CN113630401A - 基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统 - Google Patents

基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统，属于信息传输与隐私保护领域。本发明主要包括用户端电表数据预处理和数据分发过程，首先将测量的智能电表数据进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算，并生成传递信息时所需的内部和外部权值；在数据分发过程中，采用改进的push‑sum算法，用户将相邻用户发来的数据进行聚合操作，并且将自己的信息数据加权发给邻居，达到最终的一致值。本发明可以在保证每个用户拿到平均一致性结果的基础上，保证每个用户的个人隐私能够得到保护。

Description

基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统
技术领域
本发明涉及信息传输、隐私保护领域，具体涉及一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统。
背景技术
在现代社会中，人们对能源的需求不断提升，同时随着我国的科学技术飞速发展，基础设施不断完善，利用最新的电子通信技术所建成的智能电网也应运而生。通过智能电网中的智能电表，供电公司可以更好的获得用户用电的实时监控信息，以便于更好的调控电力网络。电力公司为了能够实时监测电网的信息，就需要收集大量的用户信息，这些用户信息往往是敏感的，会暴露用户的用电规律以及生活习惯，比如通过对用电的实时监测，可以判断出用户最近是否出行，家中有没有人。随着科技的发展，智能电网此类隐患暴露出了更多隐私问题，这些问题导致的用户隐私泄露会造成巨大的经济损失。因此，在保证智能电网正常运行的前提下用户个人隐私保护需求显得十分重要。
针对智能电网中的一致性来讲，本发明考虑了一种push-sum算法，在该算法下，电网用户仅仅依赖自己以及相邻用户的信息，接收相邻用户的信息将之与自己的信息进行聚合，并把自己的信息发给相邻用户，即可达到最终的一致值。但是在该框架下，显式传输的数据往往会将自己的信息暴露给邻居或者窃听者，是十分不安全的。
发明内容
发明目的：本发明目的在于提出一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法与系统，可以在保证每个用户拿到平均一致性结果的基础上，提供对用户的隐私保护。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，包括用户端电表数据预处理和数据分发过程；所述用户端数据预处理包括：
测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi存储在用户端本地，并不直接发送给相邻用户，将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算；内部数据为随机生成的两个常数记为
Figure BDA0003186196930000011
和
Figure BDA0003186196930000012
用于传输的数据记为
Figure BDA0003186196930000013
和
Figure BDA0003186196930000014
满足
Figure BDA0003186196930000015
和
Figure BDA0003186196930000016
c为用户集群中所有用户约定的系数；
第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集合
Figure BDA0003186196930000021
和
Figure BDA0003186196930000022
作为外部权值；其中集合
Figure BDA0003186196930000023
和所有元素和为1，集合
Figure BDA0003186196930000024
中元素在0到1之前，所有元素和为1；
第i个用户生成随机数
Figure BDA0003186196930000025
和
Figure BDA00031861969300000234
Figure BDA0003186196930000026
和
Figure BDA0003186196930000027
作为内部权值；其中
Figure BDA00031861969300000233
是小于1的正数；
所述数据分发过程是用户与相邻用户进行数据传输以达到一致值的过程，包括：
第i个用户在首次传输过程中使用集台
Figure BDA0003186196930000028
中权值以及
Figure BDA0003186196930000029
和
Figure BDA00031861969300000210
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
第i个用户在后续传输过程中使用集合
Figure BDA00031861969300000211
中权值以及
Figure BDA00031861969300000212
和
Figure BDA00031861969300000213
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
记第t*时刻传输时的第i个用户分解后的数据为
Figure BDA00031861969300000214
和
Figure BDA00031861969300000215
若此时刻以及接下来的2T时刻都满足
Figure BDA00031861969300000216
t*＜t＜t*+2T，δ为设定的收敛阈值，则结束，得到最终的平均用电量一致值是
Figure BDA00031861969300000217
获取用户集群中任一用户的平均用电量一致值与集群中用户总数相乘即可得到该集群的用电总量。
本发明进一步的改进在于，权值集合
Figure BDA00031861969300000218
按如下方式随机生成：随机取Ni个随机数
Figure BDA00031861969300000219
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后令
Figure BDA00031861969300000220
Figure BDA00031861969300000221
本发明进一步的改进在于，权值集合
Figure BDA00031861969300000222
按如下方式随机生成：随机取Ni+1个大于0的随机数
Figure BDA00031861969300000223
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后令
Figure BDA00031861969300000224
本发明进一步的改进在于，第i个用户在首次传输过程中传输的数据为
Figure BDA00031861969300000225
和
Figure BDA00031861969300000226
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure BDA00031861969300000227
Figure BDA00031861969300000228
和
Figure BDA00031861969300000229
其中
Figure BDA00031861969300000230
分别表示第i个用户在首次或前设定次数信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
