基于区块链的电力数据共享研究初探

针对电力数据共享在实践中存在的相互信任困难、数据安全防护不足、数据一致性问题、数据追溯性差、共享过程监控不足及信息共享范围不广等诸多问题,通过深入分析当前电力数据共享的痛点、制约因素和运行机制,结合区块链P2P网络、密码学以及智能化合约的技术特性,构建包括网络、区块链目录、认证及信任服务以及数据资源智能交换的电力数据共享模型。该模型对有效解决电力数据共享应用中的互不信任、数据所有权、共享管理、标准一致性和数据实时同步等方面的问题具有较好的理论和实际应用价值。同时,列举了部分基于区块链技术的电力数据共享应用场景,使电力数据共享在企业内部各业务部门以及电力企业与政府、金融等多元主体联合数据应用等场景下具有较强适应性,对电力企业把握数字化转型机遇、实现传统能源企业生产经营与服务升级的目标具有积极意义。     

电力信息物理融合系统数据区块链生成算法

随着电力信息物理融合系统(CPS)的发展,传统集中式数据采集架构运行存在透明度差、数据安全风险高等不足,利用区块链的去中心化、安全可信等特性,提出一种电力CPS数据区块链生成算法,以提升数据交互和使用过程的安全可信性。基于电力CPS数据的私有化特征,提出数据区块建链架构,并采用区块生成节点内排队机制和节点间按需路由数据交换机制提升CPS数据区块的建链速度,结合数据特征验证机制和私有化区块链的特性,确保数据能够实时传输、存储。采用5种不同IEEE标准算例对所提算法进行验证,结果表明所提算法具有更短的数据区块建链时间和更好的传输性能。     

基于区块链的能源电力数据验证与溯源模型

针对能源电力项目工程数据生成过程中多节点之间信息流转不及时、信息易被篡改以至于数据追溯和存证验证困难的问题,设计了基于区块链的能源电力数据验证与追溯模型,利用访问控制和身份认证对数据进行上链验证存储,并且通过智能合约自动授权将数据开放给特定权限的用户,实现相关参与角色之间的信息互通,使得上链数据可以有效追溯。同时,引入链上数据评分卡机制,对相关人员的数据上链操作进行在线评价督促,提出了加入跨链实时验证方法,以确保链上文件数据内容的跨链有效可验,从而解决了能源电力场景中存在的数据存取验证与追溯模型机制关联性的问题。     

基于区块链的电网工程全寿命周期造价数据管理

电网施工地理位置复杂、跨越距离远、周期长等,涉及土建、电气、通信等不同领域,受外界环境、市场及人为等因素影响,造价变化频繁。为有效管理电网工程造价数据,提出基于区块链的造价数据管理方式。区块链的公开透明、不可篡改特点可实现造价数据的安全、真实、可靠管理,去中心化特点可实现造价数据灵活高效、共享使用管理,追溯特点可随时发现造价数据中存在的问题并及时处理。给出造价数据管理平台的节点组成、区块数据组成及施工过程中数据的交互性,设计了区块链数据平台架构。基于智能合约,实现造价数据全寿命周期的高效灵活管理方式,加密技术提高数据真实可靠性,不同数据分类存储方式提高共享使用灵活性,追溯方式提高数据质量。根据典型电网工程造价数据应用,验证所提区块链数据管理方式的有效性,节省了工程造价管理成本,加快了工程进度,提高了整个电网工程的经济性。     

基于区块链生态系统的充电桩共享经济模式

充电桩共享是解决充电难的创新服务模式。分析了中心化共享平台在信用体系、信息安全、收益分配以及数据共享等方面的弊端,指出具有分布式点对点、去中心化、共识信任机制和信息不可篡改等特点的区块链技术是实现共享系统的理想选择。由于单项技术难以满足复杂应用系统的多样化需求,所以需要多项技术相互作用,互为补充。提出基于区块链、闪电网络和智能合约技术,形成区块链生态系统,构建安全、高效和自动化的共享平台。结合电动汽车充电场景,说明基于闪电网络的支付网络的建立和基于哈希密钥逐级验证的智能合约的实现过程。最后,展望了该方案在售电管理、需求响应管理及新能源消纳等方面构建能源区块链的应用可能性。     

