差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。
变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。其接线方式，按回路电流法原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故障，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器，即：iJ＝ibp＝iI-iII=0。
如果内部故障，ZD点短路，流入继电器的电流等于短路点的总电流。即：iJ=ibp=iI2+iII2。当流入继电器的电流大查看开关位置显示及其电流表，确认主变跳闸，报调度，汇报初步现象。查看并记录光字牌，确认是主变差动保护。停止站内的所有工作票，观察其它剩下的主变有无过负荷，油温有无过高，派人到现场把其他主变的冷却器全部投入，加强对主变的巡视和监视中央信号屏的主变负荷情况和油温。主变过负荷，可向调度汇报，要求压负荷。如果是#1主变跳闸，则应该检查站用变是否自投成功，站用电是否正常，充电机是否正常工作。还应该合上其它三台主变的其中一台的变高和变中中性点接地刀闸。
在保证站内的其它设备不受事故影响其正常运行后，将主变及其三侧开关转换为检修，进行下列检查：
1）主变套管有无破裂放电现象；
2）在主变差动保护区内有无短路或放电现象；
3）差动保护接线、整定有无错误、电流互感器二次回路是否开路，旁路代主变开关时有无切换电流互感器二次回路；
4）向调度了解在跳闸的同时系统有无短路故障；
5）查看瓦斯继电器内有无气体，主变油位、油色、防爆装置有无异常。
检查结果确认差动保护动作正确，但不是变压器内部故障引起，而是差动范围内变压器外的短路故障引起，若故障点在高压侧，则在故障处理完毕，检查变压器无异常后，经调度同意可将主变重新投入运行；若故障点在中低压侧，则应进行绕组变形测试、取油样化验、测直流电阻、绝缘电阻等，确认变压器正常，且故障处理完毕后，还必须经过总工程师同意才能将变压器重新投入运行；
检查结果确认是差动保护误动作，在其它保护（重瓦斯、复合过流）正常的情况下，经调度员同意可将差动保护退出，恢复变压器运行。于动作电流，保护动作断路器跳闸。