本发明进一步的改进在于，第i个用户在后续t时刻传输的数据为
Figure BDA00031861969300000231
和
Figure BDA00031861969300000232
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure BDA0003186196930000031
Figure BDA0003186196930000032
Figure BDA0003186196930000033
和
Figure BDA0003186196930000034
其中
Figure BDA0003186196930000035
分别表示第i个用户在t时刻进行信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
本发明进一步的改进在于，T取网络中相距最远的两个用户之间的跳数。
基于相同的发明构思，本发明提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和用户端数据传输模块，所述智能电表用于计量用电量，所述用户端数据传输模块包括用户端电表数据预处理单元和数据分发单元；
所述用户端电表数据预处理单元，用于测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi存储在用户端本地，并不直接发送给相邻用户，将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算；内部数据为随机生成的两个常数记为
Figure BDA0003186196930000036
和
Figure BDA0003186196930000037
用于传输的数据记为
Figure BDA0003186196930000038
和
Figure BDA0003186196930000039
满足
Figure BDA00031861969300000310
和
Figure BDA00031861969300000311
c为用户集群中所有用户约定的系数；以及，用于第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集合
Figure BDA00031861969300000312
和
Figure BDA00031861969300000313
作为外部权值；其中集合
Figure BDA00031861969300000314
中所有元素和为1，集合
Figure BDA00031861969300000315
中元素在0到1之前，所有元素和为1；第i个用户生成随机数
Figure BDA00031861969300000316
和
Figure BDA00031861969300000317
Figure BDA00031861969300000318
和
Figure BDA00031861969300000319
作为内部权值；其中
Figure BDA00031861969300000320
是小于1的正数；
所述数据分发单元，用于用户与相邻用户进行数据传输以达到一致值的过程，包括：
第i个用户在首次传输过程中使用集合
Figure BDA00031861969300000321
中权值以及
Figure BDA00031861969300000322
和
Figure BDA00031861969300000323
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
第i个用户在后续传输过程中使用集合
Figure BDA00031861969300000324
中权值以及
Figure BDA00031861969300000325
和
Figure BDA00031861969300000326
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
记第t*时刻传输时的第i个用户分解后的数据为
Figure BDA00031861969300000327
和
Figure BDA00031861969300000328
若此时刻以及接下来的2T时刻都满足
Figure BDA00031861969300000329
t*＜t＜t*+2T，δ为设定的收敛阈值，则结束，得到最终的平均用电量一致值是
Figure BDA00031861969300000330
获取用户集群中任一用户的平均用电量一致值与集群中用户总数相乘即可得到该集群的用电总量。
基于相同的发明构思，本发明提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法。
有益效果：本发明提出一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护，该方法把用户用电信息一分为二，一部分信息与相邻的用户进行数据传输，另一部分仅仅在进行内部信息处理的时候用到，并且设计了一种特殊的push-sum算法，在不破坏原有算法效果的前提下，能够成功保护数据隐私。由于本发明是基于push-sum算法改进的，是分布式算法，相较于一般的集中式算法，解决了传统传输方式靠近中心服务器端节点传输负载过重的问题。通过理论分析和实验分析，都能证实本发明同时保证了一致性和隐私性。
附图说明
图1为本发明实施例的应用场景示意图。
图2为本发明实施例的方法流程图。
图3为本发明实施例中实验仿真图。
图4为本发明实施例中的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法的应用场景，其中一个用户集群可以代表一个楼道，一栋楼的用户等等，运用本实施例的方法电力公司只需查询某个用户就能知道整体用电情况，实时监测电网信息，以便于更好的调控电力网络。
如图2所示，本发明实施例提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，首先是用户端电表数据预处理过程，在进行信息交互之前，用户需要对自己的用电信息进行预操作以便后续计算；然后是数据分发过程，用户将相邻用户发来的数据进行聚合操作，并且将自己的信息数据加权发给邻居，以达到最终的用电信息平均一致值。具体过程如下：
1、用户端电表数据预处理：用户端对智能电表的预处理主要有对电表数据进行测量、传输权值生成以及对本地电表数据分解。
Step1智能电表用电数据测量：测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi用户自己存储，并不直接会发送给相邻用户。
Step2传输权值生成：第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集合
Figure BDA0003186196930000051
和
Figure BDA0003186196930000052
作为外部权值，生成方法如下：
Figure BDA0003186196930000053
的方式为随机的取Ni个随机数
Figure BDA0003186196930000054
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后
Figure BDA0003186196930000055
Figure BDA0003186196930000056
明显的，集合
Figure BDA0003186196930000057
内部元素个数为Ni+1，并且集合中所以元素的和为1；
Figure BDA0003186196930000058
的方式为随机取Ni+1个大于0的随机数
Figure BDA0003186196930000059
