过载继电器是一种保护类低压电器，一般应用于电力系统中，常常与接触器一起配合使用，实现电机等电气设备的故障保护。据大概统计，全国每年烧毁的电机等电气设备的数量超过了二十万台，其中的一个主要原因就是过载继电器保护性能和可靠性的降低。目前国内外针对提高过载继电器保护性能的研究重点集中在保护方法的改进、加工工艺和材料性能的提高等方面，但随着过载继电器的使用，其各个部件的性能不断退化，性能状态变化的研究却很少提及，而这一点也很重要。因此对过载继电器保护特性状态变化进行实时监测研究，对过载继电器的性能作出评估也是一个重要的研究课题。本文对过载继电器热双系统工作过程中的能量转换原理进行了理论分析，确定了保护特性监测参数；以PIC单片机为核心，设计了实时监测的硬件和软件系统。硬件系统中完成了温度和应变的采集电路、时钟电路、显示电路、通信电路和电源保护电路等的设计；软件系统采用C语言进行编程，实现了数据采集、显示、存储等功能，同时利用RS232通信模块完成了上、下位机的通信设计，另外，还进行了硬件和软件方面的抗干扰设计研究；利用设计的系统，完成了对过载继电器不同试品和不同起始温度的不同位置以及不同整定电流倍数的实时监测试验，对试验结果和理论求解的结果进行了比较、分析，从中找出温度、应变以及它们之间的变化关系，为后期提高过载继电器的性能和可靠性奠定了基础。