FR3097087A1 - Procédé de gestion de consommation dans un réseau de distribution - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion de consommation mis en œuvre par un réseau de distribution, le procédé comportant, pour chaque nœud aval, individuellement :- décomposer (S2) une puissance électrique prévisionnelle en valeurs aléatoires (pj,i),- la distribuer (S3) à chacun des autres nœuds avals et recevoir (S3) d’eux une valeur (pi,j),de sorte à ce que une puissance électrique prévisionnelle totale équivalente à la somme des puissances électriques prévisionnelles des nœuds avals du réseau soit un secret partagé entre les nœuds avals du réseau et non révélé aux nœuds avals du réseau,le procédé comportant, par l’ensemble des nœuds aval du réseau, collectivement :- appliquer (S5) une fonction de comparaison entre le secret partagé et un plafond de puissance prédéfini,- révéler au nœud amont le résultat de la comparaison sans révéler le secret partagé. Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Procédé de gestion de consommation dans un réseau de distribution

La présente divulgation se rapporte à un procédé de gestion de consommation mis en œuvre dans un réseau de distribution, notamment un réseau de distribution de fluide tel qu’un réseau électrique, d’eau ou de gaz.

Un procédé de gestion de consommation dans un réseau de distribution électrique comporte classiquement une transmission courante, par exemple périodique, de valeurs de consommation électrique prévisionnelle depuis des nœuds d’un même sous-réseau vers un transformateur commun. Ce dernier est alors apte à délivrer aux nœuds une puissance électrique sans dépasser une valeur maximale, afin d’éviter les surcharges sur le réseau, ou les pannes.

Par exemple, les nœuds électriques correspondent à des compteurs électriques installés au domicile d’usagers.

Un tel procédé est par exemple décrit dans FR3060819 déposé par la demanderesse le 19 décembre 2016 en France sous le titre « COORDINATION DE GESTION DE CONSOMMATION D'ENERGIE ELECTRIQUE ».

Néanmoins, cette configuration présente les inconvénients de ne pas permettre aux usagers de conserver leurs données de consommation prévisionnelles secrètes. Les usagers peuvent souhaiter limiter l’accessibilité de telles données qui permettent de savoir à quels horaires ils sont présents à leur domicile, et ce qu’ils y font.

Le but de la présente divulgation est de remédier à ces inconvénients.

Un objectif est de proposer un procédé de gestion de consommation dans un réseau de distribution, qui permette à la fois de réguler la consommation des nœuds pour respecter une puissance maximale que le transformateur peut délivrer tout en protégeant les données à caractère personnel des usagers du réseau de distribution.

À cet effet, il est proposé un procédé de gestion de consommation mis en œuvre sur un réseau de distribution, ledit réseau comportant N nœuds avals comportant chacun une unité de traitement, et un nœud amont dudit réseau apte à alimenter chacun des nœuds avals via ledit réseau,
le procédé comportant, pour chaque nœud aval, individuellement :
- déterminer, par l’unité de traitement du nœud aval, une quantité prévisionnelle à consommer par le nœud aval sur ledit réseau,
- décomposer ladite quantité prévisionnelle au moyen d’une fonction prédéfinie de décomposition aléatoire en plusieurs valeurs ,
- distribuer à chacun des autres nœuds avals dudit réseau l’une desdites valeurs,
- recevoir de chacun des autres nœuds avals, une valeur,
de sorte qu’une quantité prévisionnelle totale équivalente à la somme des quantités prévisionnelles des nœuds avals du réseau soit un secret compartimenté entre les nœuds avals du réseau et restant inaccessible à chacun des nœuds avals du réseau pris isolément,
le procédé comportant, par l’ensemble des nœuds aval du réseau, collectivement :
- appliquer une fonction de comparaison entre le secret compartimenté et un plafond de quantité prédéfini,
- transmettre au nœud amont le résultat de la comparaison sans révéler le secret compartimenté.

Grâce à un tel procédé utilisant une technique de calcul multipartite sécurisé, encore appelé en anglais « Secure Multiparty Computation », il est possible de vérifier si un réseau de distribution, par exemple d’électricité, d’eau ou de gaz, présente une consommation prévisionnelle excédant ledit plafond sans jamais révéler au réseau la totalité des valeurs permettant de calculer la puissance prévisionnelle de chaque nœud, ni la puissance prévisionnelle totale.