基于区块链和云技术的电力设备数据语义物联研究

随着配电网中高压开闭所数量的逐步增加,设备所产生的海量电力数据等待着处理和分析,将区块链与云技术应用在开闭所数据语义物联管理中,可以实现设备数据信息泛在互联、长期存储和追溯共享等目标。首先分析了开闭所设备的数据特征,对区块链与云技术应用在开闭所的数据语义物联管理进行可行性研究,然后剖析了开闭所设备数据的采集处理、语义聚合、传输存储、互联共享等管理过程。区块链和云技术通过电力物联网作为载体,对开闭所设备数据进行了物联管理和价值挖掘,增强了配电网系统的信息实时共享性,提升了电力数据资产在电网企业中的可利用价值。     

基于区块链与K-means算法的智能电表密钥管理方法

随着电力物联网建设的推进,电力系统高级计量体系逐渐形成了由海量智能电表、边缘计算装置和云端主站构成的"云-边-端"三层架构体系。在此背景下,针对传统集中式智能电表密钥管理机制存在主站依赖度高、密钥存储效率差、响应速度慢的问题,提出一种基于区块链与K-means算法的智能电表分布式密钥管理方法。考虑到传统区块链建链过程中区块节点数量对建链时效性影响较大以及未考虑到节点通信传输资源有限的问题,首先利用K-means算法对智能电表集群按空间位置进行聚类,并提出采用图中央点算法确定边缘计算装置的位置,从而降低区块链规模;然后,提出计及智能电表通信带宽的按需传输机制,以最小化边缘计算装置的负载均衡度为目标规划区块链节点中的传输路径,从而提升传输时效性;最后,基于Hyperledger Fabric平台的智能电表密钥管理算例结果表明,与传统的不考虑节点规模与信道带宽的区块链建链方法相比,当区块链节点数量增大时,所提方法的建链时间增长速率减少了8.18%以上,而负载均衡度增长速率降低了42.16%以上;所提智能电表密钥管理方法具有更快的建链速度以及更优的网络性能,因而具备更好的可行性。     

区块链技术在电网业务数据分布式存储管理中的应用

当前电力企业中电网业务数据存储存在数据吞吐量较少,导致存储率低的问题,因此,需要研究区块链技术在电网业务数据分布式存储管理中的应用.通过分析智能电网数据信息与区块链技术特征,对智能电网数据管理平台进行架构上的重塑,尝试将区块联盟链技术内嵌在电网数据管理框架中,并利用区块链技术的分布式存储,非对称加密、共识机制、智能合约等特点解决电网数据存储问题,打造智能电网数据优化的新型生态模式.构建电网业务数据分布式存储管理整体架构,建立基于区块链技术的管理机制,确定分布式存储管理安全策略,完成数据分布式存储管理.实验证明,该方法与传统管理方法相比可以有效提高数据存储的吞吐量,对电力企业而言具有更高的应用价值.     

联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化策略

传统电力交易模式中,集中化的交易数据以及中心化的监管机构会带来数据安全性较低、监管机构信任危机等问题,区块链技术的兴起和发展为解决上述问题提供新的思路和方法。首先通过分析主动配电网中各电力交易主体的行为特征,建立基于联盟区块链的电力市场交易体系。该体系将各电力交易主体预授权为半开放的本地节点,通过动态选取联盟节点,可实现交易数据分布式存储并无需设置额外的第三方监管机构。同时基于上述交易体系,提出联盟链框架下主动配电网电力交易的详细认证方法。进而在此基础上,建立基于合作演化博弈的主动配电网电力交易优化模型,并采用基于分解的多目标进化算法进行求解。模型求解结果可作为生成智能合约的依据,最终实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。算例结果验证了所提合作演化策略的有效性和合理性。     

