用户隐私主动防御型电能转换系统和方法

1.本发明公开的技术涉及电力领域，尤其涉及用户隐私主动防御型电能转换系统和方法。


背景技术：

2.非侵入式监测技术通过在电力用户的入户线路装设侦听装置，辨识各时段电力设备的运行状况，进一步分析用户的设备结构、用电行为和习惯，为其它商业行为提供数据基础。该技术使得电力用户隐私受到极大威胁，隐私泄露轻者使得用户饱受销售和广告的频繁骚扰，严重情况下会导致不良社会问题和恶性犯罪，因此从源头主动防御非侵入式装置对用户信息的获取至关重要。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明公开了本公开涉及一种用户隐私主动防御型电能转换系统和方法；通过电能存储和变换技术，屏蔽非侵入式监听设备必需的关键输入信号—用户实际负荷的工作电流，使得非侵入式监听设备的负荷辨识功能失效，从而保护用户隐私，起到主动防御用户隐私泄露的作用。
4.一种用户隐私主动防御型电能转换系统，该系统包括中央控制单元、电能存储单元、电能转换单元和接口单元。所述接口单元提供电源输入和电力设备接入端口，并与电能转换单元相连形成能量通道。所述中央控制单元统一调度所述电能转换单元和电能存储单元，维持电源输入端口的电压和电流。所述系统表现出与实际运行电力设备无关联的电气特性，主动防御非侵入式检测设备盗取用户隐私。
5.所述接口单元分为电源输入端口和电力设备取电端口，所述取电端口包括交流取电端口和直流取电端口。
6.所述电源输入端口对外接至用户电表的输出端口，所述交流取电端口和直流取电端口对外分别用于用户侧的交流负荷和直流负荷接入。所述接口单元对内接至电能转换单元。
7.一种用户隐私主动防御型电能转换方法，电能转换单元包括整流模块（交流-直流转换），逆变模块（直流-交流转换），调压模块（直流电平调节）和换流模块（交流电源切换）。所述接口单元的输入端口接至整流模块，为系统提供能量来源；交流取电端口接至逆变模块和换流模块的并联输出端，为交流负荷供电；直流取电端口接至调压模块，为直流负荷供电。
8.所述整流模块、逆变模块和调压模块的直流侧，与所述中央控制单元和电能存储单元并联在用一直流母线。所述直流母线为中央控制单元提供不间断供电电源，确保中央控制单元和调压模块的正常工作；即中央控制单元和调压模块在任意时刻均作为直流负荷。电能存储单元与其相并联的其它电能转换单元有4种工作模式，任意两种工作模式之间可以切换。
9.在切换模式前，用户需要在中央控制单元选择拟投入或退出的负荷；简称：变化负荷。所述电能转换单元与中央控制单元之间存在通信，工作模式之间的切换指令由中央控制单元根据变化负荷的功率而定；其中所述中央控制单元以有功功率和无功功率作为属性存储用户所有负荷信息，所述变化负荷是中央控制单元存储负荷库中之一。
10.本发明进一步改进：所述4种工作模式为：（1）模式a（储能充电）：整流模块作为唯一电源，通过换流模块向交流取电端口供电，通过直流母线向电能存储单元充电，向直流负荷供电；（2）模式b（交流重载）：整流模块和电能存储单元一起作为电源，整流模块通过换流模块向交流取电口供电。电能存储单元通过直流母线给逆变模块补充供电，向直流负荷供电；（3）模式c（直流重载）：整流模块和电能存储单元一起作为电源，整流模块通过换流模块向交流取电端口供电。电能存储单元与整流模块一起通过直流母线向直流负荷供电；（4）模式d（系统离网）：整流模块和换流模块退出运行，电能存储单元作为唯一电源，通过直流母线向整流模块和直流负荷供电。
11.所述工作模式切换方式为：模式a
→
模式b：以整流模块的电源输入端口电流恒定作为控制目标，切换电能存储单元工作模式为放电，启动逆变模块向交流取电端口供电，启动交流重载负荷；模式a
→
模式c：以整流模块的电源输入端口电流恒定作为控制目标，切换电能存储单元工作模式为放电，启动直流重载负荷；模式a
→
模式d：切换电能存储单元工作模式为放电，设置电能存储单元工作模式为离网，启动逆变模块向交流取电端口供电，退出换流模块，退出整流模块；模式b
→
模式a：以整流模块的电源输入端口电流恒定作为控制目标，切换电能存储单元工作模式为充电，停止交流重载负荷，逆变模块停止向交流取电端口供电；模式b
→