Par exemple, on comprendra par l’expression « quantité prévisionnelle » une puissance énergétique prévisionnelle, ou encore un débit de fluide prévisionnel. Par exemple, le fluide peut être de l’eau, de l’électricité ou du gaz. Par exemple, la quantité énergétique prévisionnelle peut être une puissance électrique prévisionnelle.

Un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, isolément ou en combinaison les unes avec les autres.

Dans un mode de réalisation, les nœuds avals sont des nœuds d’un réseau électrique et le nœud amont correspond à un transformateur.

Dans un mode de réalisation, la fonction de décomposition prédéfinie est choisie de sorte à ce que la somme desdites plusieurs valeurs soit égale à la quantité prévisionnelle. Plusieurs fonctions de décompositions peuvent être mises en œuvre. Par exemple, la fonction de décomposition est une suite itérative de soustractions d’une valeur aléatoire qui peut varier à chaque itération mais inférieure à un reste courant de valeur de quantité prévisionnelle totale. Dans un autre exemple, les calculs peuvent être effectués modulo un grand nombre premier, de sorte que les valeurs aléatoires successives ne soient pas forcément inférieures au reste courant.

Dans un mode de réalisation, la fonction de comparaison comporte une somme des résultats respectifs de chaque calcul effectué par chaque nœud aval, chaque résultat respectif d’un nœud aval étant une somme des valeurs reçues des autres nœuds avals, et d’une valeur calculée par ledit nœud.

Dans un mode de réalisation, ladite quantité prévisionnelle est décomposée aléatoirement en N valeurs. L’avantage technique que le nœud aval détermine et conserve une Nième valeur pour lui-même (sans la transmettre) est de permettre de ne jamais révéler au réseau la totalité des valeurs permettant de calculer sa quantité prévisionnelle.

Dans un mode de réalisation, le résultat de la comparaison est un booléen. L’avantage technique que le nœud amont n’ait, à ce stade, connaissance que d’un booléen est de permettre que, dans le cas où le procédé doit continuer et calculer un surplus de quantité prévisionnelle, le nœud amont ne dispose pas de deux listes de valeurs qu’il pourrait comparer. Il est donc impossible de déduire par ré identification les quantités prévisionnelles secrètes des nœuds avals.

Dans un mode de réalisation, le procédé comporte en outre, en réponse à l’établissement du booléen indiquant que ladite quantité prévisionnelle totale est supérieure au plafond de quantité prédéfini, les étapes suivantes mises en œuvre par l’ensemble des nœuds aval du réseau, collectivement :
- déterminer un surplus de quantité prévisionnelle à consommer, ledit surplus comportant la différence entre la quantité prévisionnelle totale et ledit plafond de quantité prévisionnelle.

Dans un mode de réalisation, l’étape de détermination du surplus comporte en outre l’application d’un facteur de bruit à ladite quantité prévisionnelle totale, de sorte que ledit surplus comporte en outre ledit facteur de bruit. Ce surplus bruité permet en particulier de garantir la confidentialité différentielle.

Dans un mode de réalisation, le facteur de bruit est un bruit de Laplace.

Dans un mode de réalisation, le procédé comporte en outre une sélection aléatoire d’un sous-ensemble des nœuds avals du réseau, le procédé comportant en outre la mise en œuvre des étapes suivantes par chacun des nœuds avals du sous-ensemble :
- déterminer, par l’unité de traitement du nœud aval, une quantité prévisionnelle réduite à consommer par le nœud aval sur ledit réseau, la détermination comportant :
* retrancher à la quantité prévisionnelle du nœud aval une valeur fonction du surplus de quantité prévisionnelle.

Dans un mode de réalisation, la valeur à retrancher est en outre fonction d’un paramètre de flexibilité du nœud aval sélectionné.

Dans un mode de réalisation, la valeur à retrancher est égale au minimum entre le surplus de quantité prévisionnelle et le produit du paramètre de flexibilité et d’une quantité allouée initialement au nœud aval.

Dans un mode de réalisation, la sélection aléatoire est réalisée par la mise en œuvre, par chacun des nœuds avals, d’un même algorithme de sélection, l’algorithme comportant une fonction de hachage et une division de l’espace de sortie de la fonction de hachage en intervalles de tailles identiques les unes aux autres.

