繆宇峰，胡翔，趙莉莉，崔金棟，包晨瑞

（1.杭州電力設(shè)備制造有限公司余杭群力成套電氣制造分公司，杭州311100 2.東北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，吉林吉林132012）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，電網(wǎng)的信息化水平不斷推進(jìn)，數(shù)據(jù)信息的價值在電網(wǎng)發(fā)展中的權(quán)重逐漸加大。隨著電力市場的發(fā)展，為打破壟斷、促進(jìn)開放，市場主體的多元化趨勢將愈加明顯，如新型售電公司就是新晉的市場主體；同時，隨著新能源、儲能和電動汽車等設(shè)備接入電網(wǎng)，用戶可將多余的電力用于市場交易，因此，電力市場的競爭將不斷加劇。由于精密型電力設(shè)備需要在穩(wěn)定的功率條件下運行，所以對電能進(jìn)行按質(zhì)定價已成為不可避免的趨勢。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的真實性是進(jìn)行公平交易的基礎(chǔ)，區(qū)塊鏈技術(shù)恰好可以為此類交易提供安全、可信的環(huán)境。區(qū)塊鏈技術(shù)被稱作是繼個人計算機(jī)（1975 年）和互聯(lián)網(wǎng)（1993 年）之后的第三大重要發(fā)明［1］，世界各國都對此給予高度重視，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展將在很大限度上促進(jìn)社會進(jìn)步。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

早在2008 年，中本聰（Satoshi Nakamoto）在《比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文中首次提出了區(qū)塊鏈這一概念［2］。區(qū)塊鏈可以說是比特幣的“地基”，是一種無需互信的、由多個參與主體共同負(fù)責(zé)監(jiān)督與維護(hù)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，是基于密碼學(xué)中的橢圓曲線數(shù)據(jù)簽名算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA）實現(xiàn)去中心化的點對點（Peer to Peer，P2P）系統(tǒng)設(shè)計［3］，可以在無需互信的情況下，讓所有的參與主體共同合作，產(chǎn)生一個去中心化的，按照時間先后順序記錄的，數(shù)據(jù)真實可靠、可追溯的分布式數(shù)據(jù)庫。

區(qū)塊鏈的應(yīng)用已從1.0時代邁入了3.0時代［4］。區(qū)塊鏈1.0時代時的應(yīng)用主要是以比特幣為代表的數(shù)字貨幣，它的功能主要表現(xiàn)在電子貨幣的發(fā)行以及轉(zhuǎn)移方面。由基于區(qū)塊鏈2.0的智能合約主導(dǎo)的去中心化應(yīng)用，雖然在一定限度上增加了區(qū)塊鏈應(yīng)用場景的多樣性，但整體仍然延續(xù)了比特幣在數(shù)字貨幣上的優(yōu)勢和應(yīng)用慣性。為了能夠配合區(qū)塊鏈的實際應(yīng)用，專門開發(fā)了一款基于區(qū)塊鏈3.0 的企業(yè)操作系統(tǒng)（Enterprise Operation System，EOS），在該操作系統(tǒng)中，將參與挖礦的節(jié)點資源用來部署去中心化應(yīng)用（Decentralized Application，DApp），采用授權(quán)股份證明（Delegated Proof of Stake，DPoS）共識機(jī)制，通過見證人生成新區(qū)塊［5］。

如今，在多方推動下，區(qū)塊鏈技術(shù)已進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，該技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用已迅速延伸至結(jié)算、支付、微電網(wǎng)、能源交易以及人工智能等方面［6］，其中一些研究者對此進(jìn)行了初步的探索。王群等［4］詳細(xì)闡述了區(qū)塊鏈的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)；袁勇［1］不僅對區(qū)塊鏈基本原理進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，還對其今后的研究方向進(jìn)行了分析；Beck［7］對區(qū)塊鏈的幾個基本特征進(jìn)行了分析與歸納；Tapscott等［8］致力于區(qū)塊鏈技術(shù)的推廣，指出該技術(shù)有助于優(yōu)化企業(yè)的管理形式與流程，提高信息在組織內(nèi)的傳遞效率；Subramanian［9］提出通過在不同平臺間搭建特殊節(jié)點，使管理者在分布式節(jié)點中能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的讀寫操作，從而保證區(qū)塊內(nèi)數(shù)據(jù)的同步；而Aste 等［10］則對比特幣、以太坊中關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)存在的一些問題進(jìn)行了分析總結(jié)并提出了相應(yīng)的解決方法。

