覃健榮 梁盛盛 韋宗慧 陳勇成

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530023）

1 引言

EPTS 中涉及大量數(shù)據(jù)的傳輸、交換、對(duì)接的需求，對(duì)SSEPTD 有極高的要求。當(dāng)前的EPTS 基于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（Data Warehouse, DW），存在一定的不足，無(wú)法滿(mǎn)足SSEPTD的需求。第一，DW 中存儲(chǔ)的內(nèi)容可人為修改導(dǎo)致事后很難識(shí)別、追溯。第二，內(nèi)容都存儲(chǔ)于同一DW 中，存在業(yè)務(wù)結(jié)果被質(zhì)疑的風(fēng)險(xiǎn)。第三，部分操作在防抵賴(lài)方面存在一定缺陷，當(dāng)市場(chǎng)主體否認(rèn)其操作時(shí)需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)某杀救ズ藢?shí)真實(shí)性。

目前針對(duì)EPTS 的研究關(guān)注數(shù)據(jù)的處理、挖掘和管理方面，鮮少考慮SSEPTD，而B(niǎo)C 能夠利用可編程合約、共享賬本、數(shù)字簽名等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)SSEPTD，降低數(shù)據(jù)被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此本文探討B(tài)C 在SSEPTD 中的技術(shù)應(yīng)用，研究如何基于BC 的EPTS，分別涉及系統(tǒng)的架構(gòu)和功能。

針對(duì)上述問(wèn)題，本論文對(duì)基于BC 的SSEPTD 技術(shù)方案展開(kāi)了深入探討，研究了基于BC 的EPTS 的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和重要業(yè)務(wù)功能。體現(xiàn)BC 對(duì)保障交易過(guò)程各類(lèi)數(shù)據(jù)安全性的作用。本論文為SSEPTD 提供技術(shù)參考，對(duì)提高電力交易數(shù)據(jù)的安全性，實(shí)現(xiàn)可信交易流程，建成安全可靠的電力交易體系具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 電力數(shù)據(jù)處理

劉瀟瀟等（2020）[1]針對(duì)電力數(shù)據(jù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中傳輸?shù)母唛_(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題，提出了“壓縮—傳輸—重構(gòu)”三階段的數(shù)據(jù)采集方法，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。武同寶等?019）[2]提出了一種將電力數(shù)據(jù)從高維轉(zhuǎn)換為低維的“分類(lèi)—提取—熵分析”三階段可視化方法。紀(jì)保材（2019）[3]針對(duì)用電大戶(hù)設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。楊坦和蔡志杰（2018）[4]介紹了電力負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法。

Wang 等（2021）[5]提出了用于電力企業(yè)的全局電力數(shù)據(jù)處理模型，并為模型提供了一種基于虛擬機(jī)的CPU 及內(nèi)存使用約束和能源節(jié)約的優(yōu)化部署思路。Jin 等（2018）[6]提出的系統(tǒng)包括客戶(hù)端、HBase 數(shù)據(jù)庫(kù)、狀態(tài)檢測(cè)器、數(shù)據(jù)遷移模塊和數(shù)據(jù)碎片化模塊。Zhou 等（2016）[7]提出了電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)模型。Zhang 和Zhang（2015）[8]分析了電力大數(shù)據(jù)的處理、分析、展示的關(guān)鍵技術(shù)。Xie 和Fan（2001）[9]討論了用于電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)母黝?lèi)編碼技術(shù)。

2.2 電力數(shù)據(jù)挖掘

黃錦增等（2020）[10]結(jié)合粒子群算法和BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了負(fù)荷預(yù)測(cè)算法；基于改進(jìn)的譜聚類(lèi)設(shè)計(jì)了檢測(cè)算法，用于檢測(cè)電力異常的情況。吳蕊等（2020）[11]開(kāi)發(fā)了基于改進(jìn)K-means 聚類(lèi)的檢測(cè)異常算法。羅俊婷和張東來(lái)（2020）[12]討論了電力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘方法以及相關(guān)的應(yīng)用。高書(shū)強(qiáng)和李晨（2019）[13]改進(jìn)譜聚類(lèi)算法并將其應(yīng)用于電力數(shù)據(jù)的異常檢測(cè)中。孫芊等（2018）[14]和耿亮等（2013）[15]分析了電力數(shù)據(jù)在智慧城市方面的挖掘需求和應(yīng)用。戴小廷（2010）[16]提出了一種改進(jìn)的Apriori 算法，并分析了該算法的應(yīng)用。

