一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法及装置，包括：在满足时间同步约束的情况下，利用每个配电室的特征信息进行聚类，将配电网划分为多个子配电网；对于每一子配电网，将位于聚类中心的配电室作为典型配电室；当典型配电室不存在故障时，将典型配电室的中继器分别和对应的其余配电室的中继器相连；当典型配电室出现故障时，根据故障类型确认对应的备用配电室，将备用配电室的中继器分别和对应的其余配电室的中继器相连，将典型配电室或者备用配电室作为配电网的量子密钥分发网络的中继节点；对于配电网内的每一配电室的每一中继器，将小于预设距离阈值的中继器相连

【技术实现步骤摘要】
一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法及装置


[0001]本专利技术涉及配电网
，尤其涉及一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法及装置
。

技术介绍

[0002]智能配电网（
smart distribution grid
，
SDG
）作为智能电网的重要组成部分，它以灵活
、
可靠
、
高效的配电网网架结构和高可靠性
、
高安全性的通信网络为基础，支持灵活自适应的故障处理和自愈，满足高渗透率的分布式电源和储能元件的接入，满足用户提高电能质量的要求
。
[0003]智能配电网终端支持双向通信，并向配电子站传输监测数据以及接收各类遥控指令
。
为了保护数据的安全，防止智能配电网终端与配电主站交互的数据遭受窃取
、
篡改等网络攻击，数据将进行加密交互，因此亟需研究一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，保障智能配电网安全
、
稳定地运行
。
专利技术内容
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，包括：构建配电网中的每个配电室的时间同步约束；在满足所述时间同步约束的情况下，提取每个所述配电室的特征信息，利用所述特征信息进行聚类，将所述配电网划分为多个子配电网；其中，在每一所述子配电网内至少包括一配电室，所述特征信息包括：地理位置信息
、
量子中继部署成本
、
配电室无线通信能力和配电室配电负荷；对于每一所述子配电网，将位于聚类中心的配电室作为典型配电室；当所述典型配电室的中继器不存在故障时，将所述典型配电室的中继器分别和对应的所述子配电网内的其余配电室的中继器相连，将所述典型配电室的中继器作为所述配电网的量子密钥分发网络的中继节点，以使得通过所述典型配电室的中继器使用量子密钥分发协议进行密钥分发；当所述典型配电室的中继器出现故障时，根据所述故障类型确认所述典型配电室的备用配电室，将所述备用配电室的中继器分别和对应的所述子配电网内的其余配电室的中继器相连，将所述备用配电室的中继器作为所述配电网的量子密钥分发网络的中继节点，以使得通过所述备用配电室的中继器使用量子密钥分发协议进行密钥分发；对于所述配电网内的每一配电室的每一中继器，将所述中继器和与所述中继器之间的距离小于预设距离阈值的中继器相连
。2.
如权利要求1所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述构建配电网中的每个配电室的时间同步约束，包括：对于配电网中的每个配电室的中继器执行以下操作：将所述中继器作为第一中继器，将所述配电网中其余的任一配电室的中继器作为第二中继器；将所述第一中继器的接收采样点时间减去所述第二中继器的发送采样点时间，得到第一差值；将所述第一差值减去所述第一中继器与所述第二中继器之间的信息延时时间，得到第二差值；将所述第二差值除以2，得到配电主站到所述第一中继器的信息传递通道延时：将所述第一中继器的发送采样点时间减去所述第一中继器的接收采样点时间，得到第三差值；所述第三差值减去所述信息传递通道延时得到时间误差；将时间误差等于0作为所述第一中继器与所述第二中继器之间的时间同步约束；获取所述第一中继器与每一所述第二中继器之间的每一时间同步约束，将所有所述时间同步约束作为所述配电室的时间同步约束
。3.
如权利要求1所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述地理位置信息包括：所述配电室分别与所述配电网中其余配电室之间的距离；通过以下步骤计算所述配电室与所述配电网中其余的任一配电室之间的距离：根据预设的经纬度转换规则，将所述配电室的经度转换为第一目标经度