模式c：以整流模块的电源输入端口电流恒定作为控制目标，逐步增加电能存储单元放电功率，启动直流重载负荷，停止交流重载负荷，逐步减小逆变模块向交流取电端口的供电功率；模式b
→
模式d：设置电能存储单元工作模式为离网，退出换流模块，退出整流模块；模式c
→
模式a：以整流模块的电源接口端输入电流恒定作为控制目标，切换电能存储单元工作模式为充电，停止直流重载负荷；模式c
→
模式b：以整流模块的电源输入端口电流恒定作为控制目标，逐步增加逆变模块向交流取电端口的供电功率，启动交流重载负荷，停止直流重载负荷，逐步减小电能存储单元放电功率；模式c
→
模式d：设置电能存储单元工作模式为离网，启动逆变模块向交流取电端口供电，退出换流模块，退出整流模块；模式d
→
模式a：启动整流模块，启动换流模块，退出逆变模块，设置电能存储单元工作模式为并网充电；模式d
→
模式b：启动整流模块，启动换流模块，设置电能存储单元工作模式为并网
放电；模式d
→
模式c：启动整流模块，启动换流模块，退出逆变模块，设置电能存储单元工作模式为并网放电。
12.所述指令包括二元指令和连续指令，二元指令控制电能转换单元中各模块的启动和停止，连续指令用于调整电能存储单元的并网、离网、充电、放电模式及运行功率。二元指令根据模式间切换过程顺序执行，连续指令的决策依据是通过调整电能存储单元的有功功率和无功功率保持电源输入端口电流恒定。
13.所述连续指令依据为：；其中包括有功功率和无功功率（简称：功率），为整流器模块输入的功率，为交流负荷消耗的功率，为直流负荷消耗的功率，为系统损耗的功率，为变化负荷将要消耗的功率；当为正时电能存储单元为放电模式，为负时为充电模式。
14.本发明的有益效果：通过电能存储和变换技术，屏蔽非侵入式监听设备必需的关键输入信号—用户实际负荷的工作电流，使得非侵入式监听设备的负荷辨识功能失效，从而保护用户隐私，起到主动防御用户隐私泄露的作用。
附图说明
15.图1、用户隐私主动防御型电能转换系统框图。
16.图2所示为系统的工作模式a
‑‑
储能充电。
17.图3所示为系统的工作模式b
‑‑
交流重载。
18.图4所示为系统的工作模式c
‑‑
直流重载。
19.图5所示为系统的工作模式d—系统离网。
20.其中，。
21.附图标记列表：其中1-中央控制单元；2-电能存储单元；3-整流模块，4-逆变模块，5-调压模块；6-换流模块；7-电源输入端口；8-交流取电端口；9-直流取电端口。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
23.如图1所示，附图1是用户隐私主动防御型电能转换系统框图。
24.本实施例的用户隐私主动防御型电能转换系统，该系统包括中央控制单元1、电能存储单元2、电能转换单元和接口单元，其中 s1为交流能量通道， s2为直流能量通道，s3为控制信号通道。接口单元提供电源输入和电力设备接入端口，并与电能转换单元相连形成能量通道。中央控制单元1统一调度电能转换单元和电能存储单元，维持电源输入端口的电
压和电流；接口单元分为电源输入端口7和电力设备取电端口，取电端口包括交流取电端口8和直流取电端口9；其中电源输入端口对外接至用户电表的输出端口，交流取电端口和直流取电端口对外分别用于用户侧的交流负荷和直流负荷接入，接口单元对内接至电能转换单元。
25.电能转换单元包括整流模块3，逆变模块4，调压模块5和换流模块6。接口单元的输入端口接至整流模块，为系统提供能量来源；交流取电端口接至逆变模块和换流模块的并联输出端，为交流负荷供电；直流取电端口接至调压模块，为直流负荷供电。
26.整流模块、逆变模块和调压模块的直流侧，与中央控制单元和电能存储单元并联在用一直流母线。直流母线为中央控制单元提供不间断供电电源，确保中央控制单元和调压模块的正常工作，中央控制单元和调压模块在任意时刻均作为直流负荷。电能存储单元与其相并联的其它电能转换单元有4种工作模式，任意两种工作模式之间可以切换。
27.在切换模式前，用户需要在中央控制单元选择拟投入或退出的负荷（简称：变化负荷）。电能转换单元与中央控制单元之间存在通信，工作模式之间的切换指令由中央控制单元根据变化负荷的功率而定。
28.图2所示为系统的工作模式a
‑‑
储能充电。
