一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，首先基于配电网系统结构特征，构建配电网调度决策模型，并以调度决策问题的标准型形式进行表征。然后，基于无标度网络模型，构建与真实配电网规模相同的伴生虚拟配电网，用以保护真实配电网的物理信息。进一步，根据诱骗式隐私保护方法，设计真实配电网与伴生虚拟配电网之间的转换密钥，并根据密钥生成具有隐私保护属性的虚拟配电网调度决策模型。最后，设计了云服务商双重校验机制，用以保障计算结果的最优性。本发明专利技术一方面可应对数据向云端迁移带来的潜在信息安全风险；另一方面通过合理设计密钥，构建虚拟配电网调度决策模型可以保证加密问题的稀疏性，提高云计算效率。高云计算效率。高云计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法


[0001]本专利技术涉及电气工程
，尤其是涉及一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法。

技术介绍

[0002]随着增量配电业务改革的大力推进，独立投资、运营局域配电网(如园区配电网、社区微电网等)的增量配电网企业作为独立利益主体涌现。然而，这一类利益主体通常为中小企业，尚不具备与电网公司相媲美的强大算力资源和专业管理团队，故而难以有效应对日益复杂的配电网调度决策挑战。与此同时，算力逐渐成为一种可灵活购买的公共资源。结合云计算等新一代信息技术是配电网的发展趋势，目前公共云服务商均可以提供面向智能微网、分布式新能源并网管理等场景的商业化云计算方案。在此背景下，增量配电网企业将配电网调度决策分析业务外包给云服务商，可有效解决自身专业技术不足问题，并在软硬件购置、系统维护、场地人力等方面节约企业运营成本。
[0003]然而，增量配电网企业与公共云服务商为不同利益主体，而云计算需要用户将与计算任务相关数据上传到云端，这将使得云服务商有可能窥探增量配电网企业的敏感信息，如交易电价、负荷数据、网架结构等，导致潜在的信息泄露风险，是云计算技术应用推广面临的主要挑战。电力系统的信息泄漏如果被其他主体用于恶意攻击，可能造成电力安全事故或者直接经济损失。因此，隐私信息加密是云计算技术推广应用过程中需要解决的先决问题。
[0004]目前，已有研究提出通过随机非奇异矩阵加密调度决策问题的模型参数，从而达到隐私信息加密目的。但配电网调度决策问题是一个稀疏问题，通过随机非奇异矩阵加密会破坏原问题的稀疏性，极大提高加密问题的复杂程度，导致云计算的效率降低、成本提高，难以实际应用。为此，亟需寻找一种既能保护数据隐私，又能维持配电网调度决策模型计算效率的加密方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术基于仿射变换原理及配电网拓扑矩阵的数学性质，提出一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，以实现安全与效率的统一。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，包括如下步骤：本专利技术实施例的第一方面提供了一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，所述方法包括如下步骤：
[0007](1)根据配电网系统实际运行特征，构建标准型表征的配电网决策模型；
[0008](2)根据步骤(1)中配电网系统的节点数量，基于无标度网络模型生成虚拟配电网拓扑，再通过随机正实数对各支路导纳参数进行随机缩放构建与配电网系统节点数相同的伴生虚拟配电网；
[0009](3)基于步骤(2)中生成的伴生虚拟配电网，根据诱骗式隐私保护方法，设计伴生虚拟配电网与真实配电网之间的转换密钥，并基于该密钥生成虚拟调度决策模型；
[0010](4)根据步骤(2)和步骤(3)生成两个不同的虚拟配电网拓扑、虚拟支路参数，构建对应的两个不同的伴生配电网，并设计两个不同的虚拟调度决策模型，然后基于双重校验机制，将不同的虚拟调度决策模型外包给两个不同云服务商进行计算，并对不同云服务商的计算结果进行对比验证，对云计算结果最优性进行验证。
[0011]本专利技术实施例的第二方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器与所述处理器耦接；其中，所述存储器用于存储程序数据，所述处理器用于执行所述程序数据以实现上述的配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法。
[0012]本专利技术实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0014]1、本专利技术方法中配电网调度决策模型外包计算的过程中，可有效加密上传云端数据，如网架信息、发电机参数等，降低云计算带来的信息安全风险；
[0015]2、本专利技术方法中配电网调度决策模型参数脱敏的过程中，通过推导电网结构间的转换原理，实现将真实电网转换为伴生的虚拟电网，保障了加密模型的稀疏性，使得加密模型求解效率倍增；
[0016]3、本专利技术方法中配电网外包计算校验的过程中，构建了双重校验机制，将虚拟调度决策模型外包给两个存在利益竞争关系的云服务商，通过不同云服务商的计算结果进行对比验证，进一步保障云计算结果的正确性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法框架图；