盡管我國在這方面的研究起步較晚，但如今已有了一些成果。楊德昌等［11］分析了區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)間相通的部分，并對其在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望；丁偉等［12］從密鑰丟失以及協(xié)議攻擊角度對能源互聯(lián)網(wǎng)中存在的區(qū)塊鏈技術(shù)方面的問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方案；梅文明等［13］對區(qū)塊鏈在電力行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望分析；張震宇等［14］建立了基于區(qū)塊鏈的電力資源管理方案，該方案能夠大大降低資源的消耗，降低交易成本，提高數(shù)據(jù)安全；張宇帆等［15］則認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)是充分分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的支撐技術(shù)。

筆者認(rèn)為，從區(qū)塊鏈技術(shù)的幾個特點可看出，區(qū)塊鏈技術(shù)與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)之間有一定的關(guān)聯(lián)性。例如，區(qū)塊鏈技術(shù)中的“去中心化”特點和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的分布式存儲以及處理之間有一定的相通性；而區(qū)塊鏈技術(shù)去信任化、不可篡改以及可追溯的特點，能使電能質(zhì)量數(shù)據(jù)在參與電力交易時無需信用系統(tǒng)等第三方機(jī)構(gòu)的參與，僅通過區(qū)塊鏈構(gòu)成的數(shù)據(jù)網(wǎng)即可構(gòu)建一個安全、可信賴的數(shù)據(jù)管理交易環(huán)境。目前已有學(xué)者提出將區(qū)塊鏈技術(shù)運用在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、電力支付結(jié)算系統(tǒng)、涉密安全身份認(rèn)證等電力相關(guān)領(lǐng)域，但尚未有在電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理方面運用區(qū)塊鏈技術(shù)的研究。

本文對區(qū)塊鏈的基本架構(gòu)以及電能質(zhì)量的基本要素進(jìn)行梳理，并在此基礎(chǔ)上剖析兩者之間的關(guān)系，通過分析電能質(zhì)量的系統(tǒng)架構(gòu)，力求建立基于區(qū)塊鏈的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺，從而使電能質(zhì)量數(shù)據(jù)中深藏的價值與關(guān)系能夠被挖掘出來并充分利用，以促進(jìn)電力市場的發(fā)展，提高資源的利用效率。

2 區(qū)塊鏈與電能質(zhì)量相結(jié)合的可行性分析

2.1 區(qū)塊鏈的基本特性

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N由共識算法和智能合約等技術(shù)相結(jié)合的分布式賬本技術(shù)，為了保證交易時信息的真實可靠，采用基于非對稱密碼學(xué)原理而產(chǎn)生的密鑰來完成數(shù)據(jù)的加密和解密。大體上講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N全新的無需第三方監(jiān)管的分布式賬本技術(shù)，可以利用工作量證明（Proof of Work，PoW）、權(quán)益證明（Proof of Stake，PoS）等共識機(jī)制來完成數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和更新，數(shù)據(jù)的存儲和驗證通過塊鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)進(jìn)行，數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全通過密鑰來保證，而數(shù)據(jù)的操作與編程則通過智能合約來完成。綜上，區(qū)塊鏈技術(shù)不是一種技術(shù)，而是一系列技術(shù)的集合。

