高压输电线路在线监测技术随着“智能电网”概念的提出逐渐普及,然而其现有的供电电源在实际应用中还存在许多问题。现有的光伏电池供电系统在长期雨雪天气无法提供稳定电能,且因天气影响造成光伏电池表面覆冰或积灰而降低效能。而其配备的蓄电池在寒冷天气存在寿命衰减问题。此外,现有的光纤供电系统主要缺点在于激光器寿命短且整套系统成本高昂,难以推广。为了解决上述供电方式存在的问题,引入无线电能传输技术为输电线路在线监测设备供电。本文以复合绝缘子内置多中继无线电能传输系统为研究方向,将多中继无线电能传输系统置入复合绝缘子内部,为在线监测设备提供稳定且持续的电能。为了解决传统无线电能传输系统中使用的利兹线谐振线圈因表面存在突起而易在高电压环境中引发尖端放电的问题,本文提出利用PCB自谐振线圈搭建自谐振多中继无线电能传输系统。本文从PCB自谐振线圈的结构入手,提出PCB自谐振线圈的等效电路模型,以分析其不同的谐振模式和电流在导体内部的分布情况。通过对PCB自谐振线圈的谐振参数进行分析计算,提出PCB自谐振线圈的优化设计方法,旨在提高谐振线圈的品质因数。本文所提的多中继无线电能传输系统工作在复合绝缘子内部,为了避免因复合绝缘子两端金属法兰对系统造成性能下降,本文针对金属法兰对多中继无线电能传输系统的影响作用展开研究。通过对金属法兰进行有限元仿真分析,建立其等效模型,从而分析对系统的影响,给出了在复合绝缘子内部安装多中继无线电能传输系统谐振线圈阵列的优化布局建议。最终,本文利用所提的优化设计方法制作出了品质因数高达167的PCB自谐振线圈,并用其搭建了具有11个谐振线圈、能量传输距离为1.1m,工作频率为1.67MHz的多中继无线电能传输系统样机。实测结果表明,本样机的交流-交流能量传输效率最高可达53.3%。通过优化复合绝缘子金属法兰与谐振线圈阵列的距离,本样机在60V输入电压下,系统的直流-直流输出功率约为3～6W,传输效率可达32%,满足实际使用需求。