[0018]图2为配电网拓扑变换示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及具体实施示例对本专利技术作进一步详细说明。
[0021]图1为本专利技术一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法的框架图，包括如下步骤：
[0022](1)根据配电网系统实际运行特征，构建标准型表征的配电网调度决策模型。
[0023]其中，调度决策的约束条件包括考虑线路静态热稳约束、机组出力上下限约束、机组爬坡约束、节点电压安全约束、节点相角约束。基于调度决策的约束条件和配电网调度决策模型目标函数构建配电网调度决策模型，为便于分析和建模，还需将配电网调度决策模型以标准型形式进行表征。
[0024]具体地，所述配电网调度决策模型目标函数和约束条件具体为：
[0025]所述调度决策模型的目标函数为：
[0026][0027]其中，p
t
表示在时间t各发电机有功出力组成的向量；C
a
表示各发电机发电成本二次系数组成的对角矩阵；c
b
、c
c
分别表示各发电机发电成本一次系数和常数项组成的向量，表示对向量c
b
、c
c
进行转置；1表示元素为1的向量，且其维度与c
c
相同。
[0028]所述调度决策模型的节点功率平衡约束为：
[0029]‑
Gv
t
+Bθ
t
+N
G
p
t
＝p
d,t
[0030]Bv
t
+Gθ
t
+N
G
q
t
＝q
d,t
[0031]其中，G/B表示电网节点导纳矩阵的实部/虚部；v
t
/θ
t
表示在时间t各节点电压/相角组成的向量；N
G
表示节点
‑
机组关联矩阵，若机组j在节点i上，则矩阵元素N
G,i,j
为1，否则为0；q
t
表示在时间t各发电机无功出力组成的向量；p
d,t
/q
d,t
表示在时间t各节点有功/无功负荷组成的向量。
[0032]所述调度决策模型的线路热稳定约束为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)根据配电网系统实际运行特征，构建标准型表征的配电网决策模型；(2)根据步骤(1)中配电网系统的节点数量，基于无标度网络模型生成虚拟配电网拓扑，再通过随机正实数对各支路导纳参数进行随机缩放构建与配电网系统节点数相同的伴生虚拟配电网；(3)基于步骤(2)中生成的伴生虚拟配电网，根据诱骗式隐私保护方法，设计伴生虚拟配电网与真实配电网之间的转换密钥，并基于该密钥生成虚拟调度决策模型；(4)根据步骤(2)和步骤(3)生成两个不同的虚拟配电网拓扑、虚拟支路参数，构建对应的两个不同的伴生配电网，并设计两个不同的虚拟调度决策模型，然后基于双重校验机制，将不同的虚拟调度决策模型外包给两个不同云服务商进行计算，并对不同云服务商的计算结果进行对比验证，对云计算结果最优性进行验证。2.根据权利要求1所述的一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建的标准型表征的配电网决策模型，公式如下：P
QP
:min x
T
Cx+c
T
xs.t.Mx＝bI
s
x≥0其中，C∈R
n
×
n
表示决策变量成本的二次系数矩阵，为半正定矩阵，记为C∈S
+
；c∈R
n
×1表示成本的一次系数向量；M∈R
m
×
n
、b∈R
m
×1表示等式约束系数矩阵/向量；I
s
∈R
h
×
n
表示不等式约束的系数矩阵；0∈R
h
×1为与不等式约束维度相同的零向量；在标准型调度决策模决中，决策变量的结构为：其中，x
pri
表示实际决策变量，包含p
t
、q
t
、v
t
、θ
t
；x
sl
表示不等式约束松弛后对应的松弛变量；x
pri
的结构如下所示：标准型模型各参数的具体结构为：标准型模型各参数的具体结构为：其中，C
pri
、c
pri
表示x
pri
的成本系数，根据目标函数式仅发电机有功出力p为非零系数，其它决策变量为0；0
sl
表示x
sl
的成本系数,数值均为0；M
eq
、b
eq
分别表示等式约束的系数矩阵/向量；M
ine
、b
ine
分别表示不等式约束的系数矩阵/向量；P
sl
表示x
sl
对应的随机单项矩阵；
其中，I
v
、I
θ
、I
g
、I
q
分别表示电压、相角、发电机有功出力、发电机无功出力对应的变量的单位矩阵系数。3.根据权利要求1所述的一种配电网调度决策模型外包计算及其参数脱敏方法，其特征在于，所述步骤(2)中伴生虚拟配电网的生成方法具体为：第一阶段，对于n个节点、n
‑
1条支路的辐射状配电网拓扑A，利用无标度网络模型，构建其伴生虚拟配电网拓扑A
enc
：设定一个初始节点n1，然后逐步增加一个节点，并将其连接到一个已存在的节点上。在连接第i个节点n
i
时，n
i
连接到已存在节点n
j
的概率Π(k
j
)与n
j
的度k
j
有关，为：其中，k
l
表示节点n
l
的度，即与节点n
l
相连的支路数量；表示已存在节点的度的总和；通过上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李知艺，袁涔，韩旭涛，鞠平，王文海，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：