系統(tǒng)中的每個節(jié)點即是一個數(shù)據(jù)庫，記賬的數(shù)據(jù)會存儲在每個數(shù)據(jù)庫中，因此每個節(jié)點地位相等，共同維護(hù)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。當(dāng)產(chǎn)生新的區(qū)塊時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)生成的時間先后順序以及類別進(jìn)行排序，并且在對數(shù)據(jù)進(jìn)行非對稱加密的基礎(chǔ)上全程記錄與該數(shù)據(jù)有關(guān)的發(fā)展、變形，有權(quán)限的使用者能通過基于區(qū)塊鏈的平臺來查詢所需數(shù)據(jù)信息。由于收集的數(shù)據(jù)依托區(qū)塊進(jìn)行存儲，通過Hash函數(shù)將帶有時間戳的區(qū)塊依次連接，形成一個區(qū)塊鏈條，因此，若應(yīng)用中出現(xiàn)各節(jié)點間數(shù)據(jù)更新無法同步等問題，即存在虛假信息時，只需對每個節(jié)點中最后一個區(qū)塊信息進(jìn)行核實即可［16］。若最后一個區(qū)塊的Hash值是正確的，說明整個鏈上的賬本都是正確的，由此完成高效的驗證。區(qū)塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

雖然區(qū)塊鏈與電力交易相結(jié)合能夠表現(xiàn)出很大的發(fā)展優(yōu)勢，但它仍有局限性，它的核心優(yōu)勢僅是將集中管理變更為分布式管理，并沒有提高系統(tǒng)性能的能力。

圖1 數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of data blocks

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)擁有去中心化、去信任化、可追溯以及數(shù)據(jù)不可篡改等特點，所以，區(qū)塊鏈記載的信息一旦完成上鏈，就將永久保存。

2.2 電能質(zhì)量的問題

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，大量調(diào)速電機(jī)和無功功率補償器的投入使得電網(wǎng)中電壓、電流波形的畸變率逐漸加重，導(dǎo)致諧波不斷上升，進(jìn)而引發(fā)了一系列電能質(zhì)量問題。之后一些精密用電設(shè)備的出現(xiàn)，對電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的運用對于提高資源利用效率、減小損耗、降低運行設(shè)備的出錯率，乃至推進(jìn)整個電力行業(yè)的革新都有重大意義，因而電能質(zhì)量成了目前研究的熱點。

由于電能質(zhì)量問題涉及較多領(lǐng)域，所以電能質(zhì)量至今仍沒有一個權(quán)威的定義。簡單來說，電能質(zhì)量就是電力系統(tǒng)里的電壓質(zhì)量，它體現(xiàn)了一個電力系統(tǒng)的可靠性，通過觀察電能質(zhì)量數(shù)據(jù)可以知道該系統(tǒng)最大存儲能力以及抗干擾能力。理論上講，最完美的電能波形應(yīng)是光滑、無失真的正弦波，但現(xiàn)實運行中，干擾因素的存在會導(dǎo)致波形不能顯示出完美的正弦波，因此引發(fā)了關(guān)于電能質(zhì)量問題的研究。

2.3 兩者的兼容性分析

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)量的增加導(dǎo)致了數(shù)據(jù)存儲、查詢、展示等難題。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)能夠直接提供的信息是有限的，其中許多有價值的信息仍存在于數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系中，而關(guān)聯(lián)關(guān)系使得擾動事件在時空上相聯(lián)系。例如，在時間層面上，由電壓暫降引起的電壓中斷和重合閘不成功繼而引起電壓再次中斷具有時間上的先后關(guān)系；在空間層面上，電壓暫降在不同聯(lián)結(jié)類別繞組中的傳播使得空間中不同地點的擾動事件之間也存在關(guān)聯(lián)性。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以使電能質(zhì)量的擾動事件從看似“孤島”的單一獨立事件變成可以解釋擾動全過程的復(fù)雜事件。因此，如何有效利用區(qū)塊鏈技術(shù)，使得電能質(zhì)量數(shù)據(jù)能夠被實時地記錄、查詢，以便被授權(quán)者能夠隨時了解所處區(qū)域的電能質(zhì)量在一段時間內(nèi)的變化，是研究中值得關(guān)注的問題。

