(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210831467.5 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 秦中元　张磊　张群芳　陈玉清　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 张天哲 (51)Int.Cl. G06F 16/2455(2019.01) G06F 21/62(2013.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于本地差分隐私的智能 电网数据聚 合方法 (57)摘要 本发明提供一种基于本地差分隐私的智能 电网数据聚合方法。 智能电表在本地把用户用电 数据在数据域上划分为多个组别， 然后把划分后 的多组数据进行离散化处理。 智能电表对离散化 后的数据进行k ‑RR随机响应产生扰动数据。 之后 智能电表 把扰动后的数据发送给网关。 网关对收 到的区域内的扰动数据进行频率 分析矫正聚合。 网关把聚合数据发送给控制中心。 相较于传统的 同态加密数据聚合方案， 基于本地差分隐私的数 据聚合方案可以在不依赖第三方的情况下拥有 较小的计算 开销和通信开销。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115168423 A 2022.10.11 CN 115168423 A 1.一种基于 本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特 征在于： (1)系统初始化操作， 控制中心发布智能电网数据聚合过程所需要的参数给网关和智 能电表； (2)智能电表根据接收到的参数对用户的用电数据进行分组 处理扰动后发送给网关； (3)网关对所覆盖范围内智能电表发送来的数据进行聚合处理， 然后把得到的结果发 送给用电控制中心。 2.如权利要求1所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 所述步骤(1)中， 在智能电表初始化阶段， 用电控制中心和网关进行一次交互， 网关和智能 电表进行一次交 互， 传输在用电数据聚合过程中所需要的全局参数。 3.如权利要求2所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 所述全局 参数包括差分隐私预算大小； 用电数据按照数据域划分位数； 每个组别所需要划 分的区间长度； 每个组别数据的合法范围； 智能电表执行采集任务的时间频率； 给定起始发 布时间。 4.如权利要求3所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 所述步骤(2)中， 智能电表利用其收到的全局参数对用户的用电数据进 行处理； 首先对用户 的用电数据在数据域上进 行分组； 智能电表按照数据域划分位数把用户用电数据分成多个 组别。 5.如权利要求4所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 智能电表对划分好的每个数据 组别中的数据进行离散化处理； 在离散化处理之前， 对单个 数据组别进行分组处理； 按照给定的每个组别所需要划分的区间长度进行划分， 分组后的 数据会落在某一区间之内。 6.如权利要求5所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 用户分组用电数据按照一定的条件概 率被离散成其所属分组的边界值的某一个。 7.如权利要求6所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 智能电网利用所给定的全局参数， 对分组离散化后的用电数据进 行满足本地差分隐私的k ‑ RR随机扰动， 扰动输出的结果为数据 组别分组后的所有的可能边界值， 然后把输出的结果 发送给网关进行聚合。 8.如权利要求7所述的一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 其特征在于： 所述步骤(3)中， 网关对 该区域内智能电表传输的分组扰动数据进 行聚合； 对于某一个 分组 扰动数据来说， 智能电表会统计该组数据所有可能存在值的频数， 然后对这些频数进行矫 正， 然后再累积求和， 得到每个分组数据的统计总和； 由于不同组别的权重不同， 每个组别 的总和数据再按照其权 重进行累积求和， 即可 得到该区域内用户总的用电数据的估计值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115168423 A 2一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合 方法 技术领域 [0001]本发明属于智能电网技术领域， 涉及一种基于本地差分隐私的智能电网数据聚合 方法， 具体涉及一种面向智能电表发布数据的基于条件概率数据离散化的本地差分隐私技 术。 背景技术 [0002]随着物联网技术的迅速发展， 智能电表也成为电力公司研究的主要 目标。 相较于 传统的电网来说， 智能电网不需要大量的人力成本， 它能够实现对区域内用户用电情况 的 实时监控与预测， 给予用户更好的用电指导， 防止大规模的用电坍塌等问题， 拥有较好的可 持续性。 用电数据包含用户的个人隐私， 因此智能电表的用电数据隐私保护问题是电网公 司需要考虑的一个重大问题。 [0003]传统的用电数据隐私保护手段是使用加密技术。 为了实现对区域内用户的实际监 控， 智能电表需要对用户的用电数据频繁采集。 由于智能电表的计算资源有限， 频繁的加解 密过程会造成大量的计算开销， 导致智能电表崩溃。 此外， 实际过程中会存在用户的加入与 退出， 如何降低这 一过程的计算成本也是电力公司所需要考虑的问题之一。 发明内容 [0004]针对智能电表计算资源有限的问题， 本发明的目的在于提供一种基于本地差分隐 私的智能电网应用场景下的数据聚合方法， 主要解决当前传统的加密算法在智能电网计算 开销过大的问题， 实现对区域内居民用户的实时监控与提供用电指导。 [0005]本发明提供一种基于 本地差分隐私的智能电网数据聚合方法， 包括以下步骤： [0006]步骤一： 系统初始化操作， 控制中心发布智能电网数据聚合过程所需要的参数给 网关和智能电表用户； [0007]步骤二： 智能电表根据接收到的参数对用户的用电数据进行分组处理再扰动后发 送给网关； [0008]步骤三： 网关对所覆盖范围内智能电表发送来的数据进行聚合处理， 然后把得到 的结果发送给用电控制中心。 [0009]上述方案中， 智能电网数据聚合所需要的参数包括差分 隐私预算大小、 用户用电 数据按照数据域划分的位数， 每个组别所需要划分的区间长度， 每个组别数据的合法范围， 以及智能电表执 行采集任务的时间频率与起始发布时间。 [0010]进一步方案中， 所述 步骤二具体方法如下： [0011](2.1)智能电表对单位时间内所采集用电数据， 然后在数据域上按照划分位数d进 行划分为多个组别， 即每 个组别的数据范围为[0～10d)。 [0012](2.2)对每 个组别的数据按照一定的条件概 率进行离 散化处理。 [0013](2.3)对离 散化的数据进行k ‑RR随机扰动。 [0014](2.4)把扰动 后的数据发送给网关。说　明　书 1/4 页 3 CN 115168423 A 3