CN115693750A - 一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于供配电技术领域，尤其涉及一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法,系统包括：地面和井下四端口电力电子变压器；地面四端口电力电子变压器的3300V中压交流端口、10kV中压交流端口、1500V低压直流端口、10kV中压直流端口分别通过开关S1、S2、S3和S4与3300V交流母线、10kV交流母线连接、1500V直流母线连接、10kV直流母线连接；井下四端口电力电子变压器的3300V中压交流端口、10kV中压交流端口、1500V低压直流端口、10kV中压直流端口分别通过开关S5、S6、S7和S8与10kV直流母线、10kV交流母线、1500V直流母线、3300V交流母线连接；10kV交流母线通过变压器T3和开关S14与3300V交流母线连接；10kV直流母线通过开关S9与光伏发电系统连接。本发明可以减小用电能耗，保障生产用电安全。

Description

一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法

技术领域

本发明属于供配电技术领域，尤其涉及一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法。

背景技术

在低碳节能的背景下，地面工业供配电网逐步出现了各类型的融合交直流负荷、储能、可再生能源和传统能源结合的园区能源管理的示范工程。在这些示范应用中，采用直流互联或交、直流混联的技术，将可再生能源、储能、负荷等各种不同电压、不同功率等级的交、直流设备进行互联互通，在新能源利用、节能降耗等方面取得了不错的应用效果。而随着井工煤矿采掘量的不断提升，井下大功率煤机装备日益增多，对煤矿整体的电能功率需求也越来越大，由此在煤矿电网的供电和用电环节产生的能耗也在增大。具体来看，在目前的井工煤矿交流供配电领域，交流供电网络存在无功损耗大、谐波比例高而导致的保护误动作和变压器容量用电高峰期饱和等问题，同时井下新增的直流负荷供电需求(蓄电池车辆快充、快换装置、通信基站等设备等)，需要从交流转变成直流后使用，增加了能耗环节；因此需要采用直流供电为主、交流供电为辅的智能混合供配电网络，在直流用电和远距离传输场合采用直流供电，从而充分发挥直流供电的优势，节能降耗，在直流供电发生故障时，自动切换至煤矿原有的交流供电模式，保证生产的顺利进行，做到兼顾能耗优化和保障生产用电安全。

发明内容

本发明克服井工煤矿现有交流供配技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法，以实现地面和井下变电站的协同控制，达到充分消纳可再生能源、降低开采能耗的作用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，包括：地面四端口电力电子变压器U1、井下四端口电力电子变压器U2、变压器T3和开关S14；

所述地面四端口电力电子变压器U1的3300V中压交流端口通过开关S1与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S2与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S3与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S4与10kV直流母线连接；

所述井下四端口电力电子变压器U2的3300V中压交流端口通过开关S8与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S6与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S7与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S5与10kV直流母线连接；

所述10kV交流母线通过变压器T3和开关S14与3300V交流母线连接；

所述10kV直流母线通过开关S9与光伏发电系统的DC/DC转换模块连接。

述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括两路独立的35kV电网输入，第一路35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第二路35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接。

所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括风力发电设备、瓦斯乏风氧化发电设备、储能系统，所述风力发电设备和瓦斯乏风氧化发电设备与3300V交流母线连接；所述储能系统和直流负荷与1500V直流母线连接；光伏发电系统通过DC-DC转换模块和开关S9与所述10kV直流母线连接。

所述光伏发电系统为集中式光伏发电系统。

所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括变压器T4，所述3300V交流母线通过变压器T4与1140V交流母线连接，所述1140V交流母线用于给掘进工作面的设备和电动辅运车辆供电。

此外，本发明还提供了一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，包括：

状态(1)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，断开开关S6，闭合开关S1～S5、S7～S8；地面四端口电力电子变压器U1的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络的功率由其余端口的功率之和决定，总体呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压保持稳定；

井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压直流端口采用下垂控制模式，与地面地面四端口电力电子变压器U1的10kV中压直流端口一起稳定10kV直流母线的电压和功率的平衡；3300V中压交流端口采用电压源控制模式，给与3300V交流母线连接的采煤工作面设备供电，并经过一级变压到1140V后，给掘进工作面供电；1500V低压直流端口执行电压源控制模式，给井下直流负载供电；10kV中压交流端口处于闭锁状态；

与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V交流母线中；与1500V直流母线连接的地面和井下的储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，且井下储能的储能优先权大于地面储能，与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行，发出的功率依次按照井下负荷、井下储能、地面负荷、地面储能和并入市电网的顺序传输；