區(qū)塊鏈技術(shù)可解決跨組織協(xié)同工作中因合作雙方無法完全互信而產(chǎn)生的信息流通受阻問題，從而提高工作效率；能夠改進(jìn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程，在降低管理費用的同時提高運行效率；能夠為電網(wǎng)的發(fā)展提供可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；能夠有效解決電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級過程中多主體協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)融通等問題；能夠通過去中心化的個人數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使被授權(quán)者能夠?qū)崟r查詢、展示個人信息，同時也能監(jiān)督他人信息的真假。區(qū)塊鏈技術(shù)能在保證數(shù)據(jù)真實可靠、內(nèi)容保密的基礎(chǔ)上，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、展示以及供人查詢，并將管理成本控制在較低的水平。此外，由于區(qū)塊鏈技術(shù)協(xié)同機(jī)制的存在，當(dāng)一個節(jié)點中的一個區(qū)塊出現(xiàn)問題而導(dǎo)致其余節(jié)點的數(shù)據(jù)無法同步更新時，該區(qū)塊的前后部分均會有所反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)“分叉現(xiàn)象”；后續(xù)的區(qū)塊會通過競爭算力自動連接到算力較高的區(qū)塊上以消除“分叉”，從而保證整體工作的穩(wěn)定運行。這樣就能及時發(fā)現(xiàn)管理系統(tǒng)的問題，并在不影響正常工作的情況下及時解決問題。

隨著電網(wǎng)市場的發(fā)展，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)多源異構(gòu)的特性也逐漸凸顯出來，這會導(dǎo)致數(shù)據(jù)在電網(wǎng)企業(yè)、用戶等參與方內(nèi)部的共享性變差，逐漸形成電力數(shù)據(jù)的“信息孤島”，不利于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)化管理以及信息潛在價值的挖掘。而區(qū)塊鏈技術(shù)可以說是“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的發(fā)展，它是一種去中心化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，由加密算法、共識機(jī)制、智能合約等多種成熟的技術(shù)組合而成，具有分布式存儲、可追溯、真實可靠等優(yōu)勢。這些優(yōu)勢恰好符合電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理的要求，若將這項技術(shù)應(yīng)用于電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺中，可有效解決電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)以及信息真實性等問題，從而挖掘出各項數(shù)據(jù)信息之間更緊密的聯(lián)系并發(fā)現(xiàn)其價值。

3 區(qū)塊鏈視角下電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺架構(gòu)

3.1 管理平臺技術(shù)框架的層次分析

區(qū)塊鏈視角下電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺的技術(shù)框架可以分為6個層級，即采集層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層以及應(yīng)用層，如圖2所示。每個層級都有其相應(yīng)的功能，各層級之間兩兩相互配合，共同構(gòu)成了電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺的基本框架。

圖2 區(qū)塊鏈視角下的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺技術(shù)框架Fig.2 Technical framework of the power quality data management platform from the perspective of blockchain

采集層是電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺的基礎(chǔ)模塊，該層的職能是提取一段時間內(nèi)電網(wǎng)、電源、負(fù)荷等數(shù)據(jù)信息。

網(wǎng)絡(luò)層包含了數(shù)據(jù)認(rèn)證協(xié)議等技術(shù)要素，確保所有節(jié)點都可以參與電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的傳輸校驗。該層采用了點對點式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)上每個節(jié)點的地位相等并以扁平式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行鏈接，每個節(jié)點既需要進(jìn)行電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸還需要進(jìn)行區(qū)塊信息的認(rèn)證，此外，還需要參與網(wǎng)絡(luò)路由的規(guī)劃。

區(qū)塊鏈技術(shù)從根本上解決了電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺中數(shù)據(jù)共識與互信的問題，通過網(wǎng)絡(luò)上的分布式節(jié)點，能夠針對不同類型的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)迅速達(dá)成共識。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺的共識層中封裝了PoW，PoS，DPoS，實用拜占庭容錯（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT），授權(quán)拜占庭容錯（Delegated Byzantine Fault Tolerance，DBFT），瑞波共識 機(jī) 制（Ripple Protocol of Consensus Algorithm，RPCA）等共識機(jī)制，有助于消除多源異構(gòu)，統(tǒng)一格式，使數(shù)據(jù)信息以統(tǒng)一的形式進(jìn)行交易，從而提高交易的效率，降低時間成本。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)的激勵機(jī)制能夠增加參與者的積極性，為系統(tǒng)持續(xù)地提供大量算力，同時也保證了系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

