本发明专利技术属于智能电网技术领域，尤其涉及一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集方法及系统，将日常用电行为相接近的两个用户划分为一个微组，同一个微组的两个用户共享一个私钥，所有微组的私钥总和为0；为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度；数据上传时，首先判断是否收到了所有智能电表发来的信息，若是则进行集成解密；若某个智能电表损坏、私钥缺失无法正常解密，则用同一微组的另一智能电表信息替代；将损坏的智能电表的ID记录并通知该用户修复智能电表；根据上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能电网
，尤其涉及一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集方法及系统。
技术介绍
迫于当前严峻的环境与资源形势，高效，节能的智能电网越来越受到政府的重视。智能电网除了正常计费外，还可以根据电网负荷的实时变化制定调度策略、发电计划，以及动态电价。这就需要在用户侧安装高频数据采集设备，以获取用户的实时用电信息；但用户的实时用电信息极容易暴露用户的居家隐私。于是出现了很多完成电网实时调度任务的同时保护用户隐私的技术方案，多数采用同态加密技术，对SM的加密数据进行集成运算，得出总的用电量，在保证正常调度的同时，隐藏了底层用户的具体消费细节，从而保护了用户隐私。然而当前采用同态加密算法的技术方案面临的最大的一个问题便是缺乏有效的容错机制，密文集成器必须收到所有SM发来的密文，才能够正常的进行集成运算，代入私钥得到用电量总和。倘若某个SM损坏，便无法正常解密。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集方法及系统。方法包括：步骤1、将日常用电行为相接近的两个用户划分为一个微组；步骤2、为所有智能电表分配私钥，同一个微组的两个用户共享一个私钥，所有微组的私钥总和为0；步骤3、为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度；正常计费时是以低频的形式采集用户信息，采用的ID为用户的具体身份信息；电力调
度时以高频形式采集用电数据进行电力调度时，采用的ID与用户身份无关；步骤4、数据上传时，首先判断是否收到了所有智能电表发来的信息，若全部收到则进行集成解密；若发现某个智能电表损坏造成对应的私钥缺失无法正常解密时，则用与该智能电表处于同一微组的另一用户的智能电表发来的信息替代；将损坏的智能电表的ID记录并通知该用户修复智能电表；步骤5、根据上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。所述用电行为相接近的两个用户是以用电量服从相同对数正态分布来作为划分依据。一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集系统，包括依次相连的：电网调度中心、密文采集器、密钥分配器、多个智能电表，其中智能电表两两组成一个微组后与密文集成器相连。所述一个微组中的两个智能电表所对应的用户的日常用电行为相近，用电量满足相同对数正态分布。所述密钥分配器为所有智能电表分配私钥，同一个微组的两个智能电表共享一个私钥，所有微组的私钥总和为0。所述密钥分配器为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度；正常计费时是以低频的形式采集用户信息，采用的ID为用户的具体身份信息；电力调度时以高频形式采集用电数据进行电力调度时，采用的ID与用户身份无关。所述密文集成器在数据上传时，首先判断是否收到了所有智能电表发来的信息，若全部收到则进行集成解密；若发现某个智能电表损坏造成对应的私钥缺失无法正常解密时，则用与该智能电表处于同一微组的另一用户的智能电表发来的信息替代；将损坏的智能电表的ID记录并通知该用户修复智能电表。所述电网调度中心根据上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。本专利技术的有益效果在于：将日常用电行为相接近的用户两两划分为一组并共享一个私钥，并为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度。由于正常计费时是以低频的形式采集用户信息，因此不存在隐私泄露的问题；当以高频形式采集用电数据进行电力调度时，为保障用户隐私，则采用与用户身份无关的ID。两个ID的对应关系只有密钥分配器知道，从而实现了对用户身份的隐匿。用同一微组中的用电量来代替损坏的智能电表的数据，提高了系统容错性和强健性。由于同一微组中的日常用电量比较接近，因此替代引起的误差相对于整个调度系统而言可以忽略不计。附图说明图1为该专利技术的用电数据采集系统结构图。图2为该专利技术方案的仿真实验，x轴代表电网中SM的总数量，y轴代表电网中损坏SM的数量，z轴代表引入替代机制后的误差率(％)。具体实施方式下面结合附图，详细说明实施方案。一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集系统，如图1所示，包括依次相连的：电网调度中心、密文采集器、密钥分配器、多个智能电表，其中智能电表两两组成一个微组后与密文集成器相连。步骤1.