王朝亮，許建中，趙成勇，趙鵬豪，宗 波，3

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014；2.華北電力大學(xué) 新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，北京 102206；3.國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，北京 102200）

0 引言

近年來，模塊化多電平換流器MMC（Modular Multilevel Converter）發(fā)展迅速，并已成功應(yīng)用在高壓直流輸電系統(tǒng)HVDC（High Voltage Direct Current system）領(lǐng)域[1-5]?；谀K化多電平換流器的高壓直流輸電（MMC-HVDC）是電壓源換流器型高壓直流輸電 VSC-HVDC（Voltage Source Converter-HVDC）技術(shù)向高電壓大功率方向發(fā)展的最新成果[1-2]。與傳統(tǒng)基于電壓源換流器的兩電平、三電平VSC-HVDC相比，MMC采用了模塊化結(jié)構(gòu)，通過改變子模塊數(shù)目可以實現(xiàn)電壓及功率等級的靈活變化，并且具有開關(guān)頻率低、損耗小、諧波含量和電磁干擾小、結(jié)構(gòu)簡單、易于擴(kuò)展等諸多優(yōu)點[1-10]，非常適合高電壓、大功率的供電場合，在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)、電網(wǎng)互連、黑啟動、城市中心供電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

直流故障是MMC-HVDC工程運行中必須考慮的故障類型，其對系統(tǒng)控制器及工程參數(shù)設(shè)計有重要影響。目前高壓大容量直流斷路器制造工藝尚不成熟，其工程應(yīng)用還無法在短時間內(nèi)實現(xiàn)[11-15]，因此直流側(cè)故障只能夠通過跳開交流斷路器來切斷故障電流，但該方法卻帶來了系統(tǒng)響應(yīng)速度較慢、重新啟動配合動作時序復(fù)雜、恢復(fù)時間長等一系列問題，這給系統(tǒng)的可靠性帶來了嚴(yán)重影響。開發(fā)及研究具有直流故障穿越能力的MMC結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了業(yè)界的關(guān)注熱點。半橋子模塊HBSM（Half-Bridge Sub-Module）、全橋子模塊 FBSM（Full-Bridge Sub-Module）和雙箝位型子模塊CDSM（Clamp-Double Sub-Module）是 MMC 主要的子模塊可選結(jié)構(gòu)[16-17]，分別采用這3種子模塊結(jié)構(gòu)的MMC本文稱為HBMMC、FBMMC和CDMMC。HBSM的損耗小、成本低，但是HBMMC不具備直流故障穿越能力。FBMMC和CDMMC具有直流故障穿越能力，由于FBMMC需要雙倍數(shù)量的半導(dǎo)體器件，初期投資和運行損耗較大，限制了它的商業(yè)應(yīng)用。CDMMC既可通過自身閉鎖來切斷直流故障電流，初期投資和運行損耗比FBMMC也小，但CDMMC的子模塊在閉鎖時會因為橋臂電流方向的不同導(dǎo)致子模塊中的2個電容呈現(xiàn)出不同聯(lián)接形式，根據(jù)電流方向?qū)ν怙@示不同的電壓，導(dǎo)致?lián)Q流器閉鎖時間延長，影響切斷故障電流的速度，其直流故障穿越能力弱于FBMMC。

本文在目前MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究及改進(jìn)方案的基礎(chǔ)上提出了一種單箝位型子模塊SCSM（Single-Clamp Sub-Module）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于SCSM的 MMC稱為SCMMC（Single-Clamp MMC）。在不改變當(dāng)下MMC的控制策略、調(diào)制策略和均壓策略的情況下，SCMMC可以通過閉鎖換流器自身來切斷短路故障電流，能夠很好地應(yīng)對瞬時性直流故障，具有很強的直流故障穿越能力，有利于提高系統(tǒng)的可靠性。同時，為了降低工程造價和提高經(jīng)濟(jì)效益，提出采用SCSM和CDSM級聯(lián)的混合MMC及采用SCSM和HBSM級聯(lián)的混合MMC拓?fù)涓倪M(jìn)方案，可以根據(jù)工程造價及控制技術(shù)進(jìn)行靈活配置，提高了SCSM的工程實用能力，最后對所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真驗證并對不同的MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比分析。

