの移動距離も大きくなります。この磁石の引き込み力は線路電圧に依存します。線路電圧が大きいほど、引き込み力も大きくなり、ディスクの移動距離も長くなります。つまり、動作時間がVに比例します。
また、誘導要素の回転速度は、この要素の電流にほぼ比例します。したがって、動作時間は電流に反比例します。
したがって、リレーの動作時間は、
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