CN113872768A - 一种输变电设备状态量采集存储方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输变电设备状态量采集存储方法及系统，采用临时链层存储特征标记后的输变电设备现场状态量数据，与状态量管理器节点层生成的状态量结果进行匹配，利用状态量管理器节点层获取输变电设备现场状态量数据，并将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后传输至临时链层进行临时存储，状态量管理器节点层同时根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输至主链层中，避免了大量数据在主链层中进行交互计算，从而有效减少了主链层的计算负载，以支持高效的输变电设备状态量数据交易活动，提高了数据处理能力。

Description

一种输变电设备状态量采集存储方法及系统
技术领域
本发明属于输变电设备运维技术，特别涉及一种输变电设备状态量采集存储方法及系统。
背景技术
电网是国民经济安全稳定运行重要的基础设施。输电、变电作为电网的重要功能，实时监测电力设备数据，避免发生不可逆转的故障是非常有必要的。设备制造过程中遗留的设备缺陷，安装检修维护中存在的问题，长期运行后导致的绝缘老化及结构劣化，外部极端的环境等因素都可能导致电力设备故障，从而导致电力供应的中断，严重影响人民的正常生活，影响人民的生命财产安全。为保障输变电安全，对输变电设备本体及其周边环境进行全方位多角度监控逐渐成为一项迫切的工作。目前，电网中来自于设备状态的数据量越来越多，其数据规模已经远远超过了之前的数据量，而且数据也逐渐的复杂起来。对于电网状态监测数据的安全的存储也是比较重要的内容。现阶段，对于电力设备状态监测数据的存储主要是使用的企业级的关系数据库。传统的数据存储方式具有数据的实时性低、成本相对较高、扩展性较差及处理能力相对较弱等劣势。
为了解决输变电设备状态量传输和存储过程中数据大，传输和保存成本高，效率低、安全性差等问题，有不少相关专利文献报道。CN103971294B提出一种基于输变电设备状态评估信息展现系统。该系统包括依次连接的输变电运行服务器、网络通讯模块、数据采集模块、标准模型模块、电力设备状态评估结果数据库服务器、电力设备状态评价模块及输变电设备状态信息展现模块，所述输变电运行服务器设有输变电数据存储系统，所述数据采集模块通过网络通讯模块与输变电运行服务器和标准模型模块进行数据交互，将获取的输变电设备数据进行加工、融合并传输到标准模型模块，所述标准模型模块通过网络通讯模块与数据采集模块和电力设备状态评估结果数据库服务器进行数据交互；其提高企业对设备维修、维护的“性价比”，优化工作人员对设备维修的方式，强化企业劳动生产率。该系统在输变电设备状态量传输和存储中效率低、也没有考虑数据的加密性，有可能在数据加工过程中被人为的篡改。
CN108134685A提出一种输变电设备状态告警管理系统。该系统包括告警事件采集及处理单元、告警事件展示单元、告警事件级别管理单元、告警事件通知单元、告警事件查询单元和告警事件维护单元。使用该发明的系统，充分保证了告警事件信息的准确性、及时性、有效性和唯一性，运维人员能够快速找到故障设备的位置，从而提高管理效率。该系统没有考虑随着告警事件的增多，数据量将越来越大，势必影响系统运行效率，无法保证信息的及时性。
CN111784003A提出基于大数据分析的输变电设备状态评估方法。该方法采用的步骤为：步骤一：各区域变电管理系统分别建立设备基础信息库；步骤二：各区域变电管理系统分别采集运行信息；步骤三：各区域变电管理系统收录设备维修巡查日志数据库；步骤四：将所述设备基础信息库、运行信息和维修巡查日志数据库数据上传到中心评估系统；步骤五：所有设备数据按照设备类型进行分类，然后同类比较，筛选出异常运行设备；步骤六：将设备运行情况数据和设备厂家数据库比对，筛选出异常运行设备；步骤七：将所述步骤五和步骤六中得出的异常运行设备数据合并成异常设备数据库；步骤八：根据各个设备异常数据类型权重，对设备生命周期进行评估结果。该方法同样没有考虑数据的加密性，在数据加工过程中有被人为篡改的可能。
近年来，区块链(一种分散的分类记账技术)作为一个框架被引入，以支持智能电网数据交易活动。区块链可以提供一个分散的解决方案，以促进电网末端的数据交易，而无需电力公司的集中管理。这将使数据交易系统具有高度的可扩展性，并与容纳大量现代配电系统传感器兼容。区块链技术的不可篡改特性还可以防止篡改输变电设备的敏感数据。区块链技术的分散性和可信任性非常适合地理上分散的输变电设备管理人员的操作，以支持现代配电网络中的自主数据交易。
