计及用电经济性的智能电表用户隐私保护策略研究

作     者：陈信 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丽萍;李光琪

授予年度：2022年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：智能电网 用电数据 隐私保护 节约电费 

摘      要：智能电网作为新一代电网技术,将先进的通信、信息和控制技术应用于电力系统,是以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一的智能化电网。为了实现实时监测与快速自动响应的功能,智能电网需要安装大量的测量与执行单元,采集高精度的电力用户的用电数据。智能电表是测量单元的核心设备,其能实现双向互动供电模式下的双向高精度计量功能。然而智能电表计量的细粒度的用电数据也对用户的隐私安全造成了极大的威胁,攻击者可以从中分析出用户的生活习惯和用电模式等个人隐私信息。本文研究了装有蓄电池的家庭微电网场景,通过蓄电池调度的实现智能电表用户的隐私保护机制,创新点和具体贡献如下:1、提出了一种分时电价下基于平均用电功率的隐私保护算法。通过调度蓄电池充放电功率实现了隐私保护和节约电费的协同优化。考虑分时电价的应用场景,引入剩余平均功率和时间参数实现隐私保护性和用电经济性之间的权衡。在电价高峰期和低谷期分别对原优化问题进行时间解耦,采用基于差分进化的随机搜索算法获得了时间解耦后的最优解。仿真实验结果表明本文提出的算法具有最优的节约电费的效果,同时具备一定的隐私保护性能。2、提出了实时电价下阶梯式隐私保护策略。将电表的示数离散为蓄电池最大充放电功率的函数来保护用户的隐私,设计电价因子调度蓄电池,达到节约电费的效果。根据用户的侧重的不同设计了最优节约用电花费策略和维持电表示数不变的节约用电花费策略。仿真结果表明了两种策略的优势及有效性。