Selon un autre aspect, il est proposé en outre un compteur électrique comportant une unité de traitement configurée pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit ci-dessus dans un réseau de distribution électrique, ladite unité comportant au moins une mémoire, un circuit de traitement, un processeur et une interface de communication apte à communiquer avec d’autres nœuds avals du réseau de distribution et avec un nœud amont du réseau de distribution apte à alimenter chacun des nœuds avals via ledit réseau, lorsque le compteur électrique est raccordé audit réseau de distribution.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

montre une vue globale d’un réseau et de sous-réseaux pour lesquels un procédé tel que décrit ici peut être mis en œuvre.

illustre un schéma d’un procédé de gestion de consommation selon un mode de réalisation.

illustre un schéma détaillé d’une partie du procédé de la figure 2.

illustre un schéma détaillé d’une partie du procédé de la figure 2.

Dans la suite, le terme « réseau » est employé au sens général d’ensemble de liens propres à faire transiter de l’énergie électrique sans se limiter à une architecture particulière. De même, les termes relatifs de « sous-réseau », « amont » et « aval » sont utilisés pour ordonner plusieurs parties d’un réseau global les unes par rapport aux autres. Un réseau global comprend ici un sous-réseau de grande dimension en amont connecté à plusieurs sous-réseaux de petite dimension en aval.

La figure 1 représente un réseau local 100 comportant une pluralité de sous-réseaux 101, 102, 103 et 104, par exemple de sous-réseaux d’un même quartier. Le réseau local 100 est raccordé électriquement à un réseau de distribution électrique 300 située en amont des sous-réseaux via un nœud 55.

Dans l’exemple d’un réseau électrique, le nœud 55 correspond à un transformateur haute-tension/basse-tension (HTA/BT). Ici, le nœud 55 constitue l’unique nœud d’alimentation du réseau local 100. Le nœud 55 est équipé d’une unité de coordination de gestion d’énergie électrique 150 afin de gérer la distribution d’énergie électrique du nœud 55 en amont jusqu’à chacun des sous-réseaux 101, 102, 103 et 104.

Dans ce réseau local 100, le sous-réseau 101 est un réseau domestique électrique d’une habitation. Le sous-réseau 101 contient plusieurs appareils 10, 20, 30 et 40 à alimenter en énergie électrique à partir du nœud 1. De tels appareils peuvent par exemple être de natures variées, telle qu’un boîtier de connexion à un réseau internet, un appareil électro-ménager, un téléviseur, un système d’éclairage, un chargeur de batteries connecté à un véhicule électrique, une installation de production d’eau chaude sanitaire, des éclairages à DEL, etc., de façon non-limitative et à titres d’exemples seulement.

La référence 1 désigne un nœud situé à l’interface du réseau 300 et du sous-réseau 101, soit un point de livraison de l’énergie électrique en aval du nœud 55. Le nœud 1 correspond usuellement à un compteur d’électricité, capable de mesurer la puissance électrique instantanée qui est fournie à une habitation ou à un site professionnel. Trois autres nœuds 2, 3 et 4 sont également représentés, qui servent de points de livraison de l’énergie électrique à l’interface du réseau 300 et des sous-réseaux respectifs 102, 103 et 104. Par la suite, on utilisera l’indice « i » pour identifier un i^èmenœud d’un réseau local 100. Par exemple, chaque nœud représenté sur la figure 1 présente un indice i prenant pour valeurs son chiffre de référence.

De façon usuelle, une valeur de puissance souscrite (ou allouée) est affectée à chacun des nœuds i à l’instant t, par exemple conformément à un contrat commercial qui a été souscrit par un occupant de l’habitation correspondante auprès d’un fournisseur d’énergie électrique. Elle est inférieure à une autre valeur, appelée valeur de raccordement, qui correspond au dimensionnement de l’installation électrique qui dessert l’habitation.

Chaque nœud 1, 2, 3 et 4 est équipé d’une unité de traitement référencée respectivement 21, 22, 23 et 24.

L’unité de traitement 21 est insérée, au moins fonctionnellement, entre le nœud 1 et des lignes d’alimentation électrique reliées aux appareils 10, 20, 30 et 40 consommateurs d’énergie électrique de l’habitation. Une fonction de l’unité de traitement 21 est de gérer dans le temps les démarrages d’alimentation électrique de certains au moins des appareils 10, 20, 30 et 40 de l’habitation. L’unité de traitement 21 peut piloter les appareils, par exemple, pour réduire la consommation électrique tout en respectant la valeur de puissance souscrite , qui est la valeur de puissance électrique maximale du nœud 1. Pour effectuer ce pilotage, l’unité de traitement 21 peut intervenir physiquement via les lignes électriques concernées, par exemple à proximité du tableau de protection et de répartition usuel. De manière préférée, lorsque les appareils sont compatibles, l’unité de traitement 21 communique avec certains au moins des appareils pour les piloter sans intervenir physiquement sur les lignes d’alimentation. Dans ce cas, l’unité de traitement 21 n’a pas besoin d’être physiquement inséré entre le nœud 1 et des lignes d’alimentation électrique reliées aux appareils et peut être distant. Les appareils sont alors télécommandés.

