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。首先,回顾了国内外SEN Transformer（ST）及其变种的发展概况,ST作为电磁式统一潮流控制器的典型代表,最近几年越来越受到人们的关注。总结了ST与其他几类潮流控制器的优缺点,简要介绍了ST的暂态与稳态模型以及电子式有载分接开关（Electronic On-load Tap-changers,EOLTC）的研究现状。其次,为剖析ST的内部特性,提出了一种适用于三相三柱式变压器结构的考虑多绕组耦合的ST电磁解析模型,该模型由电磁耦合模型与电气解析模型构成。借助MATLAB软件,以一个三相三柱式ST为例,通过比较其电磁解析计算结果和现有ST串联电压补偿时域仿真结果发现,仅有个别绕组电压和支路电流有较明显的差异。该结果表明所提模型通过其磁路的不对称性表征,能更精确地反映ST的内部电磁特性。然后,为提高传统ST的动态响应速度,基于EOLTC提出了一类新的扩展型SEN Transformer（Extended SEN Transformer,EST）拓扑结构,并建立了EST的开关暂态模型。具体包括EOLTC的稳态电压和电流、换级过程中电流和电压暂态的评估,以及EOLTC的尺寸设计和最大重叠时间的确定。算例分析结果表明,负载功率因数可能会影响EOLTC换级过程重叠时间的确定。此外,通过时域仿真也验证了将大功率EOLTC应用于ST中可以提高传统ST的响应速度。最后,结合所提EST的开关暂态模型,对EST装置内部的保护系统设计进行了研究,具体包括驱动电路和短路保护、过电流和过电压保护、电压尖峰保护以及大气放电保护。借助PSCAD/EMTDC X4.5软件,开展了仿真测试,结果初步验证了所提保护系统的有效性。