区块链技术在配网调度工作台的应用分析

王正卿

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）

0 引 言

配网建设和运行涉及内容非常复杂，在进行数据库分析和处理时容易出现数据连续性、一致性以及完整性问题，导致配网建设和运行效益大打折扣。区块链技术能够在分布式账本基础上实现数据可信、可追溯以及防篡改的安全存储模式，达到了配网建设和运行数据的综合化、智能化、科学化管理，已经成为新时期配网调度工作中不可或缺的关键技术。

1 区块链技术的基本原理

20世纪末，Stuart Haber在深入分析密码安全需求后提出，可通过区块划分实现密码安全链的构建，以实现各单元的相对独立和保护。21世纪初期，国外学者在广义的Hashcash算法基础上根据比特币网络形成了区块分布式账本，区块链技术逐步被人们认可。从整体角度而言，区块链技术是在分布式数据存储、密码学原理以及数学算法等基础上形成的数据库维护技术方案，其数据结构涉及两大部分，如表1所示[1]。

表1 区块链的数据结构

在上述区块链中，某一节点依照信息明文形成信息摘要，按照Hashcash算法对所提出的请求进行函数映射，在私钥加密基础上生成电子签名。生成上述信息后，由系统中的区块链逐步对信息进行验证，通过公钥解密获取信息明文和电子签名中的关键信息。对该信息进行验证，符合要求的可存储到新的区块中，按照算法顺序形成关联的链状结构。此时，区块链中的各个区块均首尾衔接，若其中一个区块被恶意篡改，则其后区块的值都会发生改变。利用这一性质可以快速印证区块数据，从根本上提升了分布式数据存储和数据分析的可靠性、稳定性以及有效性[2]。

2 基于区块链的配网调度工作台构建

2.1 调度模式

配网调度工作台主要包括用电分析、调度管理以及安全管理等，可通过事件记录快速生成调度痕迹和排查依据，对配网运维和管理具有至关重要的意义，具体见图1。

图1 配网调度工作台架构

基于区块链的配网调度工作台应在调度区块主结构基础上形成合理的节点划分，如对以上功能进行归类，形成计算中心节点、监管中心节点以及信息中心节点等。每条区块链均依照中心为据点，逐步向外拓展。

本文重点分析调度信息中心节点区块的构建，设置过程中应先在主链基础上利用智能合约形成专家决策体系，按照运行规约和专家决策等形成完整的专家库，作为信息校验的主要参考依据。然后，在专家库基础上按照时间节点链接区块数据，包括用户用电数据、运行资料以及调度命令等，在动态数据库基础上完成调度数据的集成和整合。这样有助于在后续配网调度管理工作过程中快速分析管理行为的科学性、有效性与可靠性，确定配网事故的主要原因，以便于辅助定责。

区块链设计的过程中各项信息均需按照区块头及区块主体的特征分别处理，形成完整的信息体，以便于存储和调用。除区块链上完整存储外，若信息脱敏后还可以依照区块链中的数据关系面向指定部门发布，使其能够实现配网调度信息的实时共享和配网调度管理的协同操作，从根本上改善配网调度工作质量。

2.2 存储设计

上述工作过程中配网调度需进行全面分析和记录，尤其是调度通话和任务分配过程中，必须实现自动录音和存储，这样才能够在日后的质检和事故排查过程中形成有效参考依据。其他模块则主要通过文档资料和Excel文件等形式进行数据传输或信息存储[3]。

根据配网调度工作台架构及存储类型，在区块链设计的过程中要以存储可拓展性为核心内容，围绕调度工作台中各类功能需求和存储格式等形成结构化或非结构化数据存储类型，即链下存储模式。

2.2.1 基本原理

链下存储模式是一种将区块体中数据内容从原区块体转移到链下存储系统，区块链体中仅存储指向这些数据的指针和其他非数据信息，以解决区块链存储可扩性问题的数据存储模式[4]。上述过程可以通过指针关系实现区块对应，从而避免由数据类型不一致导致的无法链接问题。

2.2.2 主要流程

本次基于区块链的配网调度工作台设计时利用星际文件系统（Inter-Planetary File System，IPFS）进行文件存储[5]。该系统采用点对点分布式存储模式，在将数据存储到指定位置的同时，还根据数据信息生成对应的hash地址。此时，用户可以根据hash地址直接访问所需数据文件，或利用hash地址进行区块链验证，检验数据文件的可靠性和有效性。若一旦出现数据篡改，则区块链出现明显错误告警。hash地址验证无问题后，IPFS系统按照既定指标将分布式存储的数据形成区块，在区块链基础上进行调度数据上链。

配网调度工作台通过http方式发送所需存储的数据。数据格式类型设定为可被识别的JSON格式，各项数据均识别后，系统会逐一打包，达到预设值后向IPFS系统中发送。数据流传输到IPFS系统中后，在指定位置存储，同时生成hash地址。存储完毕后，指针重新返回发送地址，继续进行数据发送。后台服务器将打包信息和IPFS系统中的存储数据一一对应组合，形成新的区块链数据，然后在区块链的共识机制基础上进行链接。

上述操作过程中打包信息主要包括文件指纹、数据日期以及hash地址等，根据所处理的客户端信息形成完整的客户端ID区块数据。按照区块体中的数据类型，格式设置时区块头为时间，区块主体为数据类型标识、hash地址以及文件指纹等。

2.3 查询设计

信息中心设计的过程中需根据数据存储和数据查询两部分合理开展，分别实现数据存储和区块链接。尤其是在调度工作台识别上述区块信息时，应直接通过时间戳依次查找对应区块主体，然后再按照内容中的各项信息进行匹配与识别，如表2所示。

表2 数据查询操作流

3 结 论

区块链技术中的信息校验和监测分析功能保证了数据传输过程中的可靠性、准确性以及有效性。将其运用到配网调度工作台中，可以从根本上改善配网调度信息质量，降低由数据不匹配和数据失真等导致的严重调度事故。与此同时，利用区块链技术还能够实现调度管理信息的整合，在区块结构基础上完成多项信息的对应打包，以便于后续管理过程中的综合分析和辅助追责，全面提升了配网调度管理的安全效益和经济效益，达到了双管齐下的效果。