Pour cela, il est possible de décaler dans le temps (avancer ou retarder) et/ou de moduler en puissance l’alimentation électrique de certains au moins des appareils qui sont alimentés à partir du nœud 1. Ces appareils pour lesquels l’alimentation électrique peut être modulée et/ou différée sont répertoriés dans une liste à disposition de l’unité de traitement 21.

La description qui précède est aisément transposable aux unités de traitement 22, 23 et 24 représentées, qui correspondent respectivement aux trois autres nœuds 2, 3 et 4.

L’unité 150 de coordination de gestion d’énergie électrique comprend des moyens de communications aptes à recevoir des données depuis chacune des unités de traitement 21, 22, 23 et 24 et transmettre des consignes à chacune des unités de traitement 21, 22, 23 et 24. Les moyens de communication peuvent comprendre divers appareillages et mettre en œuvre divers protocoles de communication connus en soit. La communication peut par exemple être assurée via le réseau internet lorsque les unités de traitement 21, 22, 23 et 24 y sont connectées.

Dans l’exemple décrit ici, une première entité est responsable du bon fonctionnement technique du réseau 300. Une seconde entité est responsable du bon fonctionnement technique du réseau local 100, et ici de l’unité 150. Des troisièmes entités sont responsables de la fourniture d’énergie électrique à chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4 et au moins en partie des unités de traitement 21, 22, 23 et 24. Des quatrièmes entités, typiquement des particuliers, sont responsables des sous-réseaux 101, 102, 103 et 104. Les diverses entités peuvent avoir à la fois des contraintes communes et des contraintes qui leur sont propres. Par conséquent, il est souhaitable que l’unité 150 ne puisse pas piloter directement les appareils électriques sans passer par les unités de traitement 21, 22, 23 et 24, sans quoi les troisièmes entités et quatrièmes entités sont privées de contrôle. Il est souhaitable que le pilotage permette de protéger l’intégrité de chaque partie du réseau global pour éviter les dysfonctionnements techniques et les pannes.

En outre, les quatrièmes entités étant typiquement des particuliers, il est souhaitable que la gestion de la consommation électrique du réseau 100 permette de protéger les données à caractère personnel, typiquement les valeurs datées de consommation électriques prévisionnelles des nœuds 1, 2, 3 et 4, y compris les valeurs prévisionnelles (futures).

Un procédé permettant de gérer la consommation électrique du réseau 100 tout en conservant le secret sur lesdites valeurs de consommation électriques prévisionnelles des nœuds 1, 2, 3 et 4 est décrit en référence aux figures 2 à 4. Le procédé est mis en œuvre par le réseau 100 et plus précisément par certains équipements qui le compose. Le procédé est répété à chaque pas élémentaire de temps afin de permettre de mettre en adéquation la consommation prévisionnelle et la puissance électrique maximale du réseau 100 à chaque instant. En particulier, le procédé permet d’anticiper plusieurs heures à l’avance la puissance électrique à délivrerviale réseau 100.

Le procédé comporte des étapes réalisées par l’unité de traitement 21, 22, 23 et 24 de chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4. Par la suite et pour simplifier l’exposé, les étapes mises en œuvres par les unités de traitement seront décrites comme étant réalisées « par les nœuds ».

Du point de vue de chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4, le procédé permet de gérer la consommation électrique sans divulguer la consommation électrique prévisionnelle du nœud 1, 2, 3 et 4. Par exemple, les nœuds 2, 3 et 4 ignorent la consommation électrique prévisionnelle du nœud 1.

En outre, le procédé permet de conserver également le secret sur la somme des puissances prévisionnelle des nœuds 1, 2, 3 et 4 dans le cas où la somme des puissances prévisionnelle des nœuds dépasse une valeur de puissance maximale du réseau local constitué des sous-réseaux 101, 102, 103 et 104.