状态(2)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均故障时，断开开关S1-S9，使两个四端口电力电子变压器的各个端口处于闭锁状态，闭合开关S14，利用10kV交流母线给井下设备供电；

状态(3)：地面四端口电力电子变压器U1故障停机、井下四端口电力电子变压器U2工作正常时，断开开关S1～S4，闭合开关S5～S9，使地面四端口电力电子变压器U1的各个端口闭锁，井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络根据其余端口的功率而定，总体呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制，功率由负荷决定；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口采用下垂控制10kV直流母线电压；井下的储能装置按照充放电策略进行应急储能和峰谷电价进行充放电管理，通过DC/DC装置降压后给其余直流设备使用；

状态(4)：井下四端口电力电子变压器U2故障停机、地面四端口电力电子变压器U1工作正常时，闭合开关S1～S4和S9，断开开关S5～S8，使井下四端口电力电子变压器U2各个端口闭锁，地面四端口电力电子变压器U1的各个端口的控制策略为：10kV交流端口执行并网跟随运行策略；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压稳定；与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V的交流母线中；与1500V直流母线连接的地面储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行。

所述智能供配电系统还包括两路独立的35kV电网输入，第一35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第一35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接；所述控制方法还包括：

当10kV交流母线正常时，闭合开关S10、S11、断开开关S12和S13；

当10kV交流母线故障时，闭合开关S11、S12和S13，断开开关S10，切换到备用10kV交流母线，地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2保持所述状态(1)的控制策略。

井下四端口电力电子变压器U2故障时，闭合开关S14，井下四端口电力电子变压器U2正常时，断开开关S14。

地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，若10kV直流母线传输出现故障，则闭合开关S6，启用井下四端口电力电子变压器U2的10kV中压交流端口给井下工作面负荷供电。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统及控制方法，采用两个同规格的四端口电力电子变压器作为直流电能传输架构，分别对称布置在井上和井下，两个对称布置的四端口电力电子变压器装置通过各自的直流端口进行直流互联，从而实现地面和井下的变电站通过已有交流和新增直流的双母线拓扑结构进行互联，实现地面和井下的电能可以通过交直流混合传输；其中地面变电站同时起到汇集地面可再生能源、储能、电网和地面用电负荷的电能需求；井下变电站同时通过交流、直流端口辐射保障井下各个工作区域的用电需求。

2、本发明通过地面和井下的四端口电力电子变压器的协同控制，达到充分消纳可再生能源、降低开采能耗的作用。所述的供配电方案可以应用于各种煤矿的场景中，实现各种电压和功率等级的电能传输，同时也可以拓展到类似的应用场景中。

3、本发明通过两个四端口电力电子变压器的各个端口的切换开关配合动作，与原有的交流供电线路共同组成交直流混合智能供配电网，相比于采用已有的矿区双路交流供电的方案，在具备双路冗余供电的基础上，有效降低交流线路的损耗，同时降低直流源逆变的损耗。能通过直流传输电能，消除采用交流传输产生的线路损耗和谐波传导；能够方便高效的将地面的可再生能源直接应用于井下煤机装备的供电，避免经过公共电网传输导致的浪费；在直流、交流两种传输形式之间的自动切换，做到煤矿生产的用电能耗最优和保障安全生产用电。

4、本发明提供的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统和控制方法，利用各条线路的切换开关及连接线缆，可以根据各种运行状态进行适应性状态切换，其集合了新能源交流微网和直流微网的优势，又结合了井工煤矿的用电负荷需求和现有交流供电方案，是一次井工煤矿供配电方案的升级改造，而不是重新建设，节省了建设投资的费用。因此，本发明具有相当的技术优势和经济优势。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，包括：地面四端口电力电子变压器U1、井下四端口电力电子变压器U2、变压器T3和开关S14、开关S9。

其中，所述地面四端口电力电子变压器U1的3300V中压交流端口通过开关S1与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S2与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S3与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S4与10kV直流母线连接。

其中，所述井下四端口电力电子变压器U2的3300V中压交流端口通过开关S8与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S6与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S7与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S5与10kV直流母线连接。

其中，所述10kV交流母线通过变压器T3和开关S14与3300V交流母线连接。

其中，所述10kV直流母线通过开关S9与光伏发电系统的DC/DC转换模块连接。

进一步地，如图1所示，本实施例所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括两路独立的35kV电网输入，第一路35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第二路35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接。