合約層封裝了以智能合約為代表的各類腳本代碼以及算法機(jī)制。智能合約封裝了合約內(nèi)容、觸發(fā)條件以及相應(yīng)規(guī)則，具有分布式驗證存儲、自我管理、智能運行以及不可偽造等特點。

應(yīng)用層封裝了區(qū)塊鏈在電能質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺中的各種應(yīng)用情景，也是電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息交互處理的一個平臺。

3.2 管理平臺運行機(jī)理

由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)源不同，導(dǎo)致電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息格式多樣、數(shù)據(jù)類型差異較大以及信息重復(fù)采集或多次提取等問題，從而加大了數(shù)據(jù)分析的工作難度，因此需對所采集的智能數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即根據(jù)區(qū)塊鏈電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺的數(shù)據(jù)需求類型，生成相應(yīng)的匯總表并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。由于電能質(zhì)量的需求指標(biāo)一般會隨著客戶的不同而改變，如加工業(yè)、交通運輸業(yè)通常會對電壓頻率偏差有較高要求，而儀器儀表與通信系統(tǒng)則更關(guān)注諧波的變化，因此，通過預(yù)先設(shè)定好的不同標(biāo)簽進(jìn)行預(yù)處理，就能針對不同的參與方顯示不同的信息，從而推動信息系統(tǒng)與參與方的合理互動。采集提取信息后，通過特定的哈希散列函數(shù)、非對稱加密、Merkle 根等技術(shù)對不同類型的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵信息的提取，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即轉(zhuǎn)化成固定長度的數(shù)學(xué)進(jìn)制數(shù)之后，電網(wǎng)信息和電力交易的代碼會被封裝到蓋有時間戳的區(qū)塊內(nèi)并與最長的區(qū)塊主鏈相連形成新的區(qū)塊節(jié)點。

在平臺中封裝有多種共識機(jī)制，雖然每個共識機(jī)制都有自身的優(yōu)缺點，但通過優(yōu)勢互補即可發(fā)揮更大的作用，具體見表1?？紤]電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的生成時間、能源消耗等問題，管理平臺采用了基于PoW 與PoS 的混合共識機(jī)制——活動證明（Proof of Activity，PoA），它是PoW 和PoS 的深結(jié)合，即在共識過程中同時使用這2 種共識機(jī)制。PoA 機(jī)制中，礦工首先通過改變Nonce 值計算新區(qū)塊頭，以最先找到的新區(qū)塊頭的礦工為出塊節(jié)點，并對新區(qū)塊頭進(jìn)行廣播；然后全體礦工將該區(qū)塊的哈希值、前一區(qū)塊的哈希值以及N 個固定后綴連接后進(jìn)行驗證，并產(chǎn)生權(quán)益代表；全體礦工會先判斷自己是否成為權(quán)益代表人，若是，則對新區(qū)塊頭簽名并進(jìn)行廣播；最后，全體礦工驗證通過新區(qū)塊的合法性后，即可將新區(qū)塊連接到區(qū)塊鏈尾端。PoA 機(jī)制的優(yōu)勢在于不依賴代幣，在成熟的分布式一致性算法基礎(chǔ)上即可實現(xiàn)秒級共識驗證。該機(jī)制在降低了能耗的同時提高了安全性，使整個鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)在被非法數(shù)據(jù)攻擊時可不受影響。