29.整流模块3作为唯一电源，通过换流模块6向交流取电端口8供电，通过直流母线向电能存储单元2充电，向直流取电端口9和中央控制单元1供电，逆变模块4不启动（阴影填充，下同）；图3所示为系统的工作模式b
‑‑
交流重载。
30.整流模块3和电能存储单元2一起作为电源，整流模块3通过换流模块6向交流取电口8供电。电能存储单元2通过直流母线和逆变模块4向交流取电口补充供电，通过直流母线向直流取电端口9和中央控制单元1供电；图4所示为系统的工作模式c
‑‑
直流重载。
31.整流模块3和电能存储单元2一起作为电源，整流模块通过换流模块向交流取电端口供电。电能存储单元与整流模块一起通过直流母线向直流负荷供电，逆变模块4不启动；图5所示为系统的工作模式d—系统离网。
32.整流模块3和换流模块6退出运行，电能存储单元2作为唯一电源，通过直流母线向整流模块3和调压模块5供电。
33.工作模式切换方式示例如下：为方便理解，本实施例中做如下约定：在工作模式切换前，设定电能存储单元的在当前工作模式α输出有功功率和无功功率为，切换到工作模式β后输出有功功率和无功功率为。
34.设定的输出功率为正方向，若电能存储单元为充电时，该值取负号。变化负荷（接入或切除）的有功功率和无功功率为，设定变化负荷消耗功率为正方向，负荷接入时的符号为正，负荷切除时的符号为正。δp和
存入中央控制单元的负荷库。
35.模式a
→
模式b：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（充电
→
放电）和功率值指令，向逆变模块4发送启动输出指令，启动交流重载负荷。
36.模式a
→
模式c：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（充电
→
放电）和功率值指令，启动直流重载负荷。
37.模式a
→
模式d：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（充电
→
放电，并网
→
离网），向逆变模块4发送启动指令，向换流模块6发送退出指令，向整流模块3发送退出指令。
38.模式b
→
模式a：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（放电
→
充电）和功率值指令，停止交流重载负荷，向逆变模块4发送退出指令。
39.模式b
→
模式c：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送功率值指令，启动直流重载负荷，停止交流重载负荷，向逆变模块4发送退出指令。
40.模式b
→
模式d：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（并网
→
离网），向换流模块6发送退出指令，向整流模块3发送退出指令。
41.模式c
→
模式a：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（放电
→
充电）和功率值指令，停止直流重载负荷。
42.模式c
→
模式b：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送功率值
指令，启动交流重载负荷，停止直流重载负荷。
43.模式c
→
模式d：中央控制单元1确认，中央控制单元1向电能存储单元2发送工作模式切换（并网
→
离网），向逆变模块4发送启动指令，向换流模块6发送退出指令，向整流模块3发送退出指令。
44.模式d
→
模式a：中央控制单元1确认，中央控制单元1向整流模块3发送启动指令，向换流模块6发送启动指令，向逆变模块4发送退出指令，向电能存储单元2发送工作模式切换（离网
→
并网，放电
→
充电）和功率值指令。
45.模式d
→
模式b：中央控制单元1确认，中央控制单元1向整流模块3发送启动指令，向换流模块6发送启动指令，向电能存储单元2发送工作模式切换（离网
→
并网）和功率值指令。
46.模式d
→
模式c：中央控制单元1确认，中央控制单元1向整流模块3发送启动指令，向换流模块6发送启动指令，向逆变模块4发送退出指令，向电能存储单元2发送工作模式切换（离网
→
并网）和功率值指令。
47.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。