、
所述配电室的纬度转换为第一目标纬度
、
所述其余的任一配电室的经度转换为第二目标经度
、
所述其余的任一配电室的纬度转换为第二目标纬度；
计算所述第一目标经度与所述第二目标经度之间的差值的第一
cos
值；将所述第一目标纬度的
sin
值
、
所述第二目标纬度的
sin
值和所述第一
cos
值相乘，得到第一乘积值；将所述第一目标纬度的
cos
值与所述第二目标纬度的
cos
值相乘，得到第二乘积值；将所述第一乘积值和所述第二乘积值相加，得到所述配电室与所述其余的任一配电室之间的距离；其中，所述经纬度转换规则包括：若当前经度处于东经，则转换后的目标经度为正值；若当前经度处于西经，则转换后的目标经度为负值；若当前纬度处于北纬，则转换后的目标纬度为：
90
°‑
所述当前纬度；若当前纬度处于南纬，则转换后的目标纬度为：
90
°
+
所述当前纬度
。4.
如权利要求1所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述量子中继部署成本至少包括：量子密码服务器成本
、
密钥系统交换密码机成本和量子安全介质成本
。5.
如权利要求1所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述提取每个所述配电室的特征信息，利用所述特征信息进行聚类，将所述配电网划分为多个子配电网，包括：通过预设的深度聚类模型，提取每个所述配电室的特征信息，利用所述特征信息进行聚类，将所述配电网划分为多个子配电网；其中，所述深度聚类模型包括自动编码器模块
、
聚类模块和再选择模块，所述深度聚类模型通过以下步骤获取：获取配电室样本；将所述配电室样本输入到所述自动编码器模块，提取初始特征信息；将所述初始特征信息输入到所述聚类模块进行聚类；将聚类后的配电室样本输入至所述再选择模块，筛选与聚类中心在预设距离内的配电室样本进行卷积神经网络的再训练
。6.
如权利要求5所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述深度聚类模型的总损失函数
L
为：其中，表示重构损失，用于表征配电室的特征信息前后重构差异，表示第
i
个配电室的原始特征信息，表示第
i
个配电室的重构特征信息，
n
表示配电室的总数，代表聚类损失，其根据所述地理位置信息
、
所述量子中继部署成本
、
所述配电室无线通信能力和所述配
电室配电负荷的差异设计，代表聚类损失的权重，表示第
i
个配电室属于类
j
的目标概率分布，表示第
i
个配电室属于类
j
的原始概率分布，是权重和偏置的正则化约束，代表正则化约束的权重；表示
Softmax 层的交叉熵损失函数，表示输出层神经元总数，表示第
q
个神经元输入的第
i
个配电室的原始特征信息，表示以自然常数
e
为底的指数函数，
log
表示对数函数，为调节因子参数，第
i
个配电室的原始特征信息经过
Softmax
处理后第
q
个神经元输出为：为：表示
FocalLoss
损失函数，用于实现对不同的配电室样本的权重调节；是为减少数据集的偏差，为被分类的配电室的标签数据，为有效标签，为混淆领域的程度参数，其中是为使源域和目标域的数据分布之间距离最小，对配电室的原始特征信息和配电室的重构特征信息进行距离的经验逼近，计算如下：式中，表示配电室的原始特征信息集合，表示配电室的重构特征信息集合，表示映射函数；其中，所述总损失函数
L
中的权重和偏置通过以下公式中的变量更新编码器模块的第
I
层的权重：式中，
m
是每个预设小批量中的配电室样本的数量，
η
是学习速率，表示变量
。7.
如权利要求1所述的基于配电网的量子密钥分发网络构建方法，其特征在于，所述当所述典型配电室的中继器出现故障时，根据所述故障类型确认所述典型配电室的备用配电室，包括：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磐，吴磊，杨挺，庞超，晋萃萃，陈沛，魏然，郑悦，陈沼宇，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司天津大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：