区块链技术的智能电网数据管理框架

摘要:为解决智能电网在数据管理过程中的数据安全性没有保障且准确率较低的问题，提出基于区块链技术的智能电网数据管理框架。以智能电网数据管理系统为研究对象，以区块链技术为核心，通过区块链与智能电网数据管理的融合分析与安全性分析2方面讨论区块链技术在智能电网数据管理中的应用可行性。分别研究数据采集层、场景应用层等2个层级的核心功能，形成一个能够保障数据安全与准确率的智能电网数据管理框架，一次性解决智能电网数据管理的信息存储、安全管理、精密度提高等问题。

关键词:区块链技术;智能电网;数据管理;框架研究

我国进入信息化时代后，各行各业都开始进行企业数据管理的更新换代，智能电网系统与电力设备信息系统也都有大量的数据等待分析和处理。尤其是在工业大力发展的21世纪，电力信息较以往更加复杂，其信息源与信息结构都与以往存在较大差异，因此智能电网数据管理急需一种能够快速高效地整理追溯电力信息以及无法被撤销与修改的智能电网数据管理手段［1］。本文首先对区块链技术在智能电网数据管理中的应用可行性进行分析，通过区块链技术对智能电网数据管理的提升作用来确定两者之间的兼容性;然后通过具体公式描述现阶段智能电网数据管理的安全性;最后分别论述数据采集层、场景应用层等2个层级的管理流程，实现2个层级之间的相互配合，构建基于区块链技术的智能电网数据管理框架。

1应用可行性分析

1.1融合分析

区块链技术通常被认为是“互联网+”思维的延伸，在现代智能化、互联网化的社会中被广泛应用［2］。智能电网数据管理通常需要较高的精密度和安全性，而区块链技术作为一种能够使信息数据具备不可修改特性的技术，在智能电网数据管理中具有巨大的应用价值［3］。如果将这种去中心化的数据信息管理技术应用于智能电网数据管理框架中，就能够一次性解决智能电网数据管理的信息存储、安全管理、精密度提高等问题。

1.2安全性分析

智能电网数据是国家的机密信息，需要极强的保密性，但是区块链技术自带互联性，如果将区块链技术融入智能电网数据管理中，就需要确保区块链技术的安全性。基于区块链技术的智能电网数据能够实现扁平化的管理，使所有节点都能够一同实现数据处理工作，不需要第三方机构介入，直接实现互相之间的共享交流，不存在能够集中处理所有信息的中心节点。只有将一半以上的节点同时消除，才能够对智能电网数据安全造成威胁［4］，但是许多黑客还是能通过信息链长度对基于区块链技术的智能电网数据库进行攻击，并且可以得到:式中:Pn为在进攻过程中，黑客能够攻击n个节点的概率;P为智能电网数据节点进行真实信息交流的概率;Q为黑客攻击该节点得到信息交流能力的概率，且P+Q=1。一般通过Maple软件计算节点之间电网数据被修改或非法追溯成功的概率，根据式(1)计算基于区块链技术的智能电网数据被修改的成功率如图1所示。由图1可知，数据节点数目与数据被修改的成功率成反比［5］，当智能电网数据节点足够多时，数据被修改的概率就会无限降低，以目前智能电网数据的节点数目，基于区块链技术的智能电网数据几乎没有被修改或追溯的可能，具备足够的安全性。

2技术框架研究

基于区块链技术的智能电网数据管理框架分为数据采集层、场景应用层2个层级［6］。a.数据采集层研究数据采集层是智能电网数据管理框架的基础模块，其主要功能是将智能电网一段时间内的运行情况进行信息提取，通过特定函数转化为固定格式的数学进制，并应用区块链技术统一加密处理，具体流程如图2所示。 由图2可知，基于区块链技术的智能电网数据采集主要通过加密技术得到密钥和密文，完成本层数据管理的数字签名和信息加密［7］。传统的智能电网数据管理需要设置一个统一的网络传输管理机构作为网络传输中心，而区块链技术能够将这个传输点的任务平均分配给每个区块节点，使这些节点既承担了数据传输的任务，也具备路由器网络协议以及区块信息认证的任务。这样可以使区块节点依据时间序列存储在主体中，在区块节点被同时破坏50%以上之前都能不受干扰继续传输网络数据，也能使所有的智能电网数据做到有据可查，同时还能保障智能电网数据库的安全，确保基于区块链技术的智能电网数据不会被任意修改或非法追溯［8］。b.场景应用层研究场景应用层是智能电网数据管理框架最外部的结构，封装着各种智能电网数据管理的应用模式，也包含区块链技术在智能电网中的交互处理框架，各应用主要包括静态电网数据管理模块、动态电网自动化监测模块等［9］。基于区块链技术的智能电网数据管理框架通常受到较多的信息波动影响，若信息波动频率较大，则其应用价值也会逐渐增加。场景应用层通常依据传输节点对智能电网系统运转做出良性引导，同时形成分析报告。在这个过程中若出现意外，智能电网系统会自动响应做出综合判断，为分布式处理和计算提供保障。

3结束语

近些年区块链技术经过飞速发展，尤其是在智能电网数据管理领域达到一个新的高度。本文对基于区块链技术的智能电网数据管理框架进行研究，完成了数据采集层、场景应用层的功能搭建，并对这2个层级的运行机制和关键技术进行研究，分析了数据传输和保护的基本流程。但本文只是构建了基于区块链技术的智能电网数据管理的简单框架，对于其详细模式还需要进行进一步研究。

作者：胡畔 薄珏 刘育博 刘晓强 曲睿婷 单位：国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司