区块链技术在配网调度工作台的应用研究

云南电网有限责任公司迪庆供电局 和晓凤

区块链技术可以提供可信、可追溯和防篡改的数据存储模式。本文针对调度系统中常用的配网调度工作台功能的数据类型和特点，通过提升区块链的存储可扩展性，将区块链技术应用于配网调度工作，把工作过程中的数据上链保存，确保所有调度信息的完整性、连续性和一致性，使调度工作过程透明化，保证数据不能被篡改，工作记录随时可追溯和可查验，有效促进传统调度运行模式向综合、智能和可信转型，提升协同工作效率，保障电网运行安全。

区块链（Blockchain）是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术（Distributed Ledger Technology）。区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。而目前，配网调度工作过程中产生的数据采用传统的数据库方式存储，存在数据被篡改和责任难以有效落实的隐患。通过本文的研究，结合配网调度数据的特点，改进区块链的存储性能，以使区块链技术能够与配网调度工作进行有效融合应用，有效解决当前存在的问题。

1 区块链技术

区块链技术被称为是彻底改变业务乃至机构运作方式的重大突破性技术。同时，就像云计算、大数据、物联网等新一代信息技术一样，区块链技术并不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加以独创性的组合及创新，从而实现以前未实现的功能。

而随着区块链算法和应用程序的不断发展，区块链正在广泛应用于金融服务、信用调查、供应链和物联网，能源领域也成为了一个新的研究热点。将区块链应用于配网调度工作，充分利用其去中心化、分布式信任、防篡改、强时序、可追溯和可验证的特点，在实现数据共享的前提下，打破信任障碍，有效提高数据和信息的安全性，并确保所有调度信息的完整性、连续性和一致性，使调度工作过程透明化，保证数据不能被篡改，工作记录随时可追溯和可查验。

2 配网调度工作模式分析

现阶段的配网调度系统的人机操作仍以传统的鼠标、键盘方式为主，对于比较复杂的操作需要调度人员不断点击、查询才能触发，操作非常繁琐。随着电力系统规模的不断扩大，调度人员需要监控更多的调度信息，他们的日常工作强度也随之增加，复杂的操作方式在较大程度上导致调度人员处理突发事故的能力随之减弱。

目前，调度人员在工作过程中，主要使用的系统功能模块为调度工作台。调度工作台主要由停电检修、保供电、风险管控、工作备忘和交接班日志等构成，具体如图1所示。

图1 配网调度工作台功能构成图

调度人员在工作过程中，需要进行大量的电话沟通和指令下达操作，每进行一次通话，就需要在调度工作台中进行相应的事件记录。而通话录音和事件记录成为了日后业务质检和事故、故障排查的重要依据。但是，目前采用的传统数据库存储方式，容易出现调度日志信息被篡改，信息的真实性和可追溯性得不到保障，这为日后的抽检、排查工作埋下了隐患。为此，需要通过区块链技术的加持，充分利用区块链防篡改、强时序、可追溯和可验证的特点来解决这一问题。

根据对配网调度工作台工作流程和相关数据结构的分析，主要存在以下特点：

（1）事务通知模块为具体的发文和工作通知，其数据包括常规的文本和文档附件。

（2）运行资料为日常线路、站变台账信息，包括关联的excel文件等。

（3）其余功能模块包括的信息都是结构化的字段，但部分字段的文本描述过长、过大。

根据上述特点，在采用区块链技术时，需要特别注意区块链存储可扩展性方面的性能要求，以满足结构化、非结构化数据存储的需要。

3 区块链与配网调度工作台的应用融合

区块链技术的产生，给配网调度工作中的数据可信存储和可追溯提供了一条新的技术路径。通过采用分布式共识机制、链式区块结构、非对称加密算法等技术可实现配网调度工作中数据的可溯源以及信息难以篡改等特点，保障责任可信追溯到人。

但是，区块链存储可扩展性问题，提高了区块链设备的门槛，成为了区块链应用落地的瓶颈，传统的区块链存储结构不适合存储数据包过大或者非结构化的文件，因此，要将区块链与配网调度工作进行有效的融合应用，必须解决区块链存储可扩展性问题。

为了有效解决上述问题，本文采用链下存储的模式。链下存储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方法。

在实际应用中，链下存储采用IPFS（星际文件系统）。IPFS是一种点对点分布式文件系统。数据或者文件存储到IPFS后，将生成一个hash地址，该hash地址既可以作为访问文件的索引地址，又可以检验文件内容是否被篡改。

后台服务作为链接客户端、IPFS及区块链的服务部件，利用区块链+分布式存储的方式实现调度数据上链，主要涉及数据存储及数据查询两部分逻辑。

数据存储实现流程如下：

（1）调度系统通过http方式以特定数据格式（Json）向后台服务发送数据。

后台服务会记录每一个连接发来的数据数目，并更新其数据文件指纹，当达到预设值时，进行打包操作，并使用流的方式向IPFS发送数据。

（2）数据块存储在IPFS上，然后返回存储地址。

（3）后台服务将先前计算的文件指纹与IPFS文件存储地址组合且生成新的一条上链数据，然后通过区块链的共识机制完成数据上链。

（4）数据上链成功后向服务端返回本次存储交易的Hash值。

区块链区块构成示意图如图2所示。

图2 区块构成示意图

区块头主要由时间戳，前序区块hash、数据类型标识构成，区块体存储IPFS中数据映射信息，具体数据则存在IPFS中，区块体主要由客户端ID、数据日期、IPFS文件hash地址、文件指纹构成。

在数据上链存储后，在使用过程需要对链上的数据进行查询交互，数据查询实现流程如下：

（1）业务系统通过唯一ID值和日期等内容查询相关信息，通过http方式向服务后台请求数据。

（2）后台将会自动启动智能合约的查询函数，执行相应的查询方法。

（3）智能合约将匹配正确的数据（包含IPFS文件存储地址以及文件指纹）返回。

（4）后台通过返回数据中的IPFS文件存储地址去查询IPFS网络，并返回匹配的整个数据块。

（5）IPFS根据Hash地址返回对应的整个数据块的文件信息，随后在服务端可以进行对文件的验证，以检验存储数据是否被篡改。

结语：本文提出了区块链技术在配网调度领域的应用探索，围绕配网调度数据存储的问题和区块链存储的瓶颈，通过采用IPFS的链下存储模式，在有效提升区块林存储性能的同时，又能有效保障数据不被篡改和可追溯，实现了区块链与配网调度的有效融合应用，推动配网调度业务全过程环节的智能化、数字化转型的同时，为区块链技术在电网调度领域的实用化实践奠定坚实的基础。