传统的区块链分为点对点层和区块链层两层，有以下一些缺点。首先，大多数区块链对计算资源的要求很高，可扩展性有限。此外，传统的区块链数据交易框架永久存储所有交易。因此，区块链数据库容量不断增加，这反过来又增加了存储需求和网络带宽开销，从而增加了管理成本。大多数现有区块链的数据处理能力有限，即每秒可存储在区块链中的交易总数有限，这限制了它们对智能电网等大规模网络的适用性。另一个缺点是延迟了终端用户存储交易的时间。其次，现有区块链创造了参与者互动的永久公共历史。有些恶意节点可以通过分析和分类区块链中的交易来消除用户的非对称性，进而危害用户隐私。最后，数据管理器节点可能对网络施加高负载，例如，每分钟都从底层输变电设备收集数据，让网络不堪重负。传输如此大容量的数据在分散的输变电设备端需要大量的带宽，这在拥有数百万设备的智能电网中可能是无法扩展的。此外，智能电网中的大多数设备资源有限，因此产生如此巨大的数据交易量可能超出了它们的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输变电设备状态量采集存储方法及系统，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种输变电设备状态量采集存储系统，包括状态量管理器节点层、临时链层和主链层；
状态量管理器节点层用于获取输变电设备现场状态量数据，并将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后传输至临时链层进行临时存储，状态量管理器节点层同时根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输至主链层中；
临时链层用于存储特征标记后的输变电设备现场状态量数据，并与状态量管理器节点层生成的状态量结果进行匹配后，将匹配成功的结果存储至主链层中。
进一步的，状态量管理器节点层包括输变电设备状态量管理器节点，输变电设备状态量管理器节点通过私有链与输变电设备进行数据交换。
进一步的，状态量管理器节点层基于哈希值的验证机制管理一个私有链，输变电设备连接到该私有链以共享数据。
进一步的，输变电设备状态量管理器节点包括数据生成管理器节点和数据接收管理器节点，数据生成管理器节点用于状态量采集业务，数据接收管理器节点根据采集的设备状态量信息，与数据接收管理器节点内存储的状态数据可允许偏差集对比，判断采集的设备状态量信息的异常值。
进一步的，通过对输变电设备现场状态量数据添加特定时间形成特征标记后输变电设备现场状态量数据存储在预定义的时间段中。
进一步的，临时链层采用黑板数据库层或可移动账本数据库层。
一种输变电设备状态量采集存储方法，包括以下步骤：
将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后，采用临时链层进行临时存储，然后根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输进行永久存储。
进一步的，输配电设备状态量正常值prichainnormal和异常值prichainabnormal的计算如下：
Figure BDA0003275880580000051
Figure BDA0003275880580000052
在每个Δt中，EMN通过递归哈希值ERj.sec创建一个Merkle树Δt。Merkle树的签名根随后存储在主链层中。
进一步的，根据采集的设备状态量信息，与状态数据可允许偏差集对比，判断采集的设备状态量信息的异常值，采集的设备状态量信息存储在临时链层中，如果设备状态量信息被包含于状态数据可允许偏差集合范围内，则匹配，将该设备状态量信息进行标记后传输存储。