Aussi, le procédé permet d’éviter toute ré-identification, par exemple par le nœud 55, des valeurs de consommation électrique prévisionnelles de chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4 ou de la somme de ces valeurs.

Ce procédé répond donc aux besoins des usagers du réseau local 100 et du réseau de distribution électrique 300 de conserver secrètes leurs données personnelles de consommation prévisionnelles.

Pour cela, le procédé comporte, comme décrit sur la figure 2, une première étape S0 de distribution compartimentée, par chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4, de sa propre valeur de consommation électrique prévisionnelle p_{i ,tot}à l’ensemble des autres nœuds 1, 2, 3 et 4.

En référence à la figure 3, chaque nœud parmi les nœuds 1, 2, 3 et 4 effectue l’étape de distribution compartimentée S0 de la façon suivante :

Dans une première sous-étape S1, le nœud i détermine sa propre valeur de puissance prévisionnelle p_{i ,tot}à consommer par lui-même. Par « valeur de puissance prévisionnelle », on entend une évaluation de la consommation électrique, par le sous-réseau correspondant, pendant une durée datée future prédéterminée. Par exemple, la puissance prévisionnelle est évaluée 24h avant. Par exemple, la durée est de 30 minutes. Dans ce cas, sur une journée, la puissance prévisionnelle est évaluée sur 48 plages de 30 minutes.

Dans une deuxième sous-étape S2, le nœud i décompose sa puissance prévisionnelle p_{i ,tot}en quatre valeurs compartimentées, encore appelées « p_{i, j} », ou « part » : une valeur pour lui-même ; une valeur pour chacun des trois autres nœuds. Par exemple, le nœud 1 décompose sa puissance prévisionnelle p_{1 , tot}ainsi:
- une première valeur p_1,1 pour lui-même,
- une deuxième valeur p_1,2pour le nœud 2,
- une troisième valeur p_1,3pour le nœud 3, et
- une quatrième valeur p_1,4pour le nœud 4.

Dans un exemple de réalisation, la décomposition peut être effectuée au moyen d’une série de trois soustractions successives d’une nouvelle valeur aléatoire inférieure à un reste courant de valeur de puissance prévisionnelle. Ainsi, la valeur de puissance prévisionnelle est découpée en quatre parts: trois valeurs aléatoires et le reste de la soustraction. En variante, d’autres manières d’effectuer cette décomposition aléatoire peuvent être utilisées.

Grâce à la décomposition aléatoire pour déterminer les valeurs p_{i , j} , ces dernières ne peuvent pas être connues par avance, ce qui évite de pouvoir déduire la puissance totale à partir d’une des valeurs de la décomposition, et donc les risques de fuite de données.

Dans une troisième sous-étape S3, le nœud distribue à chacun des autres nœuds avals dudit réseau l’une desdites valeurs. Dans l’exemple du nœud 1 précédent, le nœud 1 transmet au nœud 2 la deuxième valeur p_{1 ,2}, au nœud 3 la troisième valeur p_1,3et au nœud 4 la quatrième valeur p_1,4. Le nœud 1 conserve secrète la valeur p_{1 ,1}qui n’est pas transmise.

Grâce aux premières valeurs, conservées isolément par chacun des nœuds pour eux-mêmes, la valeur de puissance prévisionnelle de chaque nœud reste un secret pour les autres nœuds, y compris les autres nœuds ensembles.

Chaque nœud reçoit donc des autres nœuds les valeurs qui lui sont transmises.

Par exemple,
- le nœud 2 envoie au nœud 1 une part p_{2 ,1},
- le nœud 3 envoie au nœud 1 une part p_3,1, et
- le nœud 4 envoie au nœud 1 une part p_4,1.
de sorte que le nœud 1 dispose, dans sa mémoire et à l’issue de la sous-étape S3, des quatre parts suivantes : p_{1 ,1}, p_2,1, p_3,1et p_3,1.

En d’autres termes, la valeur de puissance prévisionnelle de chaque nœud est un secret compartimenté sur l’ensemble des nœuds, de sorte à ce qu’aucun nœud ne connaisse la valeur de puissance prévisionnelle des autres nœuds.

Le nœud 1 peut donc calculer la somme des quatre parts dont il dispose, et conserver le résultat dans sa mémoire. Chacun des autres nœuds peut en faire autant avec les parts qui lui sont respectivement transmises, c’est-à-dire que le nœud 2 calcule la somme , le nœud 3 calcule la somme et le nœud 4 calcule la somme .

