随着计算机技术、通信技术、网络技术的发展，以太网技术在电力、工业自动化和过程自动化领域应用越来越广泛。现场设备网络化技术的研究与应用正在成为当前业界热点。我国低压断路器与国外同类产品相比整体性能偏低，尤其是其智能化和网络化方面存在许多技术难题，亟待研究与探索。 本文以低压断路器为研究对象，结合河北省自然科学基金项目“基于三层网络结构的新型智能断路器研究”（F2005000077）进行，重点研究了低压断路器网络化过程中遇到的三方面关键技术问题。 1．具有基2 按频率抽取（DIF）FFT优化算法的智能断路器研究以TI公司生产的DSP芯片TMS320F2812为核心处理器，在上海三意公司DSP开发板DSK（DSPStarter Kit）上，通过扩展接口设计，组建了低压断路器的智能控制部分。即，以TMS320F2812DSP硬件资源为基础，通过软件编程实现了智能断路器中脱扣器的各种智能保护功能和电量检测功能。研究了基于快速傅立叶变换(FFT)算法的电网谐波分析技术， DSP芯片上的软件实现技术，及其在实际应用中算法结构复杂性和实现的难易程度，在智能断路器的控制芯片中设计并实现了基2按频率抽取（DIF）的FFT 算法，并对自适应调整采样率的软件同步采样算法做出改进，减小了采样误差，提高测量精确度。利用TMS320F2812的串行通信接口(SCI)和控制器局域网(CAN)模块，设计了基于CAN总线的多主通信接口，实现智能断路器装置远程数据采集和控制功能。 2．智能断路器网络互联的硬件/软件架构研究以ARM7 中LPC2294为硬件平台中心，集成网卡芯片、CAN总线驱动器功能，构建了支持TCP/IP-CAN 协议转换的嵌入式网关硬件体系结构，实现了以太网与CAN总线的硬件接口，成为接入Internet 对智能断路器进行远程控制和数据采集的支撑平台。在分析μC/OS-II 操作系统基础上，对其进行了合理的剪裁，并成功的嵌入到ARM 微处理器LPC2294 中，从而简化了应用系统软件的设计，提高了系统的稳定性、可靠性与实时性。根据智能断路器系统的需要，分析TCP/IP协议体系以及CAN总线数据特点，对两种协议进行裁剪，去掉实际应用中不需要的部分，并将精简后协议在资源有限的ARM 微处理器上实现，构成了可以将TCP/IP和CAN协议相互转换的新型TCP/IP-CAN协议栈。实现了现场总线与以太网之间的透明连接。 3．工控网网络性能分析与协议优化研究CAN现场总线属于设备层网络，位于三层工控网络体系结构的底层，是信息流的起点，它的实时性、确定性、准确性等方面的好坏直接影响了网络的整体性能。通过对其介质访问控制机制和非破坏性逐位仲裁法的分析与探讨，结合以太网和CAN总线数据传输特点，分别给出了CSMA/CD和CSMA/CA的时延数学模型，并进一步对两种网络的实时性和丢包率等网络性能参数进行了仿真，得出了一些重要结论。针对现场总线网络系统中，不同对象之间既有等级优先关系，又有平等相似关系的实际情况；提出了一种基于TDMA理念的CAN总线协议的改进方法，以保证系统中应用对象的不同实时性要求和彼此间性能的相对均衡关系。这种改进方法一定程度上减少了网络最大平均传输时延，当网络超载时，可保证同等级节点平均分配网络带宽。 论文对智能断路器软硬件实现方法、可靠的高精度信息采集和精确的选择性保护算法、现场总线技术、以太网技术等进行了研究，设计了网络互联的硬件/软件架构及嵌入式TCP/IP-CAN 协议栈，分析了并改进了CAN 协议的实时性，搭建了Internet/Intranet/Infranet 三层网络结构，实现了对低压断路器跨越现场总线网/以太网/互联网三层结构体系的智能管理。