进一步的，通过对输变电设备现场状态量数据添加特定时间形成特征标记后输变电设备现场状态量数据存储在预定义的时间段中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种输变电设备状态量采集存储系统，包括状态量管理器节点层、临时链层和主链层；采用临时链层存储特征标记后的输变电设备现场状态量数据，并与状态量管理器节点层生成的状态量结果进行匹配，利用状态量管理器节点层获取输变电设备现场状态量数据，并将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后传输至临时链层进行临时存储，状态量管理器节点层同时根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输至主链层中，避免了大量数据在主链层中进行交互计算，从而有效减少了主链层的计算负载，以支持高效的输变电设备状态量数据交易活动，本系统有效降低了区块链存储规模和延迟，提高了数据处理能力。
进一步的，采用临时链层能够有效减少在主数据库中存储交易所需要的区块链，进而减少相关的管理费用和缩短了数据交易时间的延迟，并增加用户隐私。
进一步的，采用数据管理器节点能够有效地收集数据以便于数据校核和存储。临时链减少了存储在区块链中的交易量，这增加了输变电设备数据的可扩展性、数据处理能力和私密性，并减少了延迟。
本发明一种输变电设备状态量采集存储方法，通过将交易存储在临时链中，以减少管理区块链的相关支出并提高可伸缩性，减少协商过程中相关的数据包开销，使区块链参与者能够通过区块链交换单播消息。
附图说明
图1为本发明实施例中采集存储系统框图。
图2为本发明实施例中数据传输过程中数据交换示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种输变电设备状态量采集存储系统，包括状态量管理器节点层、临时链层和主链层；
状态量管理器节点层用于获取输变电设备现场状态量数据，并将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后传输至临时链层进行临时存储，状态量管理器节点层同时根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输至主链层中；
状态量管理器节点层通过覆盖网络覆盖，覆盖网络用于连接区块链中的参与节点PNi，参与节点PNi是运维人员、电力公司或配电管理人员，状态量管理器节点从参与节点PNi中获取该参与节点上传的输变电设备状态量数据。
本发明描述使输变电设备状态量管理器能够监控其现场输变电设备状态量数据的采集过程。状态量管理器节点层中的输变电设备状态量管理器节点EMN是具有有限数量的连接输变电设备(例如，单个变压器)的数据库prosumer的代理；或者是管理大量地理上分散的输变电设备ER(例如，微电网或虚拟发电厂)的区域数据库中心prosumer。被管理的输变电设备ER需要以预定的时间间隔Δt向输变电设备状态量管理器节点EMN发送数据。Δt通常设置为短时间间隔，例如1分钟，以确保及时地向输变电设备ER提供适当的服务。对于大量的输变电设备ER，传输如此大量的数据需要每个输变电设备ER提供大量的资源。
本发明提出了两种可用于传输数据的模式：
1、建立了一个私有链，输变电设备ERj和输变电设备状态量管理器节点EMN利用私有链进行数据交换。输变电设备状态量管理器节点EMN授权ERj加入私有链并为每个ERj生成起始交易，允许它们交换数据。这可以防止恶意节点交换数据，从而操纵网络的设备状态评估。ERj通过生成数据传输(DT)业务来共享数据，该业务的结构为<T_ID，P_T_ID，data，PK，Sign>，其中T_ID是交易的标识，本质上是交易的哈希值，P_T_ID是链接ERj所有交易的同一ERj的上一个交易的标识。数据是设备状态量。最后，ERj在最后两个字段中填充公钥PKj +和相应的签名。
为了增强ERj的隐私性，可以采用零知识证明等方法，使ERj能够证明特定数据的知识，可以是私钥或质询响应，而不暴露实际数据。这反过来又增强了ERj的匿名性。在采用这种方法的情况下，数据传输DT交易的结构被修改为<T_ID，data，anonymous_proof>，其中ERj提供了anonymous_proof来证明特定数据的知识。