1 SCMMC及子模塊的結(jié)構(gòu)

SCMMC的結(jié)構(gòu)仍然采用MMC的通用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1（a）所示，共有3個相單元，每個單元分為上、下2個橋臂，每個橋臂由按工程需求確定的N個子模塊串聯(lián)組成。Udc為SCMMC的直流電壓，i為橋臂電流，L為橋臂電抗。

圖1 SCMMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of SCMMC

由于HBSM在故障時無法通過閉鎖來切斷故障電流，本文提出SCSM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其在HBSM的基礎(chǔ)上增加 1 個 IGBT（VT3）和 2 個二極管（VD3、VD4）。SCSM 結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示，它包括 3 個 IGBT（VT1、VT2、VT3）、3 個反向二極管（VD1、VD2、VD3）、1 個反向獨立二極管VD4及1個電容器C。在穩(wěn)態(tài)運行時，VT3一直導(dǎo)通，可通過控制其他2個IGBT的開通和關(guān)斷來輸出0、1這2種電平狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)運行時SCSM的電流通路見圖2。SCMMC穩(wěn)態(tài)運行時子模塊的運行狀態(tài)見表1，穩(wěn)態(tài)運行時子模塊有2種模式，換流器閉鎖時的子模塊工作狀態(tài)為模式3。

圖2 穩(wěn)態(tài)時的電流通路Fig.2 Current path in steady state

表1 SCSM的工作狀態(tài)Table 1 Operating status of SCSM

SCMMC穩(wěn)態(tài)運行時，VT3一致處于導(dǎo)通的工作狀態(tài)，但VT3并非一直過電流，而是VT3和VD3交替通過方向不同的電流，等效為短路，而VD4由于電容兩端電壓作用而處于反向偏置狀態(tài)，等效為開路，所以當(dāng)下較為成熟的MMC工程化的控制策略、調(diào)制策略和均壓策略均可直接移植到采用SCSM的MMC上，僅需在子模塊控制器里增加功率器件VT3的控制即可完成有效的系統(tǒng)控制。

在直流側(cè)發(fā)生故障時，SCSM中的3個IGBT均被閉鎖，見圖3，虛線箭頭為橋臂電流的方向。無論橋臂電流方向如何，SCSM在閉鎖時電流都對子模塊電容進(jìn)行充電，模塊輸出電壓均為UC，根據(jù)該特點可對直流故障電流進(jìn)行抑制。SCSM的本質(zhì)是在HBSM、FBSM和CDSM基礎(chǔ)上進(jìn)行拓?fù)涓脑?，在盡可能降低IGBT器件用量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)FBSM的閉鎖能力。

圖3 故障閉鎖時的電流通路Fig.3 Current path during fault blocking

2 SCMMC的直流故障穿越機理分析

在系統(tǒng)正常運行情況下，SCMMC與HBMMC結(jié)構(gòu)是一樣的，直流電壓、模塊電壓與閥側(cè)交流電壓關(guān)系見式（1），其中 UC為單個子模塊電容電壓，Um、UL分別為交流相電壓和線電壓幅值，m為調(diào)制比，一般取0.85左右，N為單個橋臂上SCSM子模塊個數(shù)。

在直流側(cè)故障中，雙極短路故障時最為嚴(yán)重的一種故障，對設(shè)備參數(shù)設(shè)計、保護(hù)配置和控制策略都有重要影響，故本文主要針對這種嚴(yán)重直流故障進(jìn)行討論。為了更好地分析SCMMC的直流故障穿越的機理，SCMMC-HVDC系統(tǒng)發(fā)生雙極短路故障也可以按文獻(xiàn)[15，18]的方法按閉鎖前后分為故障檢測和故障穿越2個階段來分析。