区块链技术在电网业务数据分布式存储管理中的应用

当前电力企业中电网业务数据存储存在数据吞吐量较少,导致存储率低的问题,因此,研究区块链技术在电网业务数据分布式存储管理中的应用。通过分析智能电网数据信息与区块链技术特征,对智能电网数据管理平台进行了架构上的重塑,尝试将区块联盟链技术内嵌在电网数据管理框架中,并利用区块链技术的分布式存储,非对称加密、共识机制、智能合约等特点解决电网数据存储问题,打造智能电网数据优化的新型生态模式。构建电网业务数据分布式存储管理整体架构,建立基于区块链技术的管理机制,确定分布式存储管理安全策略,完成据分布式存储管理。通过实验证明,该方法与传统管理方法相比可以有效提高数据存储的吞吐量,对电力企业而言具有更高的应用价值。     

基于区块链的电力物联网信任网关设计与实现

为保障大电网安全,解决电力物联网复杂通信网络中网关抗攻击能力弱、设备集中式接入认证方式导致认证中心负荷大、效率低、存在安全隐患等问题,提出了一种基于区块链的分布式动态网关架构以及接入认证机制。将区块链的共识机制运用到主网关的动态切换过程,形成了分布式的动态网关结构;结合门限秘密共享算法提出一种可信、灵活的分布式接入认证方式,并将接入认证过程中所涉及的设备ID等数字信息存入区块链数据存储结构中以提高认证过程的安全性。为了从理论和实践上说明该方法的有效性,进行了安全性分析与实验。结果表明,所提出的动态网关架构可以抵御物联网常见攻击,接入认证机制可以为电力物联网设备提供高度安全的接入认证保障。     

基于区块链的配电物联网数据安全防护方法

针对配电物联网中海量数据易受网络攻击的问题,提出一种基于区块链的配电物联网数据安全防护方法。首先,构建一种协作式安全防护架构,通过自适应流量监测设计异常流量识别机制。其次,采用改进实用拜占庭共识(PBFT)算法建立信任机制,实现配电云主站与每个配电边缘代理装置攻击检测模型共享。然后,基于区块链智能合约实现攻击检测模型动态更新,采用深度强化学习训练各攻击检测模型并进行融合,得到攻击检测融合模型。最后,基于Mininet搭建仿真平台并对所提方法进行实验论证,结果表明,所提攻击检测模型综合性能优于集中式和分布式模型。     

基于多区块链结构的综合能源系统调度构架

综合能源系统(IES)调度中存在难以维护供能主体隐私、难以辨别数据真伪、安全性和可靠性低等问题.文中利用分散式调度方法和区块链中分布式数据存储、智能合约、共识机制、多链扩容和加密技术,提出了包括迭代链、终值链以及数据层、网络层、合约层、共识层、应用层的IES调度构架.该构架以数据层为基础,采用无向联通结构建立主体间的通信网络;在合约层封装基于拉格朗日乘子法的分散式调度模型;在共识层,针对分散式调度的数据一致性,迭代链和终值链分别应用一致性协议算法和拜占庭容错共识机制.算例验证结果表明,所提IES调度构架基于少量通信数据可有效运行,能够防止主体背叛、削弱服务器宕机的影响,提高了IES调度的隐私性、安全性和可靠性.     

电力用户信息的多区块链管理及跨链查询方法研究

区块链技术在保证电力用户信息安全隐私上具有良好表现及前景,但其去中心化特点带来节点存储压力过大的问题,导致节点服务器运行速度过慢,交易处理性能低下。为减轻节点的存储任务,提出多链管理及跨链查询的方法。利用多通道技术对账本进行多路隔离,实现了巨量数据节点的多链管理。针对多链间的“数据孤岛”问题,增加中间人节点并结合键值查询方法实现了跨链查询,从而成功构建了具备多链管理及跨链查询的电力用户信息区块链管理系统。系统测试表明：在保证用户信息安全隐私的前提下,有效缓解了节点存储压力过大的问题,系统稳定高效且能够跨链查询。该方法实现了电力用户信息安全存储、系统高效运行、数据全局共享,为推动国家电网数字化建设提供参考。     

基于联盟链的电力物资采购数据共享激励机制

传统的电力行业电子商务平台面临着电子支付成本高、供应链全过程数据整合不足、网络数据安全性能低以及交易透明度缺失等问题,严重制约了电力行业电商平台的进一步发展.由于区块链技术具有去中心化、公开透明、不可篡改等优越特性,将其应用于电力行业电子商务平台,构建了基于联盟链的电力行业电子商务核心应用体系,设计了一套基于积分的电力...     