2、输变电设备状态量管理器节点EMN需要ERj提供具有一定Δt的数据，确保传输数据的完整性是至关重要的，因此，在传统方法中，传输数据的有签名的哈希值被包含在信息中，大量的通信数据增加了ERj和管理器节点EMN的处理成本，而且ERj的资源有限。本发明提出了一种轻量级模式，该模式采用基于哈希值的验证机制，以减少传输设备状态量数据过程中与签名信息相关的成本。与哈希算法相比，非对称加密需要更高的计算资源和能量。输变电设备状态量管理器节点EMN管理一个私有链，其中ERj连接到该私有链以共享数据。输变电设备状态量管理器节点EMN提供一个密钥，使ERj能够在不依赖加密的情况下可靠地交换数据。与采用PK+作为节点标识的传统区块链不同，在私有链中，每个ERj采用IDj，IDj是ERj选择的随机字符串s，其中s＝x1，x2，…，xn f，n是字符串的大小，xn∈0，1，2，…，9，a，b，c，…，z。在引导过程中，每个ERj生成一个tID、一个模式tpat，例如，用一个常量值和一个秘密值tsv添加到上一个ID，并与EMN共享。ERj通过PK+ EMN对这些值进行加密，防止恶意节点窃听通信以提取交换值。输变电设备状态量管理器节点EMN确保
Figure BDA0003275880580000091
Figure BDA0003275880580000092
为了增强匿名性，ERj可以使用模式patj在每个t中更改其ID。机密值是只有ERj知道的机密，例如密码。
ERj通过生成轻量级输变电设备状态量(LDL)业务tj LDL＝<ID，data，DLFlag，secret>共享其数据。Data是输变电设备状态量。DLFlag是一个标识，以判断数据字段中的值为正常(DLFlag＝0)或异常(DLFlag＝1)。轻量级模式通过引入基于哈希值的数据完整性方法来确保数据的完整性。Secret字段(表示为tsec)存储数据的哈希值以确保完整性。tsec＝哈希值(秘密值+nonce+数据)，其中nonce，即tnone，是用于防止回放攻击的一次性值，概念上类似于以太坊事务中使用的nonce。data是交换的输变电设备状态量数据，可防止数据修改。ERj在私有链中传播tj LDL。
当EMN接收到tj LDL时，它提取tj.ID并定位<secretvalue，nonce，pattern>j。为了验证数据的完整性，EMN会检查是否哈希值(机密值+当前值+数据)＝tsec。这可以防止不可抵赖性，因为机密值只有ERj知道。如果已被验证，则接受tj LDL，管理器节点EMN将相应的nonce(当前值)和ID(地址)更新为new.nonce＝old.nonce+1和new.ID＝old.ID+pattern。
在每个Δt期间，EMN收集相应设备ER的所有tj LDL。输配电设备状态量正常值prichainnormal和异常值prichainabnormal的计算如下：
Figure BDA0003275880580000093
Figure BDA0003275880580000094
在每个Δt中，EMN通过递归哈希值ERj.sec创建一个Merkle树Δt。Merkle树的签名根随后存储在主链MC中。这提供了一定程度的可审计性，输变电设备状态量管理器节点EMN随后可以证明输配电设备ERj提供的状态量正常已否的数据。为此，输变电设备状态量管理器节点EMN必须在本地存储ERj.sec。仅存储Merkle树的根哈希值，代替所有接收的ERj.sec，减少了管理区块链的处理开销和内存需求，从而提高了可扩展性。状态量正常已否数据仅对EMN和ERj证明其交易的存在至关重要，这些业务可以使用Merkle树的根哈希值来执行。
通过采用上述方法，EMN收集ERj的状态量数据，EMN汇总并处理接收到的数据，以判断输变电设备状态量正常已否。
如图2所示，输变电设备状态量管理器节点包括数据生成管理器节点和数据接收管理器节点；
数据生成管理器节点生成状态量采集业务(ES)tes，其结构如下：
<T_ID,timestamp,Equipment,State quantity,Collection,Expirey_time,PK,Sign>
其中timestamp表示业务生成的时间以及用于标识删除临时业务时间，Equipment是输变电设备名称和型号，State quantity是输变电设备状态量，Collection是表明设备状态量是否可以采集的标志。利用tES收集设备状态量，将该交易存储在临时链TC中，并在到期(Expirey_time)后将其从TC中删除。PK和Sign是公钥PK+和所收集设备的相应签名。
数据接收管理器节点根据采集的设备状态量信息，与数据接收管理器节点内存储的状态数据可允许偏差集对比，判断采集的设备状态量信息的异常值；采集的设备状态量信息存储在TC中，数据接收管理器节点直接探索临时链TC以找到设备状态量异常值。在ES.collection＝1的情况下，设备状态量位于状态数据可允许偏差集合范围内可以上链。
为了与设备状态量信息的可允许偏差集匹配，数据接收管理器节点生成数据匹配(EN)业务(ten)，其结构如下：
