区块链技术下电力系统安全测评管理系统的应用/王心妍, 蒋炜, 秦龙.
《电力信息与通信技术》2020年第6期，68-74.
当前能源互联网建设如火如荼，基于智能网络可实现对电网运行状态信息的动态监控及多方数据共享。如何增强安全防御机制提升防护能力，是亟待解决的问题。区块链是系统安全的基础技术及智能电网建设的关键技术，本文梳理区块链技术研究进展，并基于区块链技术构建了电力系统安全测评管理系统，为电力系统安全检测提供了一种有效解决方案。
引文信息
王心妍, 蒋炜, 秦龙. 区块链技术下电力系统安全测评管理系统的应用[J]. 电力信息与通信技术, 2020, 18(6): 68-74.
WANG Xinyan,JIANG Wei, QING Long. The application of power system security evaluation management system under blockchain technology[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2020, 18(6): 68-74.
一、区块链技术原理分析
区块链是多个区块有序衔接构成的数据结构，区块可视作数据的聚合体，区块链结构如图1所示，其主要包含2部分：区块头，链接上一级区块，并为区块链提供完整性；区块主体，记录网络中更新的数据信息。
图1 区块链结构
区块链可视作状态机，交易的产生带动账本状态变化，而每次共识则会生成新的区块，即参与者对区块中改变交易状态的结果予以确认。区块链亦可视作仅允许添加、不允许删除的分布式数据记录账本，其底层结构表现多个区块串联组成的线性链表，每个后继区块都记录有前导区块的hash值。基于此可以通过计算hash值判断加入新区块的交易记录是否具备合法性。虽然区块链上任意一个维护节点都具备提议新合法区块的权力，但最终确认前必须保证节点达成共识。
二、区块链技术特点
基于区块链的结构以及运行方式，其表现的特点有4点。
①去中心化。区块链包含有诸多节点，彼此之间相互独立，网络中并未设置中心设备和管理机构。不同节点之间通过数字签名验证的方式实现数据交换，全程遵循系统规则，能够有效规避欺骗行为。
②透明性。区块链网络系统的运行规则向所有数据块、节点公开，相对地不同节点之间身份匿名，且数据块加密存储。
③防篡改。节点达成共识后，该数据会被多个参与节点进行冗余存储，此时单个节点针对数据的修改行为将无法取得全网共识验证。同时区块链中所有数据均基于加密技术和相邻的区块串联在一起，与此数据相关的所有操作记录均可以被追溯到。
④共享性。区块链运行过程中经过系统共识的数据将会在网络系统内广播分发，所有节点都能够获取到完整的数据账本。
三、 区块链技术应用于电力系统安全测评管理系统的应用优势
如今我国电力系统信息数据始终暴露在网络攻击威胁下，现有安全防护体系后继无力，而区块链技术拥有强大的网络威胁防御能力，其优势主要体现2方面。
①区块链技术能够大幅度提高数据的机密性和私密性。区块链技术可以实现对数据传输过程加密，且已经录入的数据不可能被篡改，即使其中某一节点被入侵，用户掌握数据集不会受到影响。此外区块链的冗余性能够极大强化数据的可靠性，其在运行过程中不存在中心故障点，用户可以自行选择对数据采取加密处理。
②区块链的漏洞修复功能。区块链技术可用于修复联网和数据通信的漏洞，在物联网漏洞修复方面，基于区块链技术的“公匙—私匙”是一种更加安全的身份验证模式，将其应用于系统程序中可以有效降低用户数据失窃或隐私泄露问题发生。在数据通信漏洞修复方面，区块链技术可以实现电力批发市场定价和结算功能的有效整合，并保障交易数据和通信固定不变。
四、解决的问题及意义
1）为电力系统安全测评管理系统架构重塑提供案例参考
基于电力系统运行的特点，本文构建的基于区块链技术的电力系统安全测评管理系统架构如图2所示。基于区块链技术将每个单位设计为一个节点，所有节点共同负责系统的维护检测。针对每个节点设置6位唯一的ID，并形成特定的公私密匙对。每个节点的功能可以划分为5个层面：数据层用于存储安全检测数据；网络层决定系统的网络结构；共识层用于实现检测数据在各个节点之间的校验和共享；合约层提供安全性保障；应用层可供用户对相关信息数据进行查询。同时也清晰阐述电力系统安全测评管理系统设计建构涉及到的检测记录的存储结构、检测记录共享、报告真实性判断和系统一致性判断等关键技术，为后续基于区块链技术开发集成全面安全措施的防护系统提供支撑和参考。
图2 基于区块链技术的电力系统安全测评管理系统架构
2）强化电网安全
当前我国电力系统在执行安全测评过程中，通常由多个测评机构出具检测报告，运维单位根据报告对系统运行效果进行判断，基于判断结果做出是否上线系统的决策。而目前安全测评模式很难保障安全检测系统和实际运行系统的一致性，且检测报告被篡改或是伪造的现象也无法彻底遏制，进而导致敏感信息被泄露。基于区块链技术建构电力系统安全测评管理体系是强化电网安全防护的有效途径，能够实现对安全检测流程的有效管控和测试结果的共享，提高测试结果保密性，杜绝篡改、伪造行为。
3）对打造新一代安全防护工具具有重要意义
依托区块链技术的去中心化、透明性、防篡改、共享性等特征，构建基于区块链技术的电力系统安全测评管理系统架构，探索区块链技术与安全测评管理的融合，通过实验室中搭建模拟系统的方式对其应用效果进行验证，经过运行测评表明系统运行稳定性强，系统中存储的测评记录均执行数据共享过程，对于推动电力系统安全发展、实现对现有的电力系统安全测评管理水平提升和打造电网公司新一代安全防护具有重大战略意义。
作者介绍
王心妍 （1986），女，高级工程师，通信作者，从事电力信息化、数据分析、区块链等工作，pinzhe0326@163.com；
蒋炜（1984），男，博士，高级工程师，从事电力信息管理、大数据、区块链、人工智能等工作；
秦龙（1983），男，高级工程师，从事电力信息管理、数据分析、区块链、人工智能等工作。
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