Ainsi, mathématiquement, une somme des résultats est équivalente à la somme des puissances prévisionnelles des nœuds 1, 2, 3 et 4, et correspond donc à la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100. Cette équivalence correspond à l’équation suivante :

Les nœuds 1, 2, 3 et 4 ne se communiquent pas mutuellement les résultats, et ne calculent pas cette somme des résultats à ce stade du procédé.

Ainsi, la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 est également un secret compartimenté entre les nœuds 1, 2, 3 et 4. Ce secret n’est pas révélé, ni aux nœuds 1, 2, 3 et 4, ni au nœud 55.

La première étape S0 est donc une étape réalisée en parallèle par chacun des nœuds 1, 2, 3 et 4, de façon compartimentée.

À la suite de cette étape, les nœuds 1, 2, 3 et 4 mettent en œuvre une étape conjointe S10, et non plus compartimentée.

Cette étape conjointe S10 comporte une sous-étape S5 représentée sur les figures 2 et 4.

Dans cette sous-étape S5, les nœuds 1, 2, 3 et 4 calculent conjointement une fonction de comparaison de la somme des consommations électriques prévisionnelles avec un plafond de puissance prédéfini. Le plafond de puissance prédéfini correspond à un maximum de puissance de raccordement P_maxpour le sous-réseau 100. Alternativement, le plafond de puissance prédéfini correspond à un maximum de puissance souscrite, qui est inférieur au maximum de puissance de raccordement P_max. Par exemple, la différence entre la puissance souscrite et la puissance de raccordement est égale à une valeur αP_max, où le paramètre α (alpha) est un coefficient qui représente la part du maximum de puissance de raccordement qui n’est pas souscrite. Ainsi, le maximum de puissance souscrite peut s’écrire sous la forme suivante : (1-α)P_{max .}

Ce calcul conjoint met en œuvre une technique de calcul multipartite sécurisé, de l’anglais « Secure Multiparty Computation » (SMC). En effet, cette technique permet de calculer le résultat d’une fonction prenant plusieurs entrées par différents participants, sans divulguer les entrées aux autres participants. Ici, les participants sont les différents nœuds 1, 2, 3 et 4, et les entrées sont les résultats F_j.

Un exemple de mise en œuvre de calcul de fonction de comparaison est décrit dans le document suivant :« Takashi Nishide and Kazuo Ohta. Multiparty computation for interval, equality, and comparison without bit-d ecomposition protocol. In Inter national Workshop on Public Key Cryptography, pages 343 - 360. Springer, 2007. ».

On notera le secret compartimenté de X entre les différents nœuds i (i étant compris entre 1 et n). Pour ouvrir, ou « révéler » , il suffit de calculer . Ainsi, l’étape de calcul conjoint entre les n nœuds peut donc être vue comme la vérification de l’inéquation suivante :
Dans l’exemple, le nombre n de nœuds est égal à 4.

La fonction de comparaison peut donc retourner deux résultats possibles :
- soit la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 excède le plafond de puissance prédéfini, c’est-à-dire que
- soit la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 est inférieure au plafond de puissance prédéfini, c’est-à-dire que

Le résultat de la fonction de comparaison peut donc être exprimé sous la forme d’un booléen.

Lorsque la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 n’excède pas le plafond de puissance prédéfini (à l’issue de la sous-étape S5), alors le procédé se poursuit par la mise en œuvre de l’étape S6, dans laquelle les nœuds i calculent conjointement une valeur bruitée de la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100. Cette valeur bruitée calculée conjointement peut s’écrire sous la forme suivante :
où est un bruit de Laplace distribué sur chacun des nœuds i. en variante, d’autres techniques de bruitage peuvent être mises en œuvre.

L’étape S6 se conclut par la révélation, par les nœuds i, auprès du nœud transformateur 55, de ladite valeur bruitée. Le fait de bruiter volontairement et artificiellement ce résultat avant de le transmettre renforce la protection des valeurs de puissance prévisionnelles de chacun des nœuds.

Au contraire, lorsque la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 excède le plafond de puissance prédéfini (à l’issue de la sous-étape S5), le réseau local 100 doit réduire sa puissance prévisionnelle totale.

