具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费系统及方法与流程

技术特征：

1.一种具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费系统，其特征在于，

包括电力服务提供商、聚合中心和智能电表；所述智能电表，用于实时采集对应用户的用电量数据；所述聚合中心通过wifi与多个智能电表进行双向通信，所述智能电表利用wifi将加密后的用电量数据发送给所述聚合中心；所述聚合中心通过有线网络与所述电力服务提供商进行双向通信，所述聚合中心利用有线网络将在密文下的统计电量和单用户电费发送给电力服务提供商。

2.一种具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费方法，适用于如权利要求1所述的一种具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费系统，其特征在于，包括以下步骤：

根据安全参数生成对应的系统参数和密钥对，然后基于聚合中心和用户发出的注册请求，生成对应的密钥；

通过智能电表定期获取对应的用电量数据，并对所述用电量数据进行加密以及对生成的密文进行签名打包，然后将得到的用户数据报发送给所述聚合中心；

识别所有的无效签名，并重新获取所述无效签名对应的所述智能电表的用户数据报重新进行验证，直至所有的签名验证成功；

对得到的所述用户数据报进行隐私保护的数据聚合，并将经过数字签名后打包的密文数据报发送给电力服务提供商；

对所述密文数据报进行合法性验证，并在验证通过后，对所述密文数据报进行解密后再计算均值、方差和单用户电费。

3.如权利要求2所述的具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费方法，其特征在于，根据安全参数生成对应的系统参数和密钥对，然后基于聚合中心和用户发出的注册请求，生成对应的密钥，包括：

根据第一安全参数生成对应的椭圆曲线参数，基于第二安全参数通过合数阶双线性对产生器生成双线性参数；

获取聚合中心向电力服务提供商发送的注册请求，并生成一对密钥；

获取用户向电力服务提供商发送的注册请求，并生成一对密钥。

4.如权利要求2所述的具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费方法，其特征在于，通过智能电表定期获取对应的用电量数据，并对所述用电量数据进行加密以及对生成的密文进行签名打包，然后将得到的用户数据报发送给所述聚合中心，包括：

在设定的计费周期内，利用智能电表定期获取用户的用电量数据，并利用bgn公钥加密系统对所述用电量数据进行加密；

基于随机获取的随机数对加密后的所述用电量数据进行签名；

将加密后的所述用电量数据以及对应的签名打包成用户数据报，并发送至所述聚合中心。

5.如权利要求2所述的具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费方法，其特征在于，对得到的所述用户数据报进行隐私保护的数据聚合，并将经过数字签名后打包的密文数据报发送给电力服务提供商，包括：

在设定的计费周期内，对所有的所述用户数据报进行总电量聚合、方差聚合，并基于对应周期的实时电价，得到用电量统计与单用户电费的密文；

对所述密文进行数字签名，并将所述密文和对应的数字签名封装成密文数据报发送至电力服务供应商。

6.如权利要求2所述的具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费方法，其特征在于，对所述密文数据报进行合法性验证，并在验证通过后，对所述密文数据报进行解密后再计算均值、方差和单用户电费，包括：

基于签名验证准则对时间标记和签名有效性进行验证；

验证成功后，利用私钥进行条件性的穷举暴力破解，在设定的时间复杂度的情况下求解对应的多个离散对数，得到对应的多个参数以及在设定的计费周期内的电费；

根据多个所述参数计算出设定的所述计费周期内的用电量均值和方差。

技术总结
本发明公开了一种具有隐私保护的智能电网用电量统计和计费系统及方法，包括电力服务提供商ESP、聚合中心AC、智能电表SM；方案包括五个部分：系统初始化，用户数据报生成，识别无效签名，隐私保护的用电量统计和计费，用户数据报阅读与分析，使智能电网中已有的数据聚合方案能同时实现具有隐私保护的用电量均值，方差和单用户计费。

技术研发人员：张明武;王玉珠;王晶;唐敏;黄位甲;王凌福;李镇安;连跃武
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2021.04.15
技术公布日：2021.08.13