在故障檢測階段，SCMMC發(fā)生雙極短路的過程跟HBMMC的過程是一樣的，電容會進(jìn)行放電，橋臂的過電流包含子模塊電容的放電電流和交流系統(tǒng)饋入的短路電流，且過電流主要是子模塊電容放電造成的。閉鎖前的故障檢測階段由于系統(tǒng)控制保護(hù)反應(yīng)通常會產(chǎn)生2～5 ms的閉鎖延時，由于故障瞬間直流電壓Udc和電感電流Idc均不會突變，因此SCMMCHVDC閉鎖前的放電過程是一個已知電路初始條件的振蕩放電過程，其電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中R為橋臂雜散電阻，Ldc為SCMMC-HVDC直流線路上的等效電抗，Rf為直流線路到故障點間的線路電阻。

圖4 閉鎖前的電流通路Fig.4 Current path before blocking

在故障穿越階段，為從理論上基本分析出SCMMC的直流故障穿越能力，進(jìn)行簡化分析，僅考慮直流側(cè)故障閉鎖后SCMMC投入充電的子模塊電容數(shù)目。在直流故障發(fā)生后，雖由于SCSM電容的暫時放電會造成模塊電容電壓的降低，但由于橋臂電抗的限流作用和系統(tǒng)的快速閉鎖措施，電容電壓降低的程度不會很大。根據(jù)圖5，當(dāng)直流側(cè)發(fā)生兩極短路故障時，電容充電電流將在不同相的上、下橋臂間循環(huán)流動，此時對于SCMMC有2N個SCSM電容投入充電，而兩相橋臂間電壓為交流線電壓，由式（1）得：

圖5 SCMMC直流側(cè)故障閉鎖電流路徑Fig.5 Current path of SCMMC during DC fault blocking

值得一提的是，當(dāng)直流側(cè)發(fā)生單極接地故障時，根據(jù)圖5，橋臂中有N個SCSM共計N個電容投入充電，橋臂兩端電壓為交流相電壓，同理由式（1）有：

通過上面的基本分析可知，當(dāng)發(fā)生直流故障，伴隨著投入子模塊電容的充電效應(yīng)，SCMMC都能夠保證投入模塊電容電壓之和迅速大于交流電壓的幅值，達(dá)到抑制故障電流的效果，實現(xiàn)直流故障穿越。

3 拓?fù)涓倪M(jìn)方案

SCMMC通過進(jìn)行快速閉鎖可以迅速切斷直流故障電流，實現(xiàn)直流故障穿越。但是SCMMC仍然存在明顯的不足：雖然與FBSM相比，SCSM所需的半導(dǎo)體器件IGBT減少了1/4，但是相比于CDSM和HBSM，其所需的半導(dǎo)體器件仍然很多，初期投資和穩(wěn)態(tài)運行損耗過大。通過分析可知，由于在穩(wěn)態(tài)運行時SCSM中的VT3/VD3器件一直導(dǎo)通，其損耗會大于其他2組半導(dǎo)體器件，因此降低該器件的數(shù)量能夠有效降低工程投資成本和損耗。為此，本文結(jié)合其他子模塊結(jié)構(gòu)，提出了以下2種改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

3.1 改進(jìn)結(jié)構(gòu)1

由文獻(xiàn)[15-17]知，CDSM因為橋臂電流方向不同對外顯示出不同的電容電壓，閉鎖后若直流網(wǎng)絡(luò)能量過大會造成直流故障電流清除時間延長，甚至?xí)鹱幽K電容電壓增幅較大，危害器件。為彌補CDMMC和SCMMC的不足，并充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，本文提出采用SCSM和CDSM的混合MMC的拓?fù)涓倪M(jìn)方案，稱之為SC-HMMC（Hybrid MMC adopting SCSMs and CDSMs），具體結(jié)構(gòu)見圖6，橋臂由 NS個SCSM和NC個CDSM混合級聯(lián)構(gòu)成。SC-HMMC在發(fā)生直流故障時的放電過程與HBMMC是一樣的，但是由于橋臂上采用2種子模塊結(jié)構(gòu)均具有直流故障穿越能力，因此橋臂子模塊的種類數(shù)量在滿足式（4）的條件下，可以根據(jù)工程實際情況及控制保護(hù)的要求進(jìn)行靈活配置，為了便于分析，針對SC-HMMC結(jié)構(gòu)，本文后面的對比分析中2種子模塊結(jié)構(gòu)的電容數(shù)量各占一半，即NS=0.5 N、NC=0.25 N。