圖3：智能合約參數(shù)

圖4：電廠撮合計(jì)算優(yōu)先級(jí)

Zhang 等（2021）[17]結(jié)合兩種已有的算法設(shè)計(jì)了一種新異常檢測(cè)算法。Hu 等（2019）[18]提出了電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試框架。該框架基于現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)來(lái)源和測(cè)試事務(wù)的數(shù)據(jù)。Hao 等（2019）[19]提出了改進(jìn)的快速密度峰聚類(lèi)方法，用于電力數(shù)據(jù)異常檢測(cè)。該聚類(lèi)方法引入了局部異常因子算法的理念，并重新定義了相對(duì)密度和相對(duì)距離。Wang 等（2018）[20]提出了一個(gè)新的雙非凸回歸預(yù)測(cè)模型。該模型以典型稀疏編碼分類(lèi)作為預(yù)測(cè)的回歸模型，采用乘子交替方向法優(yōu)化公式化的預(yù)測(cè)問(wèn)題。Zhong 等（2015）[21]提出了基于Hadoop 的數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)，能夠高效分析電力消費(fèi)行為、饋線分析應(yīng)用和預(yù)測(cè)電力負(fù)荷。

2.3 電力數(shù)據(jù)管理

江龍才等（2020）[22]對(duì)電力數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理問(wèn)題進(jìn)行了研究?？螺x（2018）[23]探索了基于云的系統(tǒng)，可用于管理數(shù)據(jù)。趙釗林（2006）[24]設(shè)計(jì)了以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)的電力數(shù)據(jù)交換與共享平臺(tái)。

Liu 等（2017）[25]提出了電力數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的大數(shù)據(jù)框架。Di和Ma（2016）[26]提出了用于電力數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量模型，通過(guò)提升服務(wù)質(zhì)量控制的靈活性和安全性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用和細(xì)粒度的流量控制。Hu 等（2016）[27]提出了一個(gè)基于B+樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并提出了緩存、查詢(xún)、插入、遍歷數(shù)據(jù)的策略。Li 等（2016）[28]等提出了基于Hadoop 的電力數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理等功能。

Peng 等（2013）[29]提出了基于多線程機(jī)制的電力數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，旨在解決低數(shù)據(jù)獲取率、服務(wù)器過(guò)載、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的IP 地址低可靠性的問(wèn)題。Lin 等（2012）[30]設(shè)計(jì)了異常原因診斷系統(tǒng)，基于設(shè)定的知識(shí)庫(kù)，利用分類(lèi)算法實(shí)現(xiàn)異常診斷。Wang 和Xiao（2012）[31]提出了基于Hive 的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，解決海量存儲(chǔ)、查詢(xún)和計(jì)算能力的不足。Luo 等（2010）[32]設(shè)計(jì)了一個(gè)集提取、轉(zhuǎn)換和加載的數(shù)據(jù)交換和分享綜合系統(tǒng)。

2.4 研究評(píng)述

相關(guān)研究為數(shù)據(jù)的處理、分析和管理提供了思路和方案。然而，沒(méi)有研究對(duì)SSEPTD 展開(kāi)分析，而SSEPTD 是EPTS 的基礎(chǔ)，因此，本論文針對(duì)SSEPTD 展開(kāi)研究，考慮基于BC 的EPTS 的系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務(wù)功能。

3 基于BC的EPTS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于BC 的EPTS，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1：基于BC 的電力交易系統(tǒng)

該架構(gòu)的核心模塊位于BC 服務(wù)平臺(tái)（業(yè)務(wù)服務(wù)層）包括：

（1）BC 基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)：包含了企業(yè)BC 技術(shù)平臺(tái)超級(jí)賬本架構(gòu)。

（2）服務(wù)治理平臺(tái)：創(chuàng)建、管理和維護(hù)一個(gè)動(dòng)態(tài)、彈性的企業(yè)級(jí)BC 網(wǎng)絡(luò)，在BC 服務(wù)平臺(tái)內(nèi)，其職能是由BC 服務(wù)治理平臺(tái)來(lái)承擔(dān)的。