C’est pourquoi, dans ce cas, le procédé se poursuit par la mise en œuvre d’une étape S7 dans laquelle les nœuds i calculent conjointement une valeur bruitée de surplus de puissance prévisionnelle totale du réseau local 100. Cette valeur bruitée calculée conjointement peut s’écrire sous la forme suivante :
Les nœuds i révèlent cette valeur bruitée de surplus en la transmettant au nœud 55 ou en la transmettant aux autres nœuds 1, 2, 3, 4.

Le procédé se poursuit par une étape globale S11 de réduction de la valeur de puissance prévisionnelle totale du réseau local 100.

L’étape globale S11 est mise en œuvre par chacun des nœuds i, en parallèle des autres nœuds.

Selon une option, chaque nœud i implémente, dans une sous-étape S8 de l’étape S11, un algorithme de sélection de lui-même. En d’autres termes, chaque nœud peut déterminer avec l’algorithme s’il peut s’auto-sélectionner afin de réduire sa propre puissance prévisionnelle, dans le but d’une réduction de la puissance prévisionnelle totale. Soit le nœud se sélectionne, auquel cas il participera à l’effort de réduction, soit il ne se sélectionne pas, auquel cas il ne participera pas à l’effort de réduction.

Selon une option, l’algorithme est un algorithme de sélection aléatoire. Préférentiellement, chaque nœud peut mettre en œuvre ce même algorithme.

Un tel algorithme, connu en soi, peut impliquer par exemple l’application d’une fonction de hachage de nombres, dont l’espace de sortie est divisé en « canaux » représentant chacun un des nœuds i, où l’espace des nœuds i est divisé en lesdits canaux.

Lorsqu’à l’issue de l’étape S8, le nœud i est sélectionné, il implémente alors une étape S9 de réduction de sa puissance prévisionnelle.

A l’issue de l’étape S8, d’autres nœuds que le nœud i peuvent également être sélectionnés. Auquel cas, eux aussi vont participer à l’effort de réduction en implémentant chacun en parallèle la même étape S9.

Le nœud i sélectionné calcule (pour lui-même) une valeur de puissance prévisionnelle réduite , selon la formule suivante :
où f_i,totreprésente un coefficient de flexibilité du nœud i. Le coefficient de flexibilité est compris entre 0 et 1 et dépend, par exemple, de la puissance souscrite du nœud i. Ce coefficient de flexibilité représente à quel point le nœud i est susceptible de modifier sa consommation électrique, par rapport à ce qui est prévu au départ.

Optionnellement, le nœud i sélectionné calcule un nombre de points gagnés b_ien fonction de sa réduction de puissance prévisionnelle normalisée sur la valeur bruitée de surplus totale du réseau local 100 . Plus précisément, le nombre de point gagné peut s’écrire sous la forme suivante :
où c^totreprésente un facteur de récompense qui dépend de l’instant t. Le nombre de points gagnés récompense la flexibilité du nœud. Le facteur de récompense est une compensation qui récompense davantage le nœud lorsqu’il se rend flexible à un horaire de consommation d’ordinaire plus élevée.

Le nœud i sélectionné met donc à jour sa puissance prévisionnelle, qui devient la puissance prévisionnelle réduite calculée.

À la fin de cette étape S9, le procédé met en œuvre rétroactivement la première étape S0, jusqu’à ce que la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 soit inférieure au plafond de puissance prédéfini, c’est-à-dire que :
Autrement dit, le procédé peut être réitéré sous la forme d’une boucle.

On remarquera que le procédé peut être interrompu, dans le cas où chacun des nœuds i a été sélectionné, et que pour autant la puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 n’a toujours pas pu être rendue inférieure au plafond de puissance prédéfini. Ainsi, le procédé ne fera pas de boucle infinie.

Ainsi, la valeur de puissance prévisionnelle totale du réseau local 100 peut être ajustée, tout en permettant que le nœud transformateur 55 n’ait jamais la possibilité de retrouver, par exemple par ré-identification, quelles sont les valeurs de puissance prévisionnelles de chacun des nœuds.

Bien qu’il ait été représenté quatre sous-réseaux sur la figure 1 ainsi que dans l’exemple de la description, l’homme du métier saura adapter à un nombre quelconque de sous-réseaux et de nœuds correspondant. De même, et bien que le procédé décrit en détail soit présenté comme un procédé unitaire, certaines au moins des étapes ou sous-étapes sont optionnelles et peuvent donc être omises.

La présente divulgation ne se limite pas aux exemples de procédés et de compteurs électriques décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.