圖6 SC-HMMC拓?fù)銯ig.6 Topology of SC-HMMC

3.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)2

HBSM結(jié)構(gòu)不具有穿越直流故障的能力，但是其投資成本比較小，而SCMMC能夠穿越直流故障，但投資成本和損耗相對較大，為了揚長避短，充分發(fā)揮2種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，本文提出采用SCSM和HBSM的混合MMC的拓?fù)涓倪M(jìn)方案，稱為SH-HMMC（Hybrid MMC adopting SCSMs and HBSMs），具體如圖7所示，橋臂由NS個SCSM和NH個HBSM混合級聯(lián)構(gòu)成。

圖7 SH-HMMC拓?fù)銯ig.7 Topology of SH-HMMC

SH-HMMC發(fā)生直流故障后，在閉鎖前的故障檢測階段，子模塊電容會進(jìn)行放電，放電過程與HBMMC相同。在系統(tǒng)閉鎖后，SH-HMMC閉鎖電流充電通路如圖8所示，單個橋臂上的子模塊的選取需要考慮以下3點原則（暫不考慮冗余）：

a.單個橋臂上子模塊SCSM和HBSM的個數(shù)之和需要滿足工程需要的個數(shù)N；

b.SCSM和HBSM個數(shù)的選擇需要滿足相間回路間電容提供的反向電壓大于線電壓幅值；

c.SCSM和HBSM個數(shù)的選擇需要滿足單個橋臂的電容提供的反向電壓大于交流相電壓幅值。

故SH-HMMC單個橋臂上子模塊的選取需滿足：

圖8 SH-HMMC直流側(cè)故障閉鎖電流路徑Fig.8 Current path of SH-HMMC during DC fault blocking

通過分析式（1）和式（5），并結(jié)合圖7可得到SH-HMMC能夠穿越直流故障的單個橋臂SCSM個數(shù)NS的取值范圍，如式（6）所示。

其中，〈x〉表示大于參數(shù)x的最小整數(shù)。

由于MMC的調(diào)制比m的極限值為1，因此考慮到MMC運行中的各種工況，橋臂上SCSM個數(shù)NS的取值范圍可以修正為：

通過式（7）分析可知，在充分考慮系統(tǒng)承受力的基礎(chǔ)上盡可能節(jié)省投資成本和降低運行損耗，SHHMMC的單個橋臂SCSM個數(shù)NS=0.5N較為合理（后文的仿真和對比以此比例為例）。

由于SH-HMMC橋臂上SCSM個數(shù)可以在滿足式（7）的條件下進(jìn)行靈活配置，增加SH-HMMC橋臂上SCSM個數(shù)，即增加閉鎖后橋臂上充電的電容數(shù)量，可以提高故障電流清除速度和降低子模塊電容電壓的增幅，但這樣就會增大工程投資成本和運行損耗。為此可以參考文獻(xiàn)[15]中研究思路，在SHHMMC中的SCSM結(jié)構(gòu)加入阻尼電阻，如圖9所示，這樣會在不增加SCSM個數(shù)的前提下增大系統(tǒng)阻尼，可以降低子模塊電容電壓上升幅度和加快系統(tǒng)的直流故障電流抑制速度，很好地實現(xiàn)完全閉鎖。但是此種阻尼結(jié)構(gòu)在故障閉鎖瞬間會增大SCSM中VT3/VD3器件承受的反向電壓，這對于在柔性直流工程中使用的單個IGBT器件而言是無法承受的，現(xiàn)有的單個器件均無法滿足此要求，必須采用其他的技術(shù)方式（如對器件進(jìn)行壓接等）來實現(xiàn)，但會極大提高子模塊技術(shù)成本，因此采用加入阻尼的SCSM的SH-HMMC的方案在工程實施前需要進(jìn)行詳細(xì)的工程論證和仿真驗證。為保持器件耐壓的一致性，本文在目前材料技術(shù)及加工工藝條件下不推薦采用帶阻尼的子模塊結(jié)構(gòu)，僅是作為一個思路予以交代。

