保护继电器是一种接收可视为设定值的输入，然后提供输出的智能装置。输入对象可以是电流、电压、电阻或温度。输出形式可能包括显示灯等视觉反馈和/或字母数字显示器、消息、控制警告、报警、关闭和打开电源。
如下图所示：
保护继电器可以是机电型的，也可以是电子/微处理器型的。机电继电器采用的技术已过时，这种继电器使用机械产品，并且需要经常校准以便将误差控制在允许的范围内。微处理器或电子继电器借助数字技术，提供快速、可靠、精确的可重复性输出。摒弃机电设计方式，使用电子或基于微处理器继电器具有多重好处：精度提高、功能增多、减少维护、节约空间、寿命长、成本低。
输入
继电器需要从系统获取信息以做出判定。采集输入的方式有多种。有些情况下，场内导线可以直接接入继电器另一些情况下，需借助其他设备将已测参数转化为继电器可以处理的形式。这些附加设备包括电流变压器、电压互感器、电压耦合器、电阻温度检测器(RTD)或其他装置。
输出
继电器给出确定结论的通信方式有好几种。一般而言，输入值超过设定范围时继电器将通过开关（继电器触点）操作予以提示，还可以通过仪表或LED等形式给出反馈通知。电子或微处理器继电器有此优势：可以与网络或PLC（可编程控制器）通信。
设置
许多保护继电器的设置都可以调整。中继器通过用户程序设置（接受级别）进行不同判定。继电器将输入对象与这些设定对比，给出相应结果。
过程
连接输入对象、设置好程序后，继电器将这些值与设定点做比较，再给出结论。可根据需求选择不同类型的继电器，实现不同功能。
例如，恒温器输出估测可按赐流程进行：输入对象为温度，保护继电器输入装置为温度感应器。用于设置温度（采集水平）。继电器衡量当前空气温度，并将之与设定点对比。输出信号可用于控制空调或锅炉等的启停，也可以用于恒温显示器可视指示。