基于区块链技术的特高压变压器试验的研究

杨艳青，马旭，周亮，邸林涛，邹宇星

（特变电工衡阳变压器有限公司，湖南 衡阳 421007）

特高压变压器属于重大技术装备，属于中国制造2025计划的电力装备，它的发展解决了我国能源生产区域和能源消耗区域不平衡的矛盾，解决了以往大量电煤运输的困境，但在输电过程中特高压变压器一旦故障，可能影响几百万上千万用户，因此，特高压变压器的生产质量把控是重中之重。特高压变压器的生产十分复杂，质量检测项目也繁多，一台特高压变压器一般要进行7天的试验，有时甚至需要12天。通过区块链技术的去中心化、不可篡改、可以追溯等特性，试验过程的公开性、有序性、可靠性，增强产品各方信任，打通信息流通不畅节点，提升特高压变压器试验效率。

本文关于区块链技术应用与特高压变压器试验，实现特高压变压器制造与区块链技术的融合，既是符合技术发展趋势，利用区块链技术提升产业创新，也是提升产品的质量和生产效率。

1 区块链技术

区块链是通过数学、密码学、计算机学、管理学等多个学科组合实现的一个产物，从本质上看它是一个多节点的分布式数据库，但其拥有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特征，这些特征使得它能实现生产过程数据的安全监控和记录，这些数据的可靠性能提升生产过程中生产方、 检测方、购买方等各方的信任，使大家协作一致，提升生产效率。

区块链基础架构主要包含数据层、网络层、应用层，数据层主要实现数据的存储，网络层主要实现数据的通讯，应用层主要实现数据的输入输出。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。

1.1 去中心化分布式信息存储

去中心化分布式信息存储指的是信息及数据分散存储，由多上节点共同完成，存储节点无主次之分，每个节点均存有完整数据和账目信息，因此每个节点都有平等的合法性。

与传统的分布式存储是不同的，传统的分布式存储很多是为了提升数据存取速度和数据安全，各节点数据不完整、不独立。与双活存储也是不一样的，双活存储一般指存储可单独使用，也可同时在线，同时在线时会通过仲裁实现数据同步，保证各存储数据一致，这种数据存储方式当部分节点损坏时，并不会影响整个业务，节点恢复时进行数据校验，实现各节点数据一致。

去中心化分布式信息存储相比传统存储各节点地位一样，不会因为改变某一个或几个节点数据而使其他数据变化，任何一个节点都可以实现数据独立，不受其它节点影响，从而防止被高权限操作者进行信息数据修改，从而保障记录信息的安全性。在特高压变压器试验信息数据存储时，至少包含客户存储节点、监理存储节点、生产商存储节点。

1.2 非对称加密传输

为保障信息及数据安全，需要进行加密处理，加密分为对称加密和非对称加密，对称加密传输效率高，安全性好，但是绝对安全的密钥传送不方便，非对称加密传输，只需传输公钥而无需传送私钥，方便不定期及时更换密钥，更适合于区块链数据传输。

当特高压变压器的试验数据在各节点进行存储，用户对其进行访问时，其会根据访问用户的公钥进行数据加密，加密后的数据传输到用户端，用户通过其私钥进行解密。这种加密传输方式也适用于节点之间信息传输。

1.3 电子签名

当每一笔记录添加后，添加者将对其提供的信息数据进行电子签名，他的电子签名将包含之前信息的电子签名数据信息SIGN_front、本信息段哈希散射后信息SIGN_check，其操作员ID、密码和时间的信息SIGN_id_time，组合后再进行一次哈希散射形成签名信息SIGN_out，如下公式。此签名信息即可成为下一电子签名的SIGN_front，各个信息块通过签名实现链接后，后一个块签名包含前一个块的信息，实现了各区块相连接。

因为一台变压器每次数据的提交后，将形成一次签名，所有操作者的签名信息，当要修改之前的一条信息时，将会非常困难，不仅要得到这条信息后的所有操作者的密码，还需要更改所有区块链节点的数据。操作者将包括试验方、监理方、购买方等各方人员，因此链条越长越难篡改。

2 特高压变压器试验特性

特高压变压器试验主要包括例行试验、型式试验和特殊试验。

主要例行试验包括：电压比测量和联结组标号检定、绕组电阻测量、绕组对地绝缘电阻和绝缘系统电容和介质损耗因数（tanδ）的测量 、线端雷电冲击试验 、操作冲击试验 、外施耐压试验 、带有局部放电测量的感应电压试验 、空载电流和空载损耗测量 、短路阻抗和负载损耗测量 、密封试验、绝缘油试验等。

主要型式试验包括：声级测定、风扇电机功率测量等。

主要特殊试验包括：线端交流耐压试验、空载电流谐波测量、电晕和无线电干扰测量、长时间空载试验、过电流试验、频率响应测量等。

特高压变压器每台需要单独做试验，并且试验项目繁多，少则都有十几项，如处理不好各试验项目过程衔接，可能导致试验效率低下，甚至影响产品质量，如曝空时间过长，即会导致绝缘温度增加。

虽然试验项目众多，但试验结果均会形成一张包含各项目结果的链表，这种场景十分适合区块链技术的应用。通过区块链技术加强各试验项目过程管理和试验结果多方参与签名并确认，不仅能提升特高压变压器的试验效率，还能精确地进行过程溯源。

图1 特高压变压器试验流程

3 试验与区块链技术结合

将特高压变压器和区块链技术结合，不仅提高试验效率，沟通效率，参数及工序溯源，还可以增强厂商和客户的相互信用，结合区块链技术和现变压器试验流程设计了图1特高压变压器试验流程。

（1）变压器运送至试验站后，试验站转运人员对变压器型号等相关参数进行核对确认，确认完成后进行一次电子签名。

（2）对变压器进行温升、短路等相关试验，每次试验数据完成后进行电子记录，操作员记录后，进行电子签名。

（3）产品驻厂监理对试验参数进行监督、核对、确认。确认数据真实后进行电子签名。

（4）客户对试验结果是否满足自己的需求进行确认，确认后进行电子签名。

（5）客户、监理、生产商如对原合同参数数据变更的或数据录入错误需要变更，均须要提交电子声明，由提交方先进行电子签名，再由另两方确认后电子签名。

4 总结

区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，将区块链技术应用于高端重点产品质量管理，将进一步提升厂商、监理、客户之间的信用和生产效率。本文提出将区块链技术融入特高压变压器试验，并设计了系统架构及链条连接方式，将有助于加强特高压变压器质量管控和提升特高压变压器的试验效率。区块链技术的去中心化、可溯源、不可篡改等特征，决定了它将来在重在装备生产制造中大有可为。