进一步地，如图1所示，本实施例的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括风力发电设备、瓦斯乏风氧化发电设备、储能系统，所述风力发电设备和瓦斯乏风氧化发电设备与3300V交流母线连接；所述储能系统和直流负荷与1500V直流母线连接。

具体地，所述光伏发电系统为集中式光伏发电系统。所述储能系统包括地上储能系统和地下储能系统，其分别设置在地上和井下，与1500V直流母线连接，此外井下用电设备还包括电动搬运车，井下充电桩等等，井下还设置有750V直流母线和240V直流母线。

进一步地，如图1所示，本实施例的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，还包括变压器T4，所述3300V交流母线通过变压器T4与1140V交流母线连接，所述1140V交流母线用于给掘进工作面的设备和电动辅运车辆供电。其中，综采工作面设备通过3300V交流母线供电；掘进工作面设备，例如辅助运输车辆，掘进工作面成套设备和掘进工作面配套设备通过1140V交流母线供电。

本发明实施例的工作原理为：

本发明的供配电系统包括直流供电系统和交流供电系统，直流供电系统由对称的两个四端口电力电子变压器通过直流母线连接，其中地面四端口电力电子装置的3300V中压交流端口通过开关S1连接到3300V交流母线上，与风力发电装置、瓦斯发电装置一起提供电能；10kV中压交流端口通过开关S2连接到10kV交流母线上，与市电网形成双向交流电能传输通路；1500V低压直流端口通过开关S3连接到1500V直流母线上，与地面的储能装置和充电站一起形成低压直流微网；10kV直流端口通过开关S4连接到10kV直流母线上，该直流母线再通过开关S9与光伏发电系统连接；井下四端口电力电子变压器U2的10kV直流端口通过开关S5连接到10kV直流母线上；10kV中压交流端口通过开关S6连接到井下10kV交流母线上，与现有的井下交流电网形成双向电能传输通路；1500V低压直流端口通过开关S7连接到1500V直流母线上，与井下的储能系统和直流负荷一起一起形成井下低压直流微网；3300V中压交流端口通过开关S8连接到3300V交流母线上，给综采工作面的设备供电，同时该母线通过工频变压器产生1140V的交流母线，给掘进工作面的设备和电动辅运车辆供电。

交流供电系统为两路35kV的独立市电输入，各自通过工频变压器T1、开关S10和工频变压器T2、开关S11变压出两路10kV交流母线，分别给地面设备使用；然后通过各自的下井电缆进入井下变电站，给井下的负荷使用，其中一路井下10kV交流母线通过变压器T3和开关S14连接到3300V交流母线上。交流供电系统与直流供电系统的连接处在于，开关S2、S6和S14构成了交、直流电网连接的三个节点。两路独立交流母线分别通过开关S12和S13连通，当其中一路交流电网故障停电后，另一路还可以与直流电网互联，形成稳定的交直流混合微网。

实施例二

本发明实施例二提供了实施例一所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，随着智能供配电系统的5种运行状态，网络中的各个支路的切换开关的状态如表1所示。

表1智能供配电网络5种工作状态下的各个位置的开关状态

具体地，本实施例的控制方法包括以下方法。

状态(1)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，断开开关S6，闭合开关S1～S5、S7～S8；地面四端口电力电子变压器U1的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络的交换功率由U1其余端口的功率之和决定，总体U1呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压保持稳定；

井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压直流端口采用下垂控制模式，与地面地面四端口电力电子变压器U1的10kV中压直流端口一起稳定10kV直流母线的电压和功率的平衡；3300V中压交流端口采用电压源控制模式，给与3300V交流母线连接的采煤工作面设备供电，并经过一级变压到1140V后，给掘进工作面设备供电；1500V低压直流端口执行电压源控制模式，给井下直流负载供电；10kV中压交流端口处于闭锁状态；

与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V交流母线中；与1500V直流母线连接的地面和井下的储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，且井下储能的储能优先权大于地面储能；与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行，发出的功率依次按照井下负荷、井下储能、地面负荷、地面储能和并入市电网的顺序传输。

其中，地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，若10kV直流母线传输出现故障，则闭合开关S6，启用井下四端口电力电子变压器U2的10kV中压交流端口给井下工作面负荷供电。

运行状态(1)是煤矿智能供配电方案的正常工作状态，其中地面和井下的四端口电力电子变压器都正常工作，负载分别通过交、直流线路供电，目标是尽可能利用地面的可再生能源，地面和井下的电能传输尽可能多的利用直流形式。该运行状态下的特点是，以井下工作负荷的功率变化为主，结合可再生能源的出力变化，调节储能的充放电时段，做到尽可能的降低从电网吸收的净功率。