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后
Figure BDA00031861969300000510
Figure BDA00031861969300000511
明显的，集合
Figure BDA00031861969300000512
内部元素个数为Ni+1，并且集合中所以元素的和为1。
然后生成两个内部更新的权值
Figure BDA00031861969300000513
和
Figure BDA00031861969300000514
以及
Figure BDA00031861969300000515
和
Figure BDA00031861969300000516
Step3本地电表数据分解：将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算。具体为第i个用户随机生成两个常数
Figure BDA00031861969300000517
和
Figure BDA00031861969300000518
以及两个相关常数
Figure BDA00031861969300000519
和
Figure BDA00031861969300000520
c为用户集群中所有用户约定的系数，本例中
Figure BDA00031861969300000521
Figure BDA00031861969300000522
2、数据分发过程：这个过程是用户将本地信息分发给周围相邻节点以达到一致值的过程，此时已经将各项数据处理成了需要的形式，只需要进行改进型的push-sum算法即可，过程如下：
Step1首次进行push-sum算法时，对应第i个用户的第ji需要接受i的信息的相邻用户，传输的数据为
Figure BDA00031861969300000523
和
Figure BDA00031861969300000524
而内部更新为
Figure BDA00031861969300000525
Figure BDA00031861969300000526
和
Figure BDA00031861969300000527
Figure BDA00031861969300000528
Figure BDA00031861969300000529
分别表示第i个用户在首次信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
Step2第i个用户的第ji需要接受i的信息的相邻用户，在t时刻传输的数据为
Figure BDA00031861969300000530
和
Figure BDA00031861969300000531
而内部更新为
Figure BDA00031861969300000532
Figure BDA0003186196930000061
和
Figure BDA0003186196930000062
Figure BDA0003186196930000063
Figure BDA0003186196930000064
分别表示第i个用户在t时刻进行信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
Step3当第i个用户进行足够次数传输之后，记第t*时刻传输时的内部数据为
Figure BDA0003186196930000065
Figure BDA0003186196930000066
和
Figure BDA0003186196930000067
若此时刻以及接下来的2T时刻都有
Figure BDA0003186196930000068
(t*＜t＜t*+2T)，那么算法结束，最终的平均用电量一致值是
Figure BDA0003186196930000069
T取网络中相距最远的俩个用户之间有多少跳。获取用户集群中任一用户的平均用电量一致值与集群中用户总数相乘即可得到该集群的用电总量。下面从理论分析角度对本发明最终形成的用电信息一致性进行证明：
设
Figure BDA00031861969300000610
Figure BDA00031861969300000611
其中
Figure BDA00031861969300000612
Figure BDA00031861969300000613
Figure BDA00031861969300000614
其中
Figure BDA00031861969300000615
此时令
Figure BDA00031861969300000616
n为集群中的用户数，可以写成矩阵形式
Figure BDA00031861969300000617
其中
Figure BDA00031861969300000618
Figure BDA0003186196930000071
其中
Figure BDA0003186196930000072
是一个非负列随机矩阵，具有一个但特征值1，且这个特征值是单特征值，其余特征值的模小于1，那么我们有这个矩阵的关于1的唯一左特征向量u1T＝(1，1，...，1)那么一定存在一个可逆矩阵C＝(u1，u2，...，u2n)T以及逆矩阵C-1＝(v1，v2，...，v2n)使得
Figure BDA0003186196930000073
J是(2n-1)×(2n-1)的方阵，代表剩下的特征值对应的若当块，很显然的J的特征值的模长全都小于1，那么有
Figure BDA0003186196930000074
Figure BDA0003186196930000075
此时
Figure BDA0003186196930000076
其中
Figure BDA0003186196930000077
是一个列和为1的方阵，那么有
Figure BDA0003186196930000078
相似的，我们有
Figure BDA0003186196930000079
此时，对于用户i而言，其有的数据是
Figure BDA0003186196930000081
因此，计算
Figure BDA0003186196930000082
或者
Figure BDA0003186196930000083
即可得到
Figure BDA0003186196930000084
可得平均一致性结果。
下面以如图3所示的由8个用户组成的集群为例，进行仿真实验。图3中各用户沿箭头向邻居传递用电信息，初始采集的用电量依次为400，333，256，683，456，200，111，423。如图4所示，经过一段时间的信息传递后，每个用户均达到了平均一致性结果。综上可见，本发明可以在保证每个用户拿到平均一致性结果的基础上，提供对用户的隐私保护。
基于相同的发明构思，本发明实施例提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和用户端数据传输模块，所述智能电表用于计量用电量，所述用户端数据传输模块包括用户端电表数据预处理单元和数据分发单元。
所述用户端电表数据预处理单元，用于测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi存储在用户端本地，并不直接发送给相邻用户，将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算；内部数据为随机生成的两个常数记为
Figure BDA0003186196930000085
和
Figure BDA0003186196930000086
用于传输的数据记为
Figure BDA0003186196930000087
和
Figure BDA0003186196930000088
满足
Figure BDA0003186196930000089
和
