Основна ідея, яка використана при розробці напрямленого діагностуючого захисту – сканування векторної діаграми лінійних напруг трифазної мережі та струму нульової послідовності, за допомогою вектора додаткового струму. Такий підхід дозволяє крім суттєвого підвищення чутливості захисту від замикань на землю (за рахунок зсунення робочої точки трансформатора струму нульової послідовності на більш круту ділянку характеристики намагнічування) вирішити ряд інших проблем пов’язаних з селективністю роботи захисту та прогнозуванням розвитку аварії, а саме:

- сканування векторної діаграми дає змогу визначати кут фази струму нульової послідовності відносно опорної напруги для забезпечення селективної роботи захисту;

- при використанні трьох реагуючих органів (реле типа РТЗ – 51) з опорною напругою, яка для кожного з них однозначно пов’язана з окремою фазою виникає можливість визначення ушкодженої фази на ушкодженому приєднанні;

- зближення векторів додаткового струму та струму нульової послідовності викликає збільшення величини додаткового струму на значення струму несиметрії нульової послідовності (вектори струмів знаходяться на одній прямій і спрямовані в один бік), що фіксується реагуючим органом і при достатньо малих уставках захисту може бути зафіксований дуже малий струм нульової послідовності, який має місце на ранній стадії розвитку аварії, за деякий час до того як відбудеться металеве (“глухе”) замикання фази на землю.

Сканування векторної діаграми відбувається за рахунок того, що на трансформатор струму нульової послідовності (у додаткову первинну обмотку) подається струм з частотою, яка відрізняється від промислової (у даному випадку fд = 47 Гц) відповідно кутова швидкість вектора додаткового струму відрізняється від кутової швидкості вектора струму нульової послідовності, і якщо тепер один з векторів прийняти умовно нерухомим, то інший буде рухатись по колу відносно першого з кутовою швидкістю яка дорівнюватиме різниці початкових швидкостей векторів.

Визначення пошкодженої фази проводиться шляхом поєднання у часі моментів спрацьовування реле струму нульової послідовності та реле опорної напруги. Опорна напруга обирається таким чином, що напрямок вектора опорної напруги співпадає з найвірогіднішим напрямком вектора струму нульової послідовності при даному виді пошкодження на захищаємому приєднанні. Найвірогідніший напрямок вектора струму нульової послідовності може визначатися як і за допомогою аналітичного розрахунку згідно з відомими параметрами електричної мережі з ізольованою нейтраллю так і за результатами аналізу статистичних даних (у випадку коли ведуться подібні вимірювання та статистика або використовується довідникова література з необхідними даними).

Опорна напруга також як і струм нульової послідовності сумується з напругою аналогічною за частотою та фазою додатковому струму. Отже при появі струму нульової послідовності (вектор якого в ідеалі співпадає за напрямком з вектором додаткової напруги) вектор додаткового струму у якийсь момент співпаде з вектором струму 3I0 та вектором опорної напруги, спричиив, тим самим, срацьовування відповідних реагуючих органів. Саме збіг у часі спрацьовування реле струму і напруги сигналізує про аварію на захищаємому об’єкті и призводить до роботи захисту .

У противному випадку (напрямок вектору опорної напруги не співпадає з напрямком вектора струму 3I0 ) реле струму і напруги срацьовуватимуть у різні моменти часу.