CN116095146A - 一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，在包含主子站节点的区块链网络中，采用区块链客户端装置完成站端保护信息与区块链网络信息交互，将传统的主子站103通信规约转变为API接口方式通信，具备在继电保护信息模型源端同步功能，并可开展配置信息周期化监控等新应用。本发明实现了继电保护配置信息模型在设备端按文件方式读取并在区块链上保存，在提升配置信息模型数据传输效率的同时，可保证保护配置信息不被篡改及增加其安全性，利用链上保存的归档配置信息还可完成继电保护配置信息周期性检查，保证源端配置信息的正确性。

Description

一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法

技术领域

本发明涉及电力***控制和保护技术，特别是一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法。

背景技术

我国电网规模持续扩大以及网架复杂程度增加，对保障电力***安全运行的继电保护***提出更高要求，继电保护信息模型作为保护装置正确、快速动作的基本保障，采用技术手段提升其在配置、修改、传输过程的安全和可靠性，防止因设备故障或人为因素导致的信息异常是继电保护***运维的一项重要工作。

目前保护信息模型配置主要由保信主站进行管控，运行过程中存在以下问题：

(1)主站通过103协议逐条召唤子站及保护装置配置信息，数据传输效率低，且随着子站及站端装置数量增加，主站的保护信息配置管理工作更加繁重，实时性降低，不利于及时发现错误信息。

(2)受源端设备资源限制，保护配置信息数据在源头上缺少可靠备份或者防篡改手段，无法确保配置文件的安全性。

(3)保信主站端不具备对继电保护信息模型配置修改、更新等操作的监控机制，对站端模型配置变化过程无法有效记录，对配置数据发生变化无法进行有效告警。

(4)调控***高级应用使用的保护信息模型是经过多次转换的云端数据模型，还需根据映射关系逆转换才能得到最原始厂站端配置信息，存在数据获取容易出错、效率低、共享性差等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，从而提升配置信息模型数据传输效率，确保配置信息不被篡改及其数据安全。

技术方案：本发明所述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，包括以下步骤：

(1)在电力调度生产控制I、II区区块链网络中，部署省调节点和地调节点，厂站端使用区块链客户端装置部署客户端节点，即轻节点。

(2)区块链客户端装置由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成，子站基础模块替代原保信子站功能，从保护装置调取保护信息模型配置文件，并在客户端装置内由API接口发送至区块链服务模块并上链储存。所有站端保护装置的信息模型配置文件均上链储存，区块链能够保证链上的保护信息模型配置文件与源端配置信息一致，安全可靠且不会被篡改。

(3)传统主站保信模型是包括主接线、一二次设备、保护装置等配置的全站模型，主站查询保护配置信息时须通过103协议在全站模型里按内容逐条查找，时间长效率低。本发明将保护信息模型配置以文件方式在区块链客户端节点上链保存，保护模型配置变化时能够通过区块链管理模块一键更新链上的配置文件，主站高级应用通过区块链链上数据高级应用模块以文件方式读取链上的配置信息，从而克服原来通过全站模型逐条读取配置信息的弊端，对保护配置文件的访问更加灵活、准确和高效，能够提升主站后续的归档、校核、报告合成等应用效率。

所述步骤(1)具体为：

电力调度生产控制I、II区的区块链网络为联盟链架构，设置若干省调、地调区块链节点和厂站端区块链客户端节点，通过区块链节点将保信模型配置文件由源端上链存储，并提供链上文件共享访问及不可篡改的功能。区块链网络能够安全存储配置文件和及其历史记录，同时采用智能合约能够完成保信模型配置文件周期化检查等业务拓展功能。

所述步骤(2)具体为：

区块链客户端装置采用屏柜方式安装设计，方便在变电站投屏安装。客户端装置由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成；子站基础模块完成传统子站功能，对站端保护装置配置及运行信息进行管理；区块链服务模块完成保护配置及运行信息上链储存和访问功能，实现基于链上保护配置及运行信息的信息监控、比对分析。因此区块链客户端装置是一种联络站端保护装置和区块链网络的终端装置，一方面可构建区块链网络在站端的客户端节点，另一方面将站端保护装置获取的配置信息上链，为链上其他应用提供保护配置信息的源端数据。

本发明的区块链客户端装置具备保信子站功能和区块链服务功能，其内部通过API接口实现子站模块与区块链网络的信息交互，能够直接替代现有子站设备，减少保信主子站区块链应用改造的设备投入。

所述步骤(3)具体为：

(3.1)配置信息模型由客户端装置从保护装置一次性召唤，并以json文件格式传输，相较传统的103协议按内容逐条召唤，传输效率和可靠性均有大幅提升。站内配置项目文件如下：

以文件方式一次性读取该变电站配置信息模型，比传统103协议逐条读取方式效率高，再如图5所示的部分保护装置配置信息模型。图中仅列出了母线保护配置和变压器保护配置文件，实际变电站中一二次设备数量很多，配置信息模型文件数量也很多，可见保护配置信息模型复杂度越高，采用传统103协议逐条读取的次数就越多，相应耗时越长，本发明以文件方式一次性访问保护配置信息，读取效率高的优势明显。