基于区块链和梯度修正法的分布式经济调度策略研究

分布式经济调度计算负载均衡、可扩展性强,适用于电源分散分布的场景。区块链作为分布式对等网络,具有去中心化、安全性高和数据高度共享等特征,与分布式经济调度的需求相契合。针对分布式经济调度中全局信息共享难、存在个体欺骗以及安全性不足的问题,提出了基于区块链和梯度修正法的分布式经济调度策略。该策略考虑配电网的多种约束,采用统一微增变量的梯度修正法迭代计算各电源功率,实现电网最小经济成本下的最优功率分配。对以太坊技术进行了调整和改进,大幅降低其算力消耗和部署成本。并将调度算法合约化,结合区块链的存储、共识和加密机制优化节点间的信息共享,防止个体欺骗行为,提高系统的安全性。仿真实验和分析表明,基于区块链和梯度修正法的分布式经济调度策略收敛速度快,具有良好的鲁棒性、安全性及可扩展性。     

基于双链区块链的电力数据资产交易系统架构

为解决当今电力数据资产管理在数据共享、数据交易、数据安全等方面存在的问题,实现电力数据资产的智能管理,充分挖掘电力系统数据资源价值。首先结合电力企业现有数据采集和应用方式,分析了电力系统数据资产管理的问题;总结分析以往区块链数据交易的应用,提出交互式双链区块链的概念,并结合生物遗传学原理提出其运行机理和控制策略。交互式双链区块链将两条链之间的交互过程类比为遗传学中转录、翻译、表达调控和逆转录的过程。该平台架构能较好地解决电力数据资产交易中的安全性和复杂度问题,为电力数据资产交易平台架构提供了解决方案。     

视频监控数据的安全交互系统的设计与研究

随着数字视频技术的发展以及宽带网络的普及,视频监控逐渐成为维护社会公共安全的重要手段。针对视频监控数据的安全交互问题,设计出新型的视频监控数据的安全交互系统。通过采用Boosting算法实现对动态视频图像的处理,使得用户获取更为有效的视频数据。清洗后的视频数据通过区块链平台,实现视频的数据共享,在区块链网络中,通过加密算法实现视频的加密,通过解密算法实现数据的解密,使得视频数据在共享过程中提供安全等级。实验表明,各个不同区域之间的视频数据共享率、数据的保密程度都比较高,从而实现了数据传递过程的共享和加密,大大提高视频监控数据交互的安全性能。     

基于Oracle机制的电力5G可信数据上链技术

针对电力区块链应用系统中数据上链效率和可信性问题,研究了基于5G和预言机(Oracle)机制的可信数据上链技术。首先,讨论了区块链系统中数据上链方式,分析了适用于电力5G区块链的Oracle数据上链方法;然后,提出了基于分布式Oracle的电力5G业务系统可信数据上链技术,设计了基于云-边-端一体化的系统总体架构,以及数据源注册、评估、上链的工作流程,其中,通过区块链系统实现分布式数据的采集共享,基于门限签名算法和可验证随机函数实现数据源评估,评估算法由边缘物联代理节点运行以确保系统的安全性和可用性,并通过对5G切片任务划分和优化实现认证数据和业务数据的高效传输。最后,在基于电力5G区块链的用电信息采集系统中部署文中所提方案,从通信性能、业务性能、资源利用等方面进行实验验证。结果表明,所提方案在不同负载压力测试下数据平均传输时延约为10 ms,误码率、丢包率小于0.9%。在100量级并发业务请求情况下,较已有方案性能提升超过80%,因而具有良好的可行性和推广价值。