圖9 帶阻尼的SCSM結(jié)構(gòu)Fig.9 Topology of SCSM with damping

實際中，當(dāng)SH-HMMC直流側(cè)故障閉鎖后，投入模塊電容電壓由于橋臂電流的充電效應(yīng)會有不同程度的上升，而其中影響電容電壓上升幅度的重要因素是閉鎖瞬間橋臂電流的大小，橋臂電流越大，則閉鎖后子模塊電壓上升幅度也就越大。而故障閉鎖前橋臂電流的大小除了受橋臂電抗的影響外，還會受到系統(tǒng)閉鎖延時的影響，在橋臂電抗一定的情況下，系統(tǒng)閉鎖延時越長，則造成的橋臂電流也越大。需要說明的是，SH-HMMC是在閉鎖時以橋臂上的SCSM的電容電壓建立的反向電壓，因此SCSM充電有過充的風(fēng)險，因此可以考慮以下2種措施：在換流器出口配置平波電抗器來限制短路電流；優(yōu)化故障檢測手段，縮短閉鎖延時時間，盡快向換流器發(fā)出閉鎖信號，減少電容的放電時間。

4 仿真驗證及對比分析

4.1 仿真驗證

為驗證所提SCSM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的有效性，本文參考中國舟山多端柔性直流輸電工程的參數(shù)，在PSCAD/EMTDC環(huán)境下建立了如圖10所示的21電平的兩端MMC-HVDC的系統(tǒng)，調(diào)制策略采用最近電平逼近調(diào)制策略，子模塊均壓策略采用工程中常用的排序均壓法。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如下：額定直流電壓為±200 kV，額定傳輸容量為400 MW，換流變壓器T1和T2的容量均為450MV·A，采用Y0/△接法，變比均為230 kV/209 kV，漏抗電感值LT=0.054 H，橋臂電抗電感值L=0.061 H，電容C=0.5 mF，子模塊電容額定電壓UC=20 kV（雖能承受如此高電壓等級的IGBT目前仍無法制造，但本文以穿越直流故障的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為研究目的，較低電平數(shù)可提高電磁暫態(tài)仿真速度），直流線路為10 km的架空線。仿真以SH-HMMC為例進(jìn)行，單個橋臂的子模塊SCSM個數(shù)NS=10，HBSM的個數(shù)NH=10。為模擬直流故障，設(shè)定t=2 s時SHHMMC系統(tǒng)在圖9的直流線路中間5 km處發(fā)生雙極短路故障，經(jīng)過2 ms故障檢測延時，換流器閉鎖。

圖10 仿真系統(tǒng)主電路Fig.10 Main circuit of simulation system

圖11是改進(jìn)拓?fù)銼H-HMMC的故障仿真分析。在圖11（a）中，閉鎖換流器后，由于橋臂子模塊電容充電提供了反向偏置電壓，橋臂電流迅速衰減，從而實現(xiàn)了對橋臂器件的保護(hù)。在圖11（b）中，交流電流同時也衰減為零，從而可以避免依靠交流斷路器來切斷故障電流。在圖11（c）中，由于SCMMC拓?fù)淝袛嗔私涣鱾?cè)向直流側(cè)饋入故障電流路徑，直流電流很快衰減為零（清除時間12 ms以內(nèi)），實現(xiàn)了直流故障穿越。圖11（d）是a相上橋臂20個子模塊電容電壓波形，從圖中可以看出，在閉鎖后，SCSM中的電容電壓在充電效應(yīng)下有所升高，而HBSM由于其拓?fù)涮攸c，其電容基本被旁路，充電能量較少，在閉鎖后電容電壓基本保持不變。

