智能电网的稳定运行离不开电气设备的状态检修,而对电气设备进行在线监测是进行状态检修的基础,通过传感器网络对电气设备进行在线监测存在高压侧传感器取电难的问题。为满足绝缘要求,已有的方法之一是采用无线电能传输的方式为传感器网络供电,传感器监测到的设备状态信息通过无线通信模块(ZigBee等)进行数据传输。这种方法虽然解决了传感器的供电和数据传输问题,但是无线通信模块发射的高频信号会潜在影响中压电气设备的保护控制部分,且由于无线通信模块是监测端的主要损耗而增大无线电能传输的功率。本文提出将无线电能传输复用技术应用于在线监测系统,实现无线电能与信号同步反向传输,为无线传感器数据传输提供了新的方式,对中压电气设备在线监测系统具有重要的应用价值。首先,提出了采用基于负载调制技术的无线电能传输复用技术,将高压侧的电气设备状态数据传输至低压侧,之后通过电力线载波通信技术将低压侧接收的数据传输到监控中心的系统方案。接着,对磁耦合谐振式无线电能传输系统进行建模与分析,针对系统的最大输出功率与传输效率往往不可兼得,提出了将最大功效积作为优化系统传输线圈的目标函数。另外,还建立了E类高频功率放大器与磁耦合结构的等效模型,对不同负载调制下对电路性能的影响进行了理论分析与仿真验证。还对周边金属物对系统的影响进行了分析。其次,为了较好的兼顾输出功率和传输效率,以最大功效积为目标函数,在有限尺寸空间下对PCB线圈进行优化设计。根据开关柜内部结构、高低压的绝缘距离、传感器功耗、数据传输速率等要求,确立了实验样机的关键指标,结合理论分析与仿真结果,对系统的硬件电路参数进行了设计。最后,基于上述的设计方法,制作了一台实验样机,对相关理论进行了实验验证,对样机进行了系统测试,测试结果显示在线监测系统运行稳定、可靠。基于无线电能传输复用技术的中压电气设备在线监测系统具有很好的推广应用价值。