前言
随着风电、光伏等新能源并网容量的增加，电力系统的发电调度、输电能力、潮流控制问题越发突出，系统的安全稳定运行将面临严峻挑战。诚然，架设新的高压交流或直流输电线路可以满足逐渐增长的电力输送需求。然而，灵活、高效、经济利用现有输配电资产的大功率电力电子装备与技术亦值得深入研究与发展。SEN Transformer（ST）是由K.K.SEN在2003年提出的一种基于改进移相变压器技术的电磁式统一潮流控制器。ST类似于统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller, UPFC），可以注入一个幅值和相角可控的补偿电压，以独立地控制有功和无功潮流，且预计成本约为UPFC的1/5。然而，由于ST的有载分接开关只能从一个档位切换至另一个档位，所以补偿电压只能在允许的控制范围内非连续变化，因此传统ST不能实现潮流的连续和无差调节。为了提高ST的潮流控制性能，许多学者对ST的基本结构提出了不同的改进意见，其电气结构性变种得到迅速发展。例如，本书主要讲述的二次绕组反相SEN Transformer，又称扩展型SEN Transformer（Extended SEN Transformer, EST），是一种新型电磁式潮流控制装置。相较于传统ST，其控制精度更高、运行域更大；相较于目前投入使用的UPFC，其经济性更好、可靠性更高。因此，开展EST及含有EST电力系统的相关研究具有十分重要的意义。
贵州大学电气工程学科创办于1958年，是贵州省首批重点学科、首批特色重点学科，在胡国根、许克明、彭志炜、何利铨、李民族、邱国跃等前辈的教导下，至今累计培养了包括本书作者在内的6000余名本科生和700余名研究生。本书总结了贵州大学交直流电力系统研究团队在移相器、SEN Transformer及其变种研究领域的工作积累，是作者在加拿大阿尔伯塔大学与Venkata Dinavahi教授合作开展博士后工作，以及作者团队近十年共同努力的结晶，也是本学科前辈们所著《基于分叉理论的电力系统电压稳定性分析》《电力系统无功功率与有功功率控制》等学术研究成果的延续。冯金铃、潘宇航、卜亮、周超、谢舒帆、郭西等参与了本书第1～12章的理论研究工作，李伟、蔡灿等参与了本书的制表绘图等工作，全书由韩松、张靖撰写。
本书内容共12章，以及6个附录。
第1章简要介绍了现代柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission System, FACTS）的背景、现状和原理，帮助读者对各潮流控制装置的功能特性有一个大致了解，并引导出了本书后续各章的研究内容。
第2章介绍了SEN Transformer（ST）的原理，并给出了一种多绕组耦合的ST电磁解析模型。
第3章给出了一种基于对偶原理的三相五柱式SEN Transformer准稳态模型。
第4章给出了一种基于UMEC的双芯SEN变压器（Two-core SEN Transformer, TCST）电磁暂态模型。
第5章详细介绍了二次绕组反相的SEN Transformer（EST）的工作原理，并针对分接头数量的不同情况提出了相应的EST分接头控制算法。
第6章介绍了一种适用于统一迭代潮流计算的EST稳态模型，并考虑了EST的潮流控制模式及运行约束。
第7章给出了一种含EST的电网优化潮流控制策略。应用三点估计法计算了含EST电力系统的概率潮流，以NSGA-II算法进行了多目标优化，并且分析了风电不同渗透率下的EST潮流调控策略。
第8章给出了EST的开关暂态模型及分析，包括电子式有载分接开关（Electronic On-load Tap-changer, EOLTC）的稳态电压和电流，换级过程中EOLTC的暂态电流和电压的评估值，以及EOLTC的选型和最大重叠时间的确定。
第9章进行了不同潮流控制模式下EST的短路电流分析。从EST的运行角度出发，根据EST的耦合电路，利用相分量法推导了EST的故障模型。此外，本章还分析了发生单相和三相短路故障后EST工作于不同潮流控制模式时的短路电流，为保障EST和系统的安全运行提供了理论基础。
第10章进行了EST装置内部保护系统的研究，具体包括驱动电路和短路保护（Starting Circuit and Short-Circuit Protection, SCSCP）、过电流和过电压保护与撬棒电路（Overcurrent and Overvoltage Protection and Crowbar, OP and Crowbar）、电压尖峰保护（Voltage Spike Protection, VSP）以及大气放电保护（Atmospheric Discharge Protection, ADP）。
第11章进行了双芯扩展型SEN Transformer（TCEST）的控制系统设计研究，将TCEST的控制模式分为三种，即电压调节模式、相角调节模式、潮流调节模式，并设计了TCEST在三种不同控制模式下的控制方案。
与本书相关的研究工作得到了国家自然科学基金（51567006）、贵州省科技创新人才团队项目（黔科合平台人才[2018]5615）、贵州省科学技术基金（黔科合基础[2019]1100、[2021]277）、贵州省优秀青年科技人才项目（黔科合平台人才[2021]5645）、贵州省普通高等学校科技拔尖人才支持计划资助（2018036）、贵州省高层次创新型人才培养计划“百”层次人才项目（黔科合平台人才-Gcc[2022]016-1）、贵州省高等学校工程研究中心建设项目（黔教技[2022]043号）的资助，在此表示诚挚的感谢！
限于作者水平和时间仓促，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者批评指正。作者联系邮箱：shan@gzu.edu.cn，zhangjing@gzu.edu.cn。
韩松，张靖
2022年5月
于贵州大学