状态(2)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均故障时，断开开关S1-S9，使两个四端口电力电子变压器的各个端口处于闭锁状态，闭合开关S14，利用10kV交流母线给井下设备供电。

运行状态(2)是煤矿智能供配电方案的一种非正常工作状态，目标是在两个四端口电力电子变压器均故障停机的情况下，智能供配电网络退化为原有的交流供电网络，保证地面和井下的用电负荷能够维持正常工作，此时，两个四端口电力电子变压器的各个端口处于闭锁状态，通过闭合开关S10和S14，给原来通过四端口电力电子变压器供电的工作面负荷供电。

状态(3)：地面四端口电力电子变压器U1故障停机、井下四端口电力电子变压器U2工作正常时，断开开关S1～S4，闭合开关S5～S9，使地面四端口电力电子变压器U1的各个端口闭锁，井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络根据其余端口的功率而定，总体呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制，功率由负荷决定；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口采用下垂控制10kV直流母线电压；井下的储能装置按照充放电策略进行应急储能和峰谷电价进行充放电管理，通过DC/DC装置降压后给其余直流设备使用。

运行状态(3)是煤矿智能供配电方案的一种非正常工作状态，目标是在地面四端口电力电子变压器U1故障停机、井下四端口电力电子变压器U2工作正常的情况下，智能供配电网络切换为部分交、直流供电网络，保证地面和井下的用电负荷正常工作的同时，尽可能用好光伏发电资源和井下储能资源。

状态(4)：井下四端口电力电子变压器U2故障停机、地面四端口电力电子变压器U1工作正常时，闭合开关S1～S4和S9，断开开关S5～S8，使井下四端口电力电子变压器U2各个端口闭锁，地面四端口电力电子变压器U1的各个端口的控制策略为：10kV交流端口执行并网跟随运行策略；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压稳定；与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V的交流母线中；与1500V直流母线连接的地面储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行。

运行状态(4)是煤矿智能供配电方案的一种非正常工作状态，目标是在井下四端口电力电子变压器U2故障停机、地面四端口电力电子变压器U1工作正常的情况下，智能供配电网络切换为部分交、直流流供电网络，保证地面和井下的用电负荷正常工作的同时，尽可能用好地面可再生能源发电资源和储能资源。

进一步地，本实施例中，所述智能供配电系统还包括两路独立的35kV电网输入，第一路35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第二路35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接；所述控制方法还包括：

运行状态(5)：当10kV交流母线故障时，闭合开关S11、S12和S13，断开开关S10，切换到备用10kV交流母线，地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2保持所述状态(1)的控制策略。

运行状态(5)是煤矿智能供配电方案的一种备用正常工作状态，目标是组成的交、直流混合配电网中的交流线路故障的情况下，通过切换到另一路独立交流线路，形成新的混合配电网络，实现与运作状态1同样的运行效果，保证地面和井下的用电负荷正常工作。此时，通过闭合S11、S12和S13，断开S10和S14，将交流供电从S10线路切换到S11线路，实现重组交直流混合配电网。

此外，应作出说明的是，当10kV交流母线正常时，闭合开关S10、S11、断开开关S12和S13。

此外，本实施例中，井下四端口电力电子变压器U2故障时，闭合开关S14，井下四端口电力电子变压器U2正常时，断开开关S14。

此外，应作出说明的是，本发明主要针对井工煤矿中地面和井下用电负荷的节能降耗和智能供配电的需求进行设计的，对于其他类似场景的混合配电网的应用，包括不同的端口数量、端口电压和容量，可以参考此方法进行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，其特征在于，包括：地面四端口电力电子变压器U1、井下四端口电力电子变压器U2、变压器T3和开关S14；

所述地面四端口电力电子变压器U1的3300V中压交流端口通过开关S1与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S2与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S3与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S4与10kV直流母线连接；

所述井下四端口电力电子变压器U2的3300V中压交流端口通过开关S8与3300V交流母线连接，10kV中压交流端口通过开关S6与10kV交流母线连接，1500V低压直流端口通过开关S7与1500V直流母线连接，10kV中压直流端口通过开关S5与10kV直流母线连接；

所述10kV交流母线通过变压器T3和开关S14与3300V交流母线连接；

所述10kV直流母线通过开关S9与光伏发电系统的DC/DC转换模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，其特征在于，还包括两路独立的35kV电网输入，第一路35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第二路35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接。