（3）API 接口管理：BC 服務(wù)平臺(tái)提供完善的API 接口以及不同編程語(yǔ)言的SDK 包，交易系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)這些連接方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于BC 服務(wù)能力的使用。API 接口管理包含且不僅包含接入認(rèn)證、接口管理與接口服務(wù)等多方角色的分布式賬本服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)層主要實(shí)現(xiàn)交易功能，包括交易系統(tǒng)以及其他的系統(tǒng)，支撐層包括部署框架和物理主機(jī)。

3.2 主要功能

3.2.1 市場(chǎng)主體申報(bào)數(shù)據(jù)上鏈

在進(jìn)行交易前，與市場(chǎng)主體相關(guān)的申報(bào)數(shù)據(jù)需要上鏈，這些數(shù)據(jù)包括約束規(guī)則、智能合約參數(shù)、電廠撮合的優(yōu)先級(jí)信息、電廠/購(gòu)電方的申報(bào)數(shù)據(jù)（上鏈后為密文），如圖2 到圖5所示。上鏈前，區(qū)塊鏈系統(tǒng)需驗(yàn)證用戶(hù)信息后才允許申報(bào)數(shù)據(jù)上鏈。

圖2：約束規(guī)則

圖5：電廠/購(gòu)電方的申報(bào)數(shù)據(jù)

3.2.2 通過(guò)智能合約實(shí)現(xiàn)交易撮合與展示

交易撮合通過(guò)智能合約實(shí)現(xiàn)，包括以下內(nèi)容：

解密：先從區(qū)塊鏈上按照業(yè)務(wù)序列提取，然后交由交易系統(tǒng)來(lái)解密，解密后將明文上鏈，同時(shí)將解密私鑰上鏈。

撮合智能合約：首先，按交易序列取出明文。然后，調(diào)用撮合程序進(jìn)行撮合計(jì)算（價(jià)格匹配），最后，將撮合（成交）結(jié)果上鏈。

成交結(jié)果展示：分兩個(gè)賬戶(hù)頁(yè)面展示，一個(gè)為交易中心賬戶(hù)，一個(gè)為市場(chǎng)主體賬戶(hù)，交易中心賬戶(hù)能夠看全部結(jié)果，市場(chǎng)主體賬戶(hù)只看直接的成交結(jié)果。

3.2.3 交易代理

交易代理確定售電企業(yè)和用電企業(yè)的代理關(guān)系，保證交易順利進(jìn)行。交易代理應(yīng)用在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程如圖6所示。

圖6：交易代理

（1）代理開(kāi)放設(shè)置：業(yè)務(wù)中心選擇時(shí)間、電壓等級(jí)，對(duì)10 千伏用戶(hù)、35 千伏及以上用戶(hù)進(jìn)行代理開(kāi)放設(shè)置。

（2）代理關(guān)系發(fā)起：業(yè)務(wù)中心開(kāi)放代理后，售電公司對(duì)10 千伏用戶(hù)、35 千伏及以上用戶(hù)上傳代理合同，進(jìn)行發(fā)起代理。

（3）代理關(guān)系確認(rèn)：用電企業(yè)對(duì)售電公司發(fā)起的代理關(guān)系進(jìn)行確認(rèn)，代理生效。

（4）修改代理時(shí)間：業(yè)務(wù)中心對(duì)已生效的代理關(guān)系進(jìn)行修改代理時(shí)間。若售電公司已退回或售電公司已確認(rèn)，用電企業(yè)已退回，則修改代理關(guān)系失效；若售電公司、用電企業(yè)都進(jìn)行了確認(rèn)，則這條代理關(guān)系時(shí)間修改成功。

4 結(jié)束語(yǔ)

本論文闡述了基于BC 的SSEPTD 技術(shù)方案，包括基于BC 的EPTS 的系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務(wù)功能，為各類(lèi)系統(tǒng)管理提供安全性和可靠性功能，為業(yè)務(wù)過(guò)程順利開(kāi)展提供一系列服務(wù)，表明了BC 保護(hù)數(shù)據(jù)安全的有效性。