<T_ID,timestamp,State quantity,amount,Expirey_time,PKp,PKc,Signp,Signc>
其中p和c分别代表采集的状态量数据和状态数据可允许偏差集合。将采集到的设备状态量信息与状态数据可允许偏差集合进行匹配、校验，直到状态量数据被包含于状态数据可允许偏差集合范围内，达成协议，并签署ten协议。ten存储在暂时链TC中，以减少区块链支出和增加可扩展性。为了减少协商过程中相关的数据包开销，本发明采用了路由协议，使区块链参与者能够通过区块链交换单播消息；
如果设备状态量信息被包含于状态数据可允许偏差集合范围内，达成交易协议，数据接收管理器节点将生成作为原子元交易一部分的贸易协议(TA)交易(tta)，即仅当原子元交易在指定的时间段内δ与另一个业务耦合时，它才被视为有效。如果另一个业务在指定的时间段内δ不生成的话，则丢弃贸易协议tta。当原子元业务中涉及的其他业务被生成时，tta将正常状态电子标签标记于所采集的设备状态量信息对应的输配电设备。指定的时间段δ确保输变电设备所有的数据被采集且被包含于状态数据可允许偏差集合范围内，否则正常状态电子标签将不发送。协议tta的结构为：
<T_ID,timestamp,Equipment_ID,State quantity,Amount,ExpiryT ime,PK,Sign>
其中，supply_ID是相应tES交易的T_ID，则State quantity和Amount是接受数据管理器节点能够接纳的状态量和数量，根据tEN中的约定值进行填充。ExpiryT ime表示δ。
在图2中，tta在δ期间存储在临时链中。如果数据接收管理器节点通知tta，数据生成管理器节点就开始通过传输输变电设备状态量数据。传输的状态量数据被确认包含于状态数据可允许偏差集合范围内，达成交易协议。tep是原子元交易的一部分，必须与tta耦合才能被视为有效。tep的结构为<T_ID，timestamp，TA_ID，Amount，Sign，COE>，其中TA_ID对应于相应tea的T_ID。Amount是传输的状态量的数量，sign是输配电设备的签名,COE为存在证书，确保输配电设备的匿名性，同时使参与者能够匿名验证交易是否由真正的输配电设备生成。
当临时链层收到tep时，它们检索相应的tea以验证这些交易。第一步是验证COE，以确保tep由信任的输配电设备生成。然后验证tep中的状态量数量是否与tea中的状态量数量匹配。一旦验证通过，tea和tep交易都存储在主链中。Nfull从暂时链中删除tTA，因为它永久存储在主链中。
临时链层作为状态量管理器节点层和主链层之间的中间层，以增加所提议的架构的可扩展性和参与者的隐私。
临时链层将特征标记后的输变电设备现场状态量数据进行临时存储；
具体的，通过对输变电设备现场状态量数据添加特定时间形成特征标记后输变电设备现场状态量数据ti存储在预定义的时间段expti中，以实现临时不变性。临时链得到主链层的信任和共识。如图1所示参与节点PNi能跳过临时链层并且将ti存储在主链层中。为了确保不可变，临时链层中的交易哈希值定期存储在主链层中。因此，临时链层引入了临时不变性，这反过来减少了区块链数据库的规模，并增强了用户隐私，因为并非所有交易都可以在公开访问的主链层中预先获得。临时链层减少了需要永久存储在区块链中的交易的数量。
本申请临时链层采用黑板数据库层(BB)或可移动账本数据库层(RL)。黑板数据库层(BB)是由可信机构管理的中央数据库，可移动账本数据库层(RL)是分布在所有参与节点PNi之间的可移动区块链。
对于黑板数据库层(BB)：
黑板数据库层是参与节点PNi具有不同读/写权限的数据库；参与节点的子集bm∈PN对黑板数据库层有写权限，其他节点只有读权限。与参与节点的子集bm使用复制方法来维护黑板数据库层中存储的数据的统一视图。智能电网环境中的输变电设备状态量采集和存储活动不可避免地依赖于可信的权威机构，如系统运营商、市场监管机构和电力公司。受信任的机构可作为参与节点的子集bm，因为它们负责监督网格操作，并且受到用户的信任。
对于参与节点的子集bm来说，将参与节点的子集bm的输变电设备现场状态量数据采用元组标记，用以区分特征标记后存储在临时链层中的输变电设备现场状态量数据TC.ti和特征标记后存储在在主链层中的输变电设备现场状态量数据MC.ti；所添加元组为(temp，expiry_time)，用于更新特征标记后输变电设备现场状态量数据的结构，其中temp表示特征标记后输变电设备现场状态量数据的临时事务标志，expiry_time指示临时事务必须存储在临时链中的持续时间。