参数初始化步骤1.1密钥分配器采用Paillier同态加密算法，产生加密密钥(g,n)，解密密钥(y，u)。paillier算法：首先选出两个大素数p,q，y＝lcm(p-1,q-1),n＝pq.并且定义了一个函数L(u)＝(u-1)÷n；从中选出一个生成元g,计算出u＝(L(gymodn2))-1modn.公钥为(g,n),私钥为(y，u)。步骤1.2引入随机参数h,并为每个SM选定一个私钥ski，位于同一个微组中的两个SM共享一个私钥，且所有微组的密钥总和为0.即SM 1、SM2的私钥为sk1，SM3、SM4的私钥为sk2。其中sk1+sk2+sk3+sk4...skn＝0步骤1.3密钥分配器为每一个用户分配了两个ID，一个能确定用户的身份信息，便于查找损坏的SM，记为IDm；另一个不能确定用户的身份，便于密文集成器确认是否收到所有SM发来的数据，记为IDn。步骤1.4密钥分配器将(g,n,h,sk1,IDn1)分配给SM 1，将(g,n,h,sk1,IDn2)分配给SM2，将(g,n,h,sk2,IDn3)分配给SM3，将(g,n,h,sk2,IDn4)分配给SM4….将(y，u)分配给密文集成器。步骤2.数据采集加密安装在用户侧的SM以高频的方式(通常为15min)采集用户的用电数据，并对其进行加密，加密公式为Ci＝gmirinmodn2hski，其中Ci代表加密后的用电数据，mi代表SMi直接采集到的用电数据，ri为SMi选取的一个随机数，最后将(Ci,IDni)发给密文集成器。步骤3.数据集成解密步骤3.1密文集成器收集到SM的加密数据后，将IDn和内存中存储的ID表对比，确认是否收到了所有SM的信息。步骤3.2若某个SM损坏导致密文集成器没有收到该SM的信息，则密文集成器将选择与该SMi处于同一微组的SMj的加密数据代替。例如SM 1信息缺失，则用SM2的信息替代；SM3信息缺失，则用SM4替代。步骤3.3密文集成器对收集到的经过容错处理的数据进行如下运算得到总的用电量：Csum＝C1·C2·C3·C4...Cn＝gm1+m2+m3+m4+...mn(r1·r2·r3·r4...rn)nmod n2hsk1+sk1+sk2+sk2+...skn＝gm1+m2+m3+m4+...mn(r1·r2·r3·r4...rn)nmod n2Msum＝L(Csumymod n2)u mod n步骤3.4密文集成器将损坏SM的IDn发给密钥分配器，密钥分配器根据损
坏SM的IDn查出对应的IDm，确认SM出现故障的用户身份，通知该用户修复SM。步骤4.电力调度电网调度中心根据密文集成器上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。因为调度中心是根据电网负荷的总体趋势来制定调度策略，所以若干个SM产生故障被同组成员替换所引起的误差可以忽略不计。当某一个时间段内电网总体负荷偏低时，就可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集方法，其特征在于，包括：步骤1、将日常用电行为相接近的两个用户划分为一个微组；步骤2、为所有智能电表分配私钥，同一个微组的两个用户共享一个私钥，所有微组的私钥总和为0；步骤3、为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度；正常计费时是以低频的形式采集用户信息，采用的ID为用户的具体身份信息；电力调度时以高频形式采集用电数据进行电力调度时，采用的ID与用户身份无关；步骤4、数据上传时，首先判断是否收到了所有智能电表发来的信息，若全部收到则进行集成解密；若发现某个智能电表损坏造成对应的私钥缺失无法正常解密时，则用与该智能电表处于同一微组的另一用户的智能电表发来的信息替代；将损坏的智能电表的ID记录并通知该用户修复智能电表；步骤5、根据上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。
【技术特征摘要】
1.智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集方法，其特征在于，包括：步骤1、将日常用电行为相接近的两个用户划分为一个微组；步骤2、为所有智能电表分配私钥，同一个微组的两个用户共享一个私钥，所有微组的私钥总和为0；步骤3、为每个用户分配两个ID，分别用于正常计费和电力调度；正常计费时是以低频的形式采集用户信息，采用的ID为用户的具体身份信息；电力调度时以高频形式采集用电数据进行电力调度时，采用的ID与用户身份无关；步骤4、数据上传时，首先判断是否收到了所有智能电表发来的信息，若全部收到则进行集成解密；若发现某个智能电表损坏造成对应的私钥缺失无法正常解密时，则用与该智能电表处于同一微组的另一用户的智能电表发来的信息替代；将损坏的智能电表的ID记录并通知该用户修复智能电表；步骤5、根据上传的所有用户用电量总和，绘制负荷曲线，制定调度策略和发电计划。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述用电行为相接近的两个用户是以用电量服从相同对数正态分布来作为划分依据。3.一种智能电网中保护用户用电隐私且带有容错机制的用电数据采集系统，其特征在于，包括依次相连的：电网调度中心、密文采集器、密钥分配器、多个...
【专利技术属性】
技术研发人员：关志涛，司冠林，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。