Claims (14)

1. Procédé de gestion de consommation mis en œuvre par un réseau de distribution (100), ledit réseau comportant N nœuds avals (1, 2, 3, 4) comportant chacun une unité de traitement, et un nœud amont (55) dudit réseau apte à alimenter chacun des nœuds avals via ledit réseau,
   le procédé comportant, pour chaque nœud aval, individuellement :
   - déterminer (S1), par l’unité de traitement du nœud aval, une quantité prévisionnelle à consommer par le nœud aval sur ledit réseau,
   - décomposer (S2) ladite quantité prévisionnelle au moyen d’une fonction prédéfinie de décomposition aléatoire en plusieurs valeurs,
   - distribuer (S3) à chacun des autres nœuds avals dudit réseau l’une desdites valeurs,
   - recevoir (S3) de chacun des autres nœuds avals, une valeur,
   de sorte qu’une quantité prévisionnelle totale équivalente à la somme des quantités prévisionnelles des nœuds avals du réseau soit un secret compartimenté entre les nœuds avals du réseau et restant inaccessible à chacun des nœuds avals du réseau pris isolément,
   le procédé comportant, par l’ensemble des nœuds aval du réseau, collectivement :
   - appliquer (S5) une fonction de comparaison entre le secret compartimenté et un plafond de quantité prédéfini,
   - transmettre au nœud amont (55) le résultat de la comparaison sans révéler le secret compartimenté.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les nœuds avals sont des nœuds d’un réseau électrique et le nœud amont correspond à un transformateur.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fonction de décomposition prédéfinie est choisie de sorte à ce que la somme desdites plusieurs valeurs soit égale à la quantité prévisionnelle.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la fonction de comparaison comporte une somme des résultats respectifs de chaque calcul effectué par chaque nœud aval, chaque résultat respectif d’un nœud aval étant une somme des valeurs reçues des autres nœuds avals, et d’une valeur calculée par ledit nœud.
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite quantité prévisionnelle est décomposée aléatoirement en N valeurs.
6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le résultat de la comparaison est un booléen.
7. Procédé selon la revendication 6, comportant en outre, en réponse à l’établissement du booléen indiquant que ladite quantité prévisionnelle totale est supérieure au plafond de quantité prédéfini, les étapes suivantes mises en œuvre par l’ensemble des nœuds aval du réseau, collectivement :
   - déterminer (S7) un surplus de quantité prévisionnelle à consommer, ledit surplus comportant la différence entre la quantité prévisionnelle totale et ledit plafond de quantité prévisionnelle.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’étape de détermination (S7) du surplus comporte en outre l’application d’un facteur de bruit à ladite quantité prévisionnelle totale, de sorte que ledit surplus comporte en outre ledit facteur de bruit.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le facteur de bruit est un bruit de Laplace.
10. Procédé selon l’une des revendications 7 à 9, comportant en outre une sélection aléatoire (S8) d’un sous-ensemble des nœuds avals du réseau, le procédé comportant en outre, la mise en œuvre des étapes suivantes par chacun des nœuds avals du sous-ensemble :
    - déterminer (S9), par l’unité de traitement du nœud aval, une quantité prévisionnelle réduite à consommer par le nœud aval sur ledit réseau, la détermination comportant :
    * retrancher à la quantité prévisionnelle du nœud aval une valeur fonction du surplus de quantité prévisionnelle.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la valeur à retrancher est en outre fonction d’un paramètre de flexibilité du nœud aval sélectionné.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la valeur à retrancher est égale au minimum entre le surplus de quantité prévisionnelle et le produit du paramètre de flexibilité et d’une quantité allouée initialement au nœud aval.
13. Procédé selon l’une des revendications 10 à 12, dans lequel la sélection aléatoire (S8) est réalisée par la mise en œuvre, par chacun des nœuds avals, d’un même algorithme de sélection, l’algorithme comportant une fonction de hachage et une division de l’espace de sortie de la fonction de hachage en intervalles de tailles identiques les unes aux autres.
14. Compteur électrique comportant une unité de traitement configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 13 dans un réseau de distribution électrique, ladite unité comportant au moins une mémoire, un circuit de traitement, un processeur et une interface de communication apte à communiquer avec d’autres nœuds avals du réseau de distribution et avec un nœud amont du réseau de distribution apte à alimenter chacun des nœuds avals via ledit réseau, lorsque le compteur électrique est raccordé audit réseau de distribution.