传统的10kV以下工矿低压电网缺乏功能齐全的监测保护系统,发生电网故障将会造成重大经济损失甚至危及人身安全,不能满足大型工矿企业电气化、机械化的发展需要。根据大型工矿企业车间级低压电网的实际情况,结合现代微机监测保护理论研究的最新成果,设计了一种基于以太网通信、集微机保护功能与谐波监测于一体的智能化监测保护装置。对监测保护原理与算法作了详细的分析,重点分析了傅立叶算法,介绍了非周期衰减直流分量的滤除算法、用于谐波分析的余弦窗插值傅立叶算法等,并且创新性的提出了傅立叶频率测量新算法。基于傅立叶变换,经过严格的数学推导计算,得到相邻两周期相位差的余弦函数表达式,代入非同步采样下的傅立叶变换计算值,即可在不需要计算相位的情况下得到相邻两个周期相位差的准确值,从而得到真实的信号频率。此外,详细分析了反时限特性保护,考虑到传统反时限特性曲线中的指数运算十分复杂,不便于微机保护实现,本文提出了适合微机算法实现的反时限保护算法。采用微分方程建立导体发热的连续模型,全面反映了导体温升随电流变化的过程。在此基础上,经过严格的数学推导,建立了一种可以准确描述电气设备过载升温过程的离散算法模型,物理概念清晰并且易于实现。本文设计的微机监测保护装置,由LPC2292和DSPIC30F6015两款微处理器实现双处理器结构,分别实现人机接口与监测保护算法。上位机采用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,构建健壮、可靠和可扩展的软件系统。下位机采用前后台系统实现快速的保护算法。构建以太网通信的软硬件接口,将微型嵌入式TCP/IP协议栈uIP合理裁剪,实现MODBUS-TCP协议,通过工矿企业内部局域网即可访问现场低压电网监测保护装置,实现远程监视、控制以及保护动作参数的远程设置,无需深入生产现场,尤其适用于大型矿山生产企业的井下低压电网监测与保护。