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由于一次能源和主要用电负荷地理上分布不均匀的问题,我国已经建成了大规模的超高压和特高压输电线路。然而,电网潮流的自然分布由电网结构、电网参数和电网注入模式决定,在潮流的自然分布下,部分输电线路的利用率严重不足。与此同时,我国的用电需求在逐年增加,而受环境和土地资源等因素制约,建设新的输电走廊也越来越困难。因此,迫切需要一种有效的潮流控制装置来灵活控制高压电网的传输潮流,以提高线路利用率、增强现有电网的输电能力,满足日益增长的用电需求。统一潮流控制器（UPFC）是功能最完善的一种FACTS装置,可快速、连续的调节输电线路的潮流,但由于该装置成本较高、电力电子器件的运行损耗较大、在高压环境下运行可靠性低等问题,UPFC不宜在超高压、特高压输电网中大规模应用,它更适用于对动态调节能力、响应速度要求高的应用场合。―Sen‖变压器（ST）可以达到与UPFC相似的潮流调节效果,其成本低、损耗低、可靠性高,但其潮流调节是不连续的。混合式统一潮流控制器（HEUPFC）将大容量的ST和小容量的UPFC结合,即弥补了ST离散调节的不足,又弥补了仅采用UPFC调节时,装置成本高、损耗大和可靠性低等方面的不足,但是由于HEUPFC和ST的9个二次绕组和有载调压开关均直接串联在输电线路中,HEUPFC和ST仅适用于电压等级低于220k V的电力系统。基于现有潮流调节技术在高压电力系统应用的不足,本文提出了一种高压混合式统一潮流控制器（HHUPFC）,分析了该装置的拓扑结构、工作原理和控制策略,对其在电网中的潮流均衡作用和输电能力提升作用进行了研究。本文的主要工作和创新点为:（1）本文首先提出了高压“Sen”变压器（HVST）的拓扑结构。HVST由三相双绕组变压器和2个三相有载调压开关组成。HVST通过隔离变压器向系统注入串联补偿电压,从而降低了对HVST串联补偿绕组和有载调压开关的绝缘要求,使得HVST比ST更加适用于高压电力系统。HVST利用变压器的原边绕组提供一部分串联补偿电压,并改进了串联绕组的连接方式,HVST相比ST减少了6个二次绕组和1组有载调压开关,并增加了移相范围和有功潮流调节范围。本文在介绍HVST电压调节原理的基础上,理论推导了HVST的潮流调节性能,并详细对比计算了HVST和ST在同样的参数设置下的移相范围和潮流调节范围,最后通过仿真对比研究验证了所提HVST进行潮流调节的有效性和其相对于ST的优势。（2）由于HVST有离散调节的不足,本文进一步提出了高压混合式统一潮流控制器（HHUPFC）的拓扑结构。HHUPFC由大容量HVST和小容量UPFC组成,可以达到连续调节系统电压、潮流的功能。由于传统HEUPFC主要采用了ST的拓扑结构,因此与HEUPFC相比,HHUPFC也更适用于高压电力系统。本文推导了HHUPFC中HVST和UPFC的容量配合关系,在分析其电压调节原理的基础上,详细介绍了HHUPFC的四种潮流调节功能,并提出了HHUPFC的潮流控制策略。此外,本文对比计算了HHUPFC和HEUPFC在同样的参数设置下的移相范围和有功潮流调节范围,当装置应用于220k V及以上电压等级的电网时,HHUPFC在装置成本、移相范围和有功潮流调节范围方面都优于HEUPFC。通过仿真对比研究验证了所提HHUPFC的潮流调节精度大于HVST,且HHUPFC的移相范围和潮流调节范围大于HEUPFC。（3）本文研究了HHUPFC在多回并联线路和环网中的潮流均衡作用和输电能力提升作用。在理论推导潮流调节装置对多回并联线路和环网潮流调节原理的基础上,本文在IEEE39节点系统和IEEE30节点系统中对比研究了HHUPFC和HEUPFC对多回并联线路和环网线路的潮流均衡作用,并在广东电网典型算例中对比研究了HHUPFC和HEUPFC对多回并联线路和环网线路的输电能力提升作用。仿真结果表明,为达到同样的潮流均衡效果或输电能力提升效果,本文所提的HHUPFC的装置容量和成本低于HEUPFC的装置容量和成本。（4）本文研制了一台10k V的HVST样机,通过对样机串联侧输出电压相位和绕组变比测试,验证了该装置符合参数设计要求,在此基础上,搭建了10k V实验平台验证了所提HVST进行移相调压和潮流调节的可行性。此外,本章在实验室条件下搭建了低电压、小容量HVST和HHUPFC实验模型,同样对其移相调压和潮流调节性能进行对比实验研究,实验结果验证了本文所提HHUPFC拓扑结构的可行性及其连续调节的优势。本章的实验研究对HVST和HHUPFC技术方案的可行性提供了实验依据,对HVST和HHUPFC装置研制及参数设计具有一定的借鉴意义。