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理過程如圖3所示，其中：介質(zhì)訪問（Medium Access Control，MAC）地址（亦稱硬件地址）是在媒體接入層上使用的地址；PMU 為電源管理單元；AMI 為智能表計基礎(chǔ)設(shè)施。將收集到的電網(wǎng)、電源以及負(fù)荷的相關(guān)數(shù)據(jù)存入?yún)^(qū)塊鏈電網(wǎng)數(shù)據(jù)緩存節(jié)點后，通過MAC 分類，對收集到的信息進(jìn)行整合，消除重復(fù)的信息；之后再利用區(qū)塊鏈中的非對稱密碼學(xué)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，用預(yù)先設(shè)定的腳本代碼形成的智能合約對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行校驗、篩選，以保證數(shù)據(jù)真實可靠；然后依托數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理模型，即智能合約模型，實時監(jiān)控電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，管理員能夠及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、存儲時出現(xiàn)的異常狀況，從而準(zhǔn)確地對電能質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行分析，挖掘其中深層價值并應(yīng)用于實際，以完善電力系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)始終被保存在區(qū)塊節(jié)點中，可以循環(huán)利用。

表1 電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺中的共識機(jī)制Tab.1 Consensus mechanism of the power quality data management platform

圖3 電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理過程Fig.3 Processing of power quality data

3.3 區(qū)塊鏈視角下管理平臺的優(yōu)勢分析

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺是一個典型的去中心化的分布式存儲的大數(shù)據(jù)處理平臺，該平臺中的任意節(jié)點都能不依賴于其他節(jié)點對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證、分析及存儲。只要失效節(jié)點或非法節(jié)點總數(shù)不超過總節(jié)點數(shù)的51%，就不會對區(qū)塊主鏈的存儲、更新造成影響。利用區(qū)塊鏈中的哈希算法和共識機(jī)制，通過集成、清洗、轉(zhuǎn)換等措施對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合加密后，就能達(dá)到消除數(shù)據(jù)多源異構(gòu)性并將冗長的數(shù)據(jù)信息壓縮至特定字符長度的目的。之后就會由所有節(jié)點一起對上鏈的信息進(jìn)行認(rèn)證和維護(hù)。這樣做增強(qiáng)了電能質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺的容錯率和抗劫持能力，使數(shù)據(jù)遭受惡意篡改的概率降到最低，同時也增強(qiáng)了數(shù)據(jù)管理平臺的安全穩(wěn)定性。

管理平臺的一大優(yōu)勢是智能合約，而可編程性是智能合約的最大特點，這標(biāo)志著簽約方能夠根據(jù)自身需求任意添加協(xié)議條款。系統(tǒng)運行時會對其進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦符合特定的條件，智能合約不通過中心機(jī)構(gòu)就能自主執(zhí)行完成交易，并且處理過程中不會受到人為和外界因素的干擾，既保障了公正性，也提高了數(shù)據(jù)處理的效率。所以，區(qū)塊鏈技術(shù)可以說是電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺由人工化、自動化向智能化演變的重要突破。相關(guān)技術(shù)人員將處理電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的計算機(jī)編程代碼內(nèi)嵌至合約層，使整個區(qū)塊鏈平臺能夠主動或被動地處理傳送特定信息，同時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的其他功能也正常運行。

區(qū)塊鏈技術(shù)將電能質(zhì)量數(shù)據(jù)處理過程中的各環(huán)節(jié)緊密融合、協(xié)同優(yōu)化，形成了全新的電能質(zhì)量管理平臺。電網(wǎng)企業(yè)可通過平臺實現(xiàn)各類電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息流在企業(yè)部門間高效運轉(zhuǎn)，進(jìn)而保證智能電網(wǎng)正常運行。區(qū)塊鏈視角下電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺優(yōu)勢分析見表2。

表2 區(qū)塊鏈視角下的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺優(yōu)勢分析Tab.2 Strength analysis on the power quality data management platform from the perspective of blockchain

4 結(jié)束語

目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在電能質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺中的應(yīng)用仍處于探索階段，可借鑒的經(jīng)驗較少，而且還面臨著大量的挑戰(zhàn)。例如，至今尚未解決“三元悖論”問題，不能在去中心化、安全可靠性和運行效率3 個方面進(jìn)行最優(yōu)選擇，而只能通過犧牲一方要素來成全另一要素在某一領(lǐng)域上的進(jìn)步，因此需要進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和探索。