无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术是指综合应用电工理论、电力电子技术、控制理论等,利用磁场、电场、微波等载体实现电能从电网或电池以非电气接触的方式传输至用电设备的技术,该技术可以有效地解决传统有线取电方式引起的设备灵活性受限和安全隐患问题。其中,磁耦合无线电能传输（Magnetic Coupling Wireless Power Transfer,MC-WPT）技术是目前WPT技术中的主流传输技术,发展比较成熟且应用最为广泛。然而,随着传输距离的提高,耦合系数降低,传统的两线圈结构MC-WPT系统的传输功率和传输效率会大幅度rans MC-WPT系统中引入中继线圈可以有效提高传输距离,能够在更远的传输距离上减少或避免因耦合系数降低而造成的传输功率和传输效率降低问题。根据中继线圈数量的多少,MC-WPT系统可分为单中继MC-WPT系统和多中继MC-WPT系统。随着智能电网和泛在电力物联网的建设和发展,高压输电线路上需要安装多种在线监测设备实时监控异常状态。多中继MC-WPT技术和感应取能技术的结合能够为在线监测设备提供稳定可靠的低压直流电源,MC-WPT系统的无电气连接特性保证了高压侧和低压侧之间的电气隔离,是目前最有前景和潜力的发展方向之一。对于多中继MC-WPT系统这类具有复杂交叉耦合的高阶系统而言,系统建模和分析过程冗余繁琐,求解系统能效方程的解析解十分困难,并且求解难度还会随着中继线圈数量的增加而显著提升。在多中继MC-WPT系统输出特性研究方面,考虑到实际工程应用需求,在不同应用场景下需要多中继MC-WPT系统具备相应的恒压或恒流输出特性。基于常用的建模和分析方法难以对多中继MC-WPT系统的感应电流和谐振频率形成一个清晰简洁的数学描述,在分析过程中往往还需要忽略一些系统参数,如交叉耦合互感、线圈等效串联电阻（Equivalent Series Resistance,ESR）等,因此很难深入研究多中继MC-WPT系统的输出特性。此外,多中继MC-WPT系统中的频率分裂现象会导致系统中出现多个谐振频率。由于目前缺乏明确的工作频率评价指标,如何从多个谐振频率中选择合适的工作频率以获得更好的系统输出特性是多中继MC-WPT系统所特有的待解决难题之一。本文面向高压输电线路在线监测设备无线供能,针对多中继MC-WPT系统关键频率求解、双负载恒流输出需求、单负载恒压或恒压输出需求,围绕多中继MC-WPT系统分析方法和系统输出特性展开了研究。针对多中继MC-WPT系统关键频率求解,提出了一种基于特征方程的多中继MC-WPT系统分析方法。在集总参数电路理论的基础上,定义了三个系统矩阵L、R、C包含全部自感、互感、补偿网络和负载电阻等系统参数,根据三个系统矩阵构建了二阶特征方程,将求解谐振频率和感应电流转化为求解二次特征值问题。通过分析负载电阻变化对特征值的影响规律,研究了固定零相角频率、恒压输出频率和恒流输出频率等关键频率与特征值之间的对应关系,并给出了每个关键频率的具体计算方法。为实际工程应用场景中的多中继MC-WPT系统设计和工作频率选择提供了理论指导。针对多中继MC-WPT系统的双负载恒流输出需求,提出了一种基于共享能量通道的双频双负载多中继MC-WPT系统。将多频复用技术引入多中继MC-WPT系统为双负载无线供能。发射端的双频逆变器提供两个能量通道的交流电源,经过同一耦合机构传输至接收端,即共享能量通道。接收端补偿网络中的带阻滤波器能够减小不同能量通道之间的交叉干扰。通过基于特征方程的分析方法可以求解得到全部恒流输出频率,无需额外的控制即可同时为两个负载提供相互独立的恒流输出特性。系统中仅需要两个恒流输出频率分别作为两个能量通道的工作频率。为了从全部恒流输出频率中选出最合适的工作频率,制定了系统输出特性评估方法,并且定义了输出特性评估指数。针对多中继MC-WPT系统的单负载恒压或恒流输出需求,提出了一种基于双侧LCC补偿网络的多中继MC-WPT系统。中继线圈均采用串联补偿,仅在发射端和接收端应用LCC补偿网络。然而,多中继MC-WPT系统中的频率分裂现象可能会导致发射端和接收端LCC补偿网络失谐,从而影响系统输出特性。为了避免这一问题,提出了三种参数配置方式。通过基于特征方程的分析方法研究了三种参数配置方式下的系统输出特性,分析比较了三种参数配置方式,求解得到了全部恒压输出频率和恒流输出频率,并且给出了系统参数设计方法。系统结构简单,无需额外的控制即可使系统具有恒压或恒流输出特性。