机组的继电保护按照部颁SDJ6-83《继电保护和安全自动装置技术规程》有关规定，结合该抽水蓄能机组的具体要求进行配置。保护装置选用的是南京电力自动化设备总厂生产的WFBZ-01型微机继电保护装置。
发电电动机和变压器的相间短路保护，有关规程要求:对1MW以上的发电机，应装设纵联差动保护;对发电机-变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。该电站单机额定发电容量40MW，主接线采用变压器一线路组接线，发电电动机与主变压器间有断路器，故发电电动机采用一套纵差，主变压器采用一套纵差。抽水蓄能电站，发电电动机作为发电机和作为电动机运行时转向不同，定子相序需要切换，为避免TA二次侧相应切换，两台换相开关柜上各装设一组TA，其对应副边并联。发电机和主变压器两套纵差保护的保护区在发电电动机出口两台换相开关处重叠。
该电站发电电动机在水泵工况时采用半电压异步启动，主变压器低压侧绕组带中间抽头，其接线组为YN，d11-d9，因此在降压启动断路器上再加两组TA，分别用于发电电动机和主变压器在抽水工况降压启动过程中的纵差保护。用于主变差动的TA其接线上作了特殊处理，以保证电源相位一致，变化按降压时选择。差动保护引入电气制动开关辅助触点，当电气制动时，差动保护自动退出运行。保护瞬时动作于跳机组出口断路器、灭磁和停机。TA断线会引起差动保护误动，因此设置了TA断线闭锁环节。
该保护作为发电机一变压器组外部相间短路故障和发电机一变压器组主保护的后备。保护采用带电流记忆的复合电压启动过电流保护，保护由机端电压和中性点侧电流构成，电流元件带记忆，记忆时间可整定。出口分两段延时:第一时限跳主变高压侧断路器;第二时限跳机组出口断路器、灭磁和停机。
引入半压启动断路器接点，当半压启动时自动闭锁保护。引入发电和抽水断路器辅助接点，当在抽水或发电状态时自动切换电压相序。在机组启动和停机过程中，负序电压环节不能正确工作，因此当断路器断开时，自动解除负序电压环节，转换成过流保护，因为此时电压一般较低，已无必要用低电压来改善灵敏度。由于在抽水启动过程中，启动的电流较大，为防止误动，此电流的整定按躲过启动期间最大的电流(闭锁)来整定，低压也整定得较低，以免并网时不正确动作。
保护反映中性点TV二次侧3U0电压，瞬时动作于跳开机组出口断路器、灭磁和停机。
采用接于一相的电流继电器作为反应定子绕组对称过负荷的保护。保护带时限动作于信号。引入半压启动断路器接点，当半压启动时自动闭锁保护。
定子绕组过电压保护延时动作于跳开机组断路器、灭磁和停机。
采用测量转子对地导纳原理的灵敏度一致的转子一点接地保护。保护带时限动作于信号。
保护反应变压器低压侧TV电压和TA电流经延时t1发信号;t2动作于跳机组出口断路器、灭磁和停机。引入灭磁开关辅助接点，当灭磁开关误跳时，实现联跳。引入抽水断路器辅助接点，在断路器断开时闭锁联跳。为防止抽水启动时，从系统吸收P、Q，应闭锁。同时和失步保护一样，延时投入，延时时间考虑最长拉入同步的时间。
机组抽水运行时，如电源突然消失，若不采取停机关导叶或其它有效措施切断水流，机组便会很快减速到停机，并向反方向旋转，然后升速到对应于当时导叶开度的飞逸转速，对机组、高压输水管道非常危险，因此必需装设抽水工况的失电保护。低功率保护检测抽水时电机的输入功率，当其低于某一限值时保护动作于跳开机组断路器、灭磁和停机。同时引入球阀全关位置接点，保护在球阀全关时闭锁。
该保护的功能与低功率保护相同，它也只在抽水工况时投入作为低功率保护的后备。
此外，还有抽水工况失步保护、励磁变过电流保护和轴电流保护。总之溪口抽水蓄能电站自投入运行以来，电站监控保护系统运行稳定可靠，实现了综合效率达77%的良好经济效益。