3.根据权利要求1所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，其特征在于，还包括风力发电设备、瓦斯乏风氧化发电设备、储能系统，所述风力发电设备和瓦斯乏风氧化发电设备与3300V交流母线连接；所述储能系统和直流负荷与1500V直流母线连接；光伏发电系统通过DC-DC转换模块和开关S9与所述10kV直流母线连接。

4.根据权利要求1所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，其特征在于，所述光伏发电系统为集中式光伏发电系统。

5.根据权利要求1所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统，其特征在于，还包括变压器T4，所述3300V交流母线通过变压器T4与1140V交流母线连接，所述1140V交流母线用于给掘进工作面的设备和电动辅运车辆供电。

6.根据权利要求1所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，其特征在于，包括：

状态(1)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，断开开关S6，闭合开关S1～S5、S7～S8；地面四端口电力电子变压器U1的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络的功率由其余端口的功率之和决定，总体呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压保持稳定；

井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压直流端口采用下垂控制模式，与地面地面四端口电力电子变压器U1的10kV中压直流端口一起稳定10kV直流母线的电压和功率的平衡；3300V中压交流端口采用电压源控制模式，给与3300V交流母线连接的采煤工作面设备供电，并经过一级变压到1140V后，给掘进工作面供电；1500V低压直流端口执行电压源控制模式，给井下直流负载供电；10kV中压交流端口处于闭锁状态；

与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V交流母线中；与1500V直流母线连接的地面和井下的储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，且井下储能的储能优先权大于地面储能，与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行，发出的功率依次按照井下负荷、井下储能、地面负荷、地面储能和并入市电网的顺序传输；

状态(2)：地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均故障时，断开开关S1-S9，使两个四端口电力电子变压器的各个端口处于闭锁状态，闭合开关S14，利用10kV交流母线给井下设备供电；

状态(3)：地面四端口电力电子变压器U1故障停机、井下四端口电力电子变压器U2工作正常时，断开开关S1～S4，闭合开关S5～S9，使地面四端口电力电子变压器U1的各个端口闭锁，井下四端口电力电子变压器U2的各个端口控制策略为：10kV中压交流端口执行并网跟随运行策略，与市电网络根据其余端口的功率而定，总体呈现四端口的功率平衡；3300V中压交流端口执行电压源控制，功率由负荷决定；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口采用下垂控制10kV直流母线电压；井下的储能装置按照充放电策略进行应急储能和峰谷电价进行充放电管理，通过DC/DC装置降压后给其余直流设备使用；

状态(4)：井下四端口电力电子变压器U2故障停机、地面四端口电力电子变压器U1工作正常时，闭合开关S1～S4和S9，断开开关S5～S8，使井下四端口电力电子变压器U2各个端口闭锁，地面四端口电力电子变压器U1的各个端口的控制策略为：10kV交流端口执行并网跟随运行策略；3300V中压交流端口执行电压源控制；1500V低压直流端口执行电压源控制；10kV中压直流端口执行电压源控制，使10kV直流母线的电压稳定；与3300V交流母线连接的发电装置按照最大发电功率控制运行，并入3300V的交流母线中；与1500V直流母线连接的地面储能装置与新能源出力配合进行削峰填谷，与10kV直流母线连接的光伏发电系统采用最大发电功率控制运行。

7.根据权利要求6所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，其特征在于，所述智能供配电系统还包括两路独立的35kV电网输入，第一35kV电网输入通过变压器T1和开关S10与10kV交流母线连接，第一35kV电网输入通过变压器T2和开关S11与备用10kV交流母线连接，10kV交流母线和备用10kV交流母线通过开关S12和开关S13连接；所述控制方法还包括：

当10kV交流母线正常时，闭合开关S10、S11、断开开关S12和S13；

当10kV交流母线故障时，闭合开关S11、S12和S13，断开开关S10，切换到备用10kV交流母线，地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2保持所述状态(1)的控制策略。

8.根据权利要求6所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，其特征在于，井下四端口电力电子变压器U2故障时，闭合开关S14，井下四端口电力电子变压器U2正常时，断开开关S14。

9.根据权利要求6所述的一种井工煤矿交直流混合智能供配电系统的控制方法，其特征在于，地面四端口电力电子变压器U1和井下四端口电力电子变压器U2均处于正常工作状态时，若10kV直流母线传输出现故障，则闭合开关S6，启用井下四端口电力电子变压器U2的10kV中压交流端口给井下工作面负荷供电。

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