参与节点的子集bm通过对添加元组的输变电设备现场状态量数据进行识别。如果ti.temp＝true，则为特征标记后输变电设备现场状态量数据∈TC。如果满足此条件，bm将TC.ti存储在所有PNi都可读的黑板(BB)数据库层中。特征标记后输变电设备现场状态量数据保存在BB中直到time.now()>ti.timestamp+ti.expiry_time。bm跟踪存储的TC.ti的过期时间，并在过期时(即time.now()>ti.timestamp+ti.expiry_time)将其删除。
可移动账本数据库层(RL)：
RL是跨PNi共享的数据库，其中TC.ti以区块bRL的形式由完整节点Nfull分组，即将ti存储到主链层中的节点。与存储在主链层中的区块类似，区块bRL被传播到网络，Nfull与主链层的副本一起维护RL的副本。RL与主链层在同一网络中实现。
每个完整节点Nfull从尚未存储在RL中的TC.ti生成bRL，并将此区块bRL附加到RL。RL中的区块结构如下：<B_ID,P_B_ID,PK,Sign,Trans>其中B_ID是区块的标识符，即区块内容的哈希值；P_B_ID是RL中创建链的前一个块的哈希值；PK是生成块的Nfull的公钥，Sign是生成块的Nfull的签名；Trans为存储交易记录的字段。RL依赖于在主链中运行的用于存储新区块的一致性算法。RL中的每个区块链接到主链层中的区块。当Nfull在主链层b中生成一个区块时，它也会生成一个新的bRL。bRL的哈希值存储在主链层的区块头中，保证了RL视图的一致性。由于在主链层中生成新区块的频率和在RL中生成的交易量不同，bRL可以具有任何特定的大小。
RL使PNi能够在不破坏分类帐本一致性的情况下删除其TC.ti。传统区块链中的每个区块由区块头Bheader和区块交易组成。区块交易Btrans·Biheader＝(b{i,id},b{i-1,id},timestamp)。其中Biheader表示第i个区块的头，b{i，id}和b{i-1，id}分别表示第i个和第i-1个区块的id，它是区块内容的哈希值。b{i,id}＝hash(bi-1,timestamp,t1,…,tn),其中n是块中交易的总数；如果去除ti的含量，当前biid将与前一个biid不匹配，从而破坏区块链的一致性。
相反，在RL的brl{i，id}＝hash(bi-1，timestamp，t1id，…，tnid)中，tiid是交易内容的哈希值，并确保ti的完整性；可以在tiid保持存储的同时移除ti，以确保RL的一致性。通过在本地存储交易内容并将其显示给需要验证交易存在性的一方来证明其交易的存在。通过比较节点提供的交易哈希值与主链层中存储的哈希值，可以验证交易之前是否存储在RL中。由于交易的哈希值存储在RL中，PNi可以验证交易内容没有被修改，从而接受收到的交易。
完整节点Nfull将brl{i，id}存储在bi中，以确保RL在网络中的一致性：
根据应用，选择在临时链层TC中使用黑板数据库层(BB)或可移动账本数据库层(RL)。如前所述，可信第三方TTP的存在在现有的智能电网中是不可避免的。BB支持当前的网格TTP体系结构，同时减少了参与节点上的存储开销，而RL则以略高的存储成本支持未来的分散式网格系统。BB适用于存在可作为黑板管理员bm的可信实体的网络。BB会不会在Nfull上产生存储开销，因为它们不需要存储TC.ti，而在RL中Nfull必须存储数据库。此外，与RL相比，TC.ti的查询时间更短，而在RL中Nfull需要搜索分类账本来查找TC.ti。BB依赖于集中式TTP来存储数据。
主链(MC)层是连接所有PNi并在它们之间建立可信网络的主要区块链，用于存储输变电设备的状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据。参与MC的每个PNi由公钥(PKi +)知晓。为了提高他们的匿名水平，PNi可以改变每个Ti他们的PKi +值。
MC层包括多个私有链I(prichains)。PNj是私有链中的参与者，其中
Figure BDA0003275880580000151
Figure BDA0003275880580000152
私有链的哈希值经常以交易的形式存储在MC层中。