Figure BDA00031861969300000810
c为所有用户约定的大于1的整数；以及，用于第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集台
Figure BDA00031861969300000811
和
Figure BDA00031861969300000812
作为外部权值；其中集合
Figure BDA00031861969300000813
中所有元素和为1，集合
Figure BDA00031861969300000814
中元素在0到1之前，所有元素和为1；第i个用户生成随机数
Figure BDA00031861969300000815
和
Figure BDA00031861969300000816
Figure BDA00031861969300000817
和
Figure BDA00031861969300000818
作为内部权值；其中
Figure BDA00031861969300000819
是小于1的正数；
所述数据分发单元，用于用户与相邻用户进行数据传输以达到一致值的过程，包括：第i个用户在首次或前设定次数的传输过程中使用集合
Figure BDA00031861969300000820
中权值以及
Figure BDA00031861969300000821
和
Figure BDA00031861969300000822
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；第i个用户在后续传输过程中使用集合
Figure BDA00031861969300000823
中权值以及
Figure BDA0003186196930000091
和
Figure BDA0003186196930000092
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；记第t*时刻传输时的第i个用户分解后的数据为
Figure BDA0003186196930000093
和
Figure BDA0003186196930000094
若此时刻以及接下来的2T时刻都满足
Figure BDA0003186196930000095
t*＜t＜t*+2T，δ为设定的收敛阈值，则结束，得到最终的平均用电量一致值是
Figure BDA0003186196930000096
基于相同的发明构思，本发明实施例提供的一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被加载至处理器时实现上述的基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法。
应说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述并不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：包括用户端电表数据预处理和数据分发过程；所述用户端数据预处理包括：
测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi存储在用户端本地，并不直接发送给相邻用户，将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算；内部数据为随机生成的两个常数记为
Figure FDA0003186196920000011
和
Figure FDA0003186196920000012
用于传输的数据记为
Figure FDA0003186196920000013
和
Figure FDA0003186196920000014
满足
Figure FDA0003186196920000015
和
Figure FDA0003186196920000016
c为用户集群中所有用户约定的系数；
第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集合
Figure FDA0003186196920000017
和
Figure FDA0003186196920000018
作为外部权值；其中集合
Figure FDA0003186196920000019
中所有元素和为1，集合
Figure FDA00031861969200000110
中元素在0到1之前，所有元素和为l；
第i个用户生成随机数
Figure FDA00031861969200000111
和
Figure FDA00031861969200000112
Figure FDA00031861969200000113
和
Figure FDA00031861969200000114
作为内部权值；其中
Figure FDA00031861969200000115
是小于1的正数；
所述数据分发过程是用户与相邻用户进行数据传输以达到一致值的过程，包括：
第i个用户在首次传输过程中使用集合
Figure FDA00031861969200000116
中权值以及
Figure FDA00031861969200000117
和
Figure FDA00031861969200000118
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
第i个用户在后续传输过程中使用集合
Figure FDA00031861969200000119
和权值以及
Figure FDA00031861969200000120
和
Figure FDA00031861969200000121
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
记第t*时刻传输时的第i个用户分解后的数据为
Figure FDA00031861969200000122
和
Figure FDA00031861969200000123
若此时刻以及接下来的2T时刻都满足
Figure FDA00031861969200000124
t*＜t＜t*+2T，δ为设定的收敛阈值，则结束，得到最终的平均用电量一致值是
Figure FDA00031861969200000125
获取用户集群中任一用户的平均用电量一致值与集群中用户总数相乘即可得到该集群的用电总量。
2.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：权值集合
Figure FDA00031861969200000126
按如下方式随机生成：随机取Ni个随机数
Figure FDA00031861969200000127
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后令
Figure FDA00031861969200000128
3.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：权值集合
Figure FDA00031861969200000129
按如下方式随机生成：随机取Ni+1个大于0的随机数
Figure FDA00031861969200000130
Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数，然后令
Figure FDA0003186196920000021
4.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：第i个用户在首次传输过程中传输的数据为
Figure FDA0003186196920000022
和
Figure FDA0003186196920000023