(3.2)主站端的高级应用通过API接口从链上获取保护信息模型配置文件。区块链技术可确保链上的保护信息模型配置文件与源端上链信息一致，且各类信息模型配置文件的当前及历史版本均上链储存，可保证配置文件的安全可靠，不被篡改。链上存储的保护信息模型文件采用表结构文件形式，无须进行类似调控云模型的协议转换，主站调用配置模型方便，不易出错。

此外，本发明区块链网络实时监控全站保护装置闭锁信号，当有装置闭锁信号发出，说明相关装置配置有可能发生变化，区块链客户端装置将调取当前装置配置信息，在链上启动配置信息自动比对和文件同步功能，从而实现在变电站源端的保护信息模型自动更新，保证链上模型文件的准确、可靠。

一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置***，该***采用了上述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，包括以下模块：

区块链客户端装置：由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成。

子站基础模块：用于通过IEC61850协议与保护装置通信，获取保护装置配置信息，然后将配置信息进行规约转换后由API接口发送到区块链客户端节点。同时，该模块还具备保信子站功能，用于完成定值召唤、区号切换、运行数据监视、动作事件上送主站等任务。

区块链服务模块：该模块是区块链网络的客户端节点，用于接收子站基础模块发来的保护装置配置信息，模块完成配置信息文件共识后进行标记打包并上链储存，模块还用于保信配置文件的上链储存、链上查询、主站指令转接等功能。

区块链管理模块：用于区块链网络的运行管理环节，包括区块链网络配置、智能合约管理、用户权限管理、数据上链、账本数据查询等工作。

区块链链上数据高级应用模块：采用区块链智能合约完成保护配置信息文件历史回溯、周期性校核、异常配置信息告警等高级应用功能，利用区块链网络分担主站的数据分析、储存等工作，减轻保信主站的任务负担。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用区块链网络继电保存保护信息模型文件，可有效减小现有主子站***的存储压力，并且链上数据具有来源可信、可追溯，内容不可篡改的优势。本发明的区块链客户端装置有效建立了站端一二次设备配置信息和区块链网络的联系通道，可在设备源端自动更新配置信息，实现继电保护信息模型的源端配置功能。

2、主子站采用API接口连接区块链网络，以文件方式调取保护信息模型配置，相比现行基于103协议的逐条调用保护配置信息方式，效率更高，通信性能更稳定。

3、保信主站高级应用通过区块链实现了以文件方式获取站端保护配置信息的功能，不仅效率高、不易错，还能追溯历史配置文件，方便事故分析。

附图说明

图1为本发明主子站继电保护信息模型源端配置***图；

图2为本发明区块链客户端装置结构功能图；

图3为本发明具体实施例保护信息模型配置文件历史版本回溯流程图；

图4为本发明具体实施例保护信息模型周期化监控示意图。

图5为站内保护装置配置信息模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，包括以下步骤：

(1)在电力调度生产控制I、II区区块链网络中(如图1所示)，部署省调节点和地调节点，厂站端使用区块链客户端装置部署客户端节点，即轻节点。

(2)区块链客户端装置的子站服务模块替代原保信子站功能，从保护装置调取保护信息模型配置文件，并在客户端装置内由API接口发送至区块链服务模块并上链储存。所有站端保护装置的信息模型配置文件均上链储存，区块链能够保证链上的保护信息模型配置文件与源端配置信息一致，安全可靠且不会被篡改。

(3)传统主站保信模型是包括主接线、一二次设备、保护装置等配置的全站模型，主站查询保护配置信息时须通过103协议在全站模型里按内容逐条查找，时间长效率低。本发明将保护信息模型配置以文件方式在区块链客户端节点上链保存，保护模型配置变化时能够一键更新链上的配置文件，主站高级应用通过区块链主站节点以文件方式读取链上的配置信息，从而克服原来通过全站模型逐条读取配置信息的弊端，对保护配置文件的访问更加灵活、准确和高效，能够提升主站后续的归档、校核、报告合成等应用效率。

实施例1、如图3所示，采用本发明所述的方法对保护信息模型配置文件进行历史版本回溯，具体包括以下步骤：

S1、继电保护信息配置文件构建时，将厂站编号、装置编号、文件创建时间作为查询关键值记入文件，后续的查询将以这些信息为索引对链上存储的配置文件进行查找。

S2、由站端获取保护信息配置文件并经区块链客户端装置上链存储，链上配置文件的更新可由主站发起，亦可设置成站端定时更新方式。

S3、主站调看历史配置文件时，通过API接口向区块链网络的主站节点发查询指令。

S4、主站节点依据查询指令提供的装置编号、时间戳等条件，通过配置文件查询智能合约在链上查找相应的文件，确定配置文件保存的位置。

S5、主站节点按智能合约提供的路径获取保护信息模型配置文件，通过API接口发送给主站。

S6、主站获取所需的配置文件，可开展事故分析、报告合成、运行状态管理等工作。

实施例2、如图4所示，采用本发明所述的方法对保护信息模型进行周期化监控，具体包括以下步骤：

(1)参照本发明内容1的描述在电力调度生产控制I、II区构建区块链网络***，区块链网络节点间采用P2P方式通信，通信加密方式可在国密算法、哈希算法及非对称加密算法中选择。针对新能源占比日益提高，多主体调控***及保护装置接入电网增多的趋势，本发明实施例的共识机制提供PBFT和RAFT两种共识方式供选择使用，当区块链网络中主体较多的情况下宜选择PBFT共识方式，一般推荐选用RAFT共识方式。