本发明使用公共区块链作为MC层。在区块链中存储新的区块涉及到遵循一致的算法，以确保区块链的安全性。传统区块链中采用的共识算法，如工作证明(POW)和权益证明，消耗大量资源，限制吞吐量，并导致交易存储延迟。而本发明采用分布式基于时间的一致性(DTC)作为底层一致性算法。基于时间的一致性算法DTC，每个验证器被允许在一个被称为共识期的特定时间段内生成一个区块。DTC是基于网络中的负载定义的，这确保了区块链是自伸缩的，因为网络吞吐量可以根据PNi产生的负载进行调整。

Claims (10)

1.一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，包括状态量管理器节点层、临时链层和主链层；
状态量管理器节点层用于获取输变电设备现场状态量数据，并将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后传输至临时链层进行临时存储，状态量管理器节点层同时根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时链层中存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输至主链层中；
临时链层用于存储特征标记后的输变电设备现场状态量数据，并与状态量管理器节点层生成的状态量结果进行匹配后，将匹配成功的结果存储至主链层中。
2.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，状态量管理器节点层包括输变电设备状态量管理器节点，输变电设备状态量管理器节点通过私有链与输变电设备进行数据交换。
3.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，状态量管理器节点层基于哈希值的验证机制管理一个私有链，输变电设备连接到该私有链以共享数据。
4.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，输变电设备状态量管理器节点包括数据生成管理器节点和数据接收管理器节点，数据生成管理器节点用于状态量采集业务，数据接收管理器节点根据采集的设备状态量信息，与数据接收管理器节点内存储的状态数据可允许偏差集对比，判断采集的设备状态量信息的异常值。
5.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，通过对输变电设备现场状态量数据添加特定时间形成特征标记后输变电设备现场状态量数据存储在预定义的时间段中。
6.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态量采集存储系统，其特征在于，临时链层采用黑板数据库层或可移动账本数据库层。
7.一种输变电设备状态量采集存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
将获取的输变电设备现场状态量数据进行特征标记后，采用临时链层进行临时存储，然后根据采集的输变电设备现场状态量数据进行输变电设备的状态量判断，并将状态量结果与临时存储的与该状态量结果对应的输变电设备现场状态量数据传输进行永久存储。
8.根据权利要求7所述的一种输变电设备状态量采集存储方法，其特征在于，输配电设备状态量正常值prichainnormal和异常值prichainabnormal的计算如下：
Figure FDA0003275880570000021
Figure FDA0003275880570000022
在每个Δt中，EMN通过递归哈希值ERj.sec创建一个Merkle树Δt；Merkle树的签名根随后存储在主链层中。
9.根据权利要求7所述的一种输变电设备状态量采集存储方法，其特征在于，根据采集的设备状态量信息，与状态数据可允许偏差集对比，判断采集的设备状态量信息的异常值，采集的设备状态量信息存储在临时链层中，如果设备状态量信息被包含于状态数据可允许偏差集合范围内，则匹配，将该设备状态量信息进行标记后传输存储。
10.根据权利要求7所述的一种输变电设备状态量采集存储方法，其特征在于，通过对输变电设备现场状态量数据添加特定时间形成特征标记后输变电设备现场状态量数据存储在预定义的时间段中。
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