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure FDA0003186196920000024
Figure FDA0003186196920000025
和
Figure FDA0003186196920000026
Figure FDA0003186196920000027
其中
Figure FDA0003186196920000028
分别表示第i个用户在首次或前设定次数信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
5.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：第i个用户在后续t时刻传输的数据为
Figure FDA0003186196920000029
和
Figure FDA00031861969200000210
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure FDA00031861969200000211
Figure FDA00031861969200000212
和
Figure FDA00031861969200000213
Figure FDA00031861969200000214
其中
Figure FDA00031861969200000215
分别表示第i个用户在t时刻进行信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
6.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法，其特征在于：T取网络中相距最远的两个用户之间的跳数。
7.一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，其特征在于：包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和用户端数据传输模块，所述智能电表用于计量用电量，所述用户端数据传输模块包括用户端电表数据预处理单元和数据分发单元；
所述用户端电表数据预处理单元，用于测量第i个用户的智能电表，并将电表真实用电量表示为yi，测量出的yi存储在用户端本地，并不直接发送给相邻用户，将yi进行分解，一部分用于与相邻用户进行数据传输，另一部分用户内部计算；内部数据为随机生成的两个常数记为
Figure FDA00031861969200000216
和
Figure FDA00031861969200000217
用于传输的数据记为
Figure FDA00031861969200000218
和
Figure FDA00031861969200000219
满足
Figure FDA00031861969200000220
和
Figure FDA00031861969200000221
c为用户集群中所有用户约定的系数；以及，用于第i个用户对应自己和所有相邻用户生成两个随机数集合
Figure FDA00031861969200000222
和
Figure FDA00031861969200000223
作为外部权值；其中集合
Figure FDA00031861969200000224
中所有元素和为1，集合
Figure FDA00031861969200000225
中元素在0到1之前，所有元素和为1；第i个用户生成随机数
Figure FDA00031861969200000226
和
Figure FDA00031861969200000227
Figure FDA00031861969200000228
和
Figure FDA00031861969200000229
作为内部权值；其中
Figure FDA0003186196920000031
是小于1的正数；
所述数据分发单元，用于用户与相邻用户进行数据传输以达到一致值的过程，包括：
第i个用户在首次传输过程中使用集合
Figure FDA0003186196920000032
中权值以及
Figure FDA0003186196920000033
和
Figure FDA0003186196920000034
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
第i个用户在后续传输过程中使用集合
Figure FDA0003186196920000035
中权值以及
Figure FDA0003186196920000036
和
Figure FDA0003186196920000037
对用户本地数据加权传给相邻用户并且更新自己的本地信息；
记第t*时刻传输时的第i个用户分解后的数据为
Figure FDA0003186196920000038
和
Figure FDA0003186196920000039
若此时刻以及接下来的2T时刻都满足
Figure FDA00031861969200000310
t*＜t＜t*+2T，δ为设定的收敛阈值，则结束，得到最终的平均用电量一致值是
Figure FDA00031861969200000311
获取用户集群中任一用户的平均用电量一致值与集群中用户总数相乘即可得到该集群的用电总量。
8.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，其特征在于：第i个用户在首次传输过程中传输的数据为
Figure FDA00031861969200000312
和
Figure FDA00031861969200000313
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure FDA00031861969200000314
Figure FDA00031861969200000315
和
Figure FDA00031861969200000316
Figure FDA00031861969200000317
其中
Figure FDA00031861969200000318
分别表示第i个用户在首次或前设定次数信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
9.根据权利要求1所述一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，其特征在于：第i个用户在后续t时刻传输的数据为
Figure FDA00031861969200000319
和
Figure FDA00031861969200000320
其中0＜ji≤Ni，Ni是接收第i个用户分发的信息的用户的个数；内部更新为
Figure FDA00031861969200000321
Figure FDA00031861969200000322
和
Figure FDA00031861969200000323
Figure FDA00031861969200000324
其中
Figure FDA00031861969200000325
分别表示第i个用户在t时刻进行信息交互时，从相邻的用户处接收到的所有关于yi和zi的数据的加和。
10.一种基于状态分解的智能电网一致性隐私保护系统，其特征在于：包括多个用户节点，多个用户节点之间组成传输网络，构成一个用户集群；每个用户节点包括智能电表和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-6任一项所述的基于状态分解的智能电网一致性隐私保护方法。
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