(2)在电力调度生产控制II区部署保信主站高级应用模块，用于完成启动保护配置信息周期化监控、保护配置文件召唤、定值文件比对等业务。保信主站高级应用模块采用API接口与区块链***交互信息，API接口功能包括：传入合约名和构造参数以及执行回调函数，来异步部署合约；传入调用合约名、合约地址、函数名、函数参数、签名服务的回调函数，异步发送交易；传入签名结果，推送给节点，同步接收交易回执；传入签名结果，同步调用签名服务，并异步接收交易回执结果等。

(3)在厂站端部署区块链客户端装置，客户端装置的组成如图2，包括子站基础模块和区块链服务模块两部分。子站基础模块可替代传统保信子站功能，采用103协议与保信主站通信，同时响应主站的服务召唤指令；区块链服务模块用于在客户端装置中建立区块链客户端节点，通过API接口获取装置配置信息。

区块链客户端装置兼具保信子站和区块链客户端功能，既可在变电站全新配置，亦可将符合资源要求的保信子站升级添加区块链服务模块，使其具备区块链客户端功能，可有效减少保信***区块链改造时子站设备的投入。

(4)保护信息模型周期化监控业务流程：主站高级应用模块发出启动保护信息模型周期化监控指令，主站区块链节点将指令上链，同时调用周期化监控智能合约召唤源端保护配置信息，将召唤的配置信息与链上的归档配置信息进行比较，确保主子站配置内容一致，最后仅将比较的结果反馈给主站，完成保护信息模型周期化监控功能。

相较由主站直接召唤站端配置信息进行逐条比较的监控方式，利用区块链在链上对源端召唤的配置信息进行比较并将结果提交主站，无疑将大大减少主站的数据处理压力，提升主站巡检、查询等业务效率，解决当前变电站巡检时间长，事件准确性和实时性不足的问题。此外，主站记录每次配置比较的结果，实现了对站端模型配置变化过程的有效记录，对有害的异常配置变化能及时进行干预处理。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)区块链客户端装置由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成，子站基础模块替代原保信子站功能，从保护装置调取保护信息模型配置文件，并在客户端装置内由API接口发送至区块链服务模块并上链储存；

(2)区块链管理模块将保护信息模型配置以文件方式在区块链客户端节点上链保存，保护模型配置变化时能够一键更新链上的配置文件，主站高级应用通过区块链链上数据高级应用模块以文件方式读取链上的配置信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：

客户端装置由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成；子站基础模块完成传统子站功能，对站端保护装置配置及运行信息进行管理；区块链服务模块完成保护配置及运行信息上链储存和访问功能，实现基于链上保护配置及运行信息的信息监控、比对分析。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

(2.1)配置信息模型由客户端装置从保护装置一次性召唤，并以json文件格式传输；

(2.2)保护装置配置信息模型，通过区块链管理模块一键更新链上的配置文件，主站端的高级应用采用区块链链上数据高级应用模块，通过API接口从链上获取保护信息模型配置文件，链上存储的保护信息模型文件采用表结构文件形式，无须进行类似调控云模型的协议转换。

4.一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置***，其特征在于，包括以下模块：

区块链客户端装置：由子站基础模块和区块链服务模块两部分组成；

子站基础模块：用于与保护装置通信，获取保护装置配置信息，然后将配置信息进行规约转换后由API接口发送到区块链客户端节点；同时，该模块还具备保信子站功能，用于完成定值召唤、区号切换、运行数据监视、动作事件上送主站任务；

区块链服务模块：该模块是区块链网络的客户端节点，用于接收子站基础模块发来的保护装置配置信息，模块完成配置信息文件共识后进行标记打包并上链储存，模块还用于保信配置文件的上链储存、链上查询、主站指令转接的功能；

区块链管理模块：用于区块链网络的运行管理环节，包括区块链网络配置、智能合约管理、用户权限管理、数据上链、账本数据查询的工作；

区块链链上数据高级应用模块：采用区块链智能合约完成保护配置信息文件历史回溯、周期性校核、异常配置信息告警的高级应用功能，利用区块链网络分担主站的数据分析、储存的工作，减轻保信主站的任务负担。

5.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法。

6.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种基于区块链的主子站继电保护信息模型源端配置方法。

Images