圖11 直流故障穿越仿真Fig.11 Simulation of DC fault ride-through

4.2 不同結(jié)構(gòu)對比

為了更好地比較不同MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點，以4.1節(jié)的21電平仿真系統(tǒng)為例，對采用不同子模塊的MMC的特點進(jìn)行分析，其對比結(jié)果如表2所示，其中，SC-HMMC單個橋臂中SCSM為10個，CDSM為5個；SH-HMMC單個橋臂中SCSM為10個，HBSM為10個；損耗評估依據(jù)文獻(xiàn)[19-21]方法進(jìn)行評估，并以HBMMC的損耗為基準(zhǔn)。為了對比不同結(jié)構(gòu)的直流故障的穿越能力，采用了不同MMC結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真（2 s系統(tǒng)發(fā)生雙極直流故障，檢測延時5 ms后系統(tǒng)閉鎖），其直流故障電流如圖12所示。

通過表2和圖12可知，在以上6種MMC結(jié)構(gòu)中，HBMMC所用的半導(dǎo)體器件最少，穩(wěn)態(tài)運行損耗也最小，因此目前的MMC工程均是采用HBMMC結(jié)構(gòu)。但HBMMC無法通過閉鎖換流器來切斷直流故障電流，限制了其在長距離直流輸電和多端系統(tǒng)中的應(yīng)用。與之相比，F(xiàn)BMMC能夠通過閉鎖換流器自身瞬間切斷故障電流，但是FBMMC需要雙倍數(shù)量的半導(dǎo)體器件，初期投資過大，并且穩(wěn)態(tài)運行損耗要比HBMMC大很多，經(jīng)濟(jì)性較差。SCMMC與FBMMC具有相同的直流故障穿越能力和運行損耗，其在閉鎖后，2種結(jié)構(gòu)的直流故障電流清除時間相同，但SCMMC中的IGBT的器件量相對于FBMMC要少用1/4，工程投資成本減小。SC-HMMC相對于FBMMC和SCMMC的器件用量和運行損耗進(jìn)一步減小，直流故障電流清除時間優(yōu)于CDMMC，其本質(zhì)是從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)角度改善了CDMMC的直流故障穿越能力，是一種介于中間狀態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。SH-HMMC和CDMMC的IGBT器件用量和運行損耗相同，僅SHHMMC的二極管用量有所減少，SH-HMMC的清除時間略小，這是由SCSM閉鎖后充電造成的電容電壓上升較快所致。

表2 不同MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特性比較Table 2 Comparison of performance among different MMC topologies

圖12 不同系統(tǒng)的直流短路電流Fig.12 DC short circuit current of different systems

對于圖2分析，采用文獻(xiàn)[12]提出的直流故障穿越指標(biāo)DFRTI來衡量可以得到式（8）：

此外，SC-HMMC和SH-HMMC可根據(jù)工程造價及控制保護(hù)技術(shù)水平靈活配置SCSM數(shù)量，提高了系統(tǒng)的實用工程能力。SCSM可和其他子模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行混合配置，可根據(jù)系統(tǒng)的控制保護(hù)性能，配置不同的子模塊結(jié)構(gòu)和數(shù)量，改善MMC結(jié)構(gòu)的性能，并可實現(xiàn)控制性能和經(jīng)濟(jì)效益的有效平衡。

5 結(jié)論

針對目前工程界普遍使用的HBMMC無法通過閉鎖來迅速切斷直流故障電流的問題，本文提出了一種SCSM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析介紹了SCMC的結(jié)構(gòu)特點并詳細(xì)分析了采用基于SCSM的MMC-HVDC柔性直流輸電系統(tǒng)的直流故障穿越機理。針對SCMMC器件用量和運行損耗仍然偏大的問題，本文提出了采用SCSM和CDSM級聯(lián)構(gòu)成MMC、采用SCSM和HBSM級聯(lián)構(gòu)成MMC的2種拓?fù)涓倪M(jìn)方案。仿真驗證及對比分析可知，SCSM可以靈活配置，與多種子模塊進(jìn)行混合級聯(lián)，在充分發(fā)揮不同子模塊結(jié)構(gòu)優(yōu)點的基礎(chǔ)上可以根據(jù)工程造價和控制保護(hù)性能靈活配置不同子模塊結(jié)構(gòu)和數(shù)量，從而可以實現(xiàn)控制性能和經(jīng)濟(jì)效益的有效統(tǒng)一。