基于區塊鏈技術的特高壓變壓器試驗的研究

楊艷青，馬旭，周亮，邸林濤，鄒宇星

（特變電工衡陽變壓器有限公司，湖南 衡陽 421007）

特高壓變壓器屬于重大技術裝備，屬于中國制造2025計劃的電力裝備，它的發展解決了我國能源生產區域和能源消耗區域不平衡的矛盾，解決了以往大量電煤運輸的困境，但在輸電過程中特高壓變壓器一旦故障，可能影響幾百萬上千萬用戶，因此，特高壓變壓器的生產質量把控是重中之重。特高壓變壓器的生產十分復雜，質量檢測項目也繁多，一臺特高壓變壓器一般要進行7天的試驗，有時甚至需要12天。通過區塊鏈技術的去中心化、不可篡改、可以追溯等特性，試驗過程的公開性、有序性、可靠性，增強產品各方信任，打通信息流通不暢節點，提升特高壓變壓器試驗效率。

本文關于區塊鏈技術應用與特高壓變壓器試驗，實現特高壓變壓器制造與區塊鏈技術的融合，既是符合技術發展趨勢，利用區塊鏈技術提升產業創新，也是提升產品的質量和生產效率。

1 區塊鏈技術

區塊鏈是通過數學、密碼學、計算機學、管理學等多個學科組合實現的一個產物，從本質上看它是一個多節點的分布式數據庫，但其擁有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特征，這些特征使得它能實現生產過程數據的安全監控和記錄，這些數據的可靠性能提升生產過程中生產方、 檢測方、購買方等各方的信任，使大家協作一致，提升生產效率。

區塊鏈基礎架構主要包含數據層、網絡層、應用層，數據層主要實現數據的存儲，網絡層主要實現數據的通訊，應用層主要實現數據的輸入輸出。從本質上講，它是一個共享數據庫，存儲于其中的數據或信息，具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護”等特征。

1.1 去中心化分布式信息存儲

去中心化分布式信息存儲指的是信息及數據分散存儲，由多上節點共同完成，存儲節點無主次之分，每個節點均存有完整數據和賬目信息，因此每個節點都有平等的合法性。

與傳統的分布式存儲是不同的，傳統的分布式存儲很多是為了提升數據存取速度和數據安全，各節點數據不完整、不獨立。與雙活存儲也是不一樣的，雙活存儲一般指存儲可單獨使用，也可同時在線，同時在線時會通過仲裁實現數據同步，保證各存儲數據一致，這種數據存儲方式當部分節點損壞時，并不會影響整個業務，節點恢復時進行數據校驗，實現各節點數據一致。

去中心化分布式信息存儲相比傳統存儲各節點地位一樣，不會因為改變某一個或幾個節點數據而使其他數據變化，任何一個節點都可以實現數據獨立，不受其它節點影響，從而防止被高權限操作者進行信息數據修改，從而保障記錄信息的安全性。在特高壓變壓器試驗信息數據存儲時，至少包含客戶存儲節點、監理存儲節點、生產商存儲節點。

1.2 非對稱加密傳輸

為保障信息及數據安全，需要進行加密處理，加密分為對稱加密和非對稱加密，對稱加密傳輸效率高，安全性好，但是絕對安全的密鑰傳送不方便，非對稱加密傳輸，只需傳輸公鑰而無需傳送私鑰，方便不定期及時更換密鑰，更適合于區塊鏈數據傳輸。

當特高壓變壓器的試驗數據在各節點進行存儲，用戶對其進行訪問時，其會根據訪問用戶的公鑰進行數據加密，加密后的數據傳輸到用戶端，用戶通過其私鑰進行解密。這種加密傳輸方式也適用于節點之間信息傳輸。

1.3 電子簽名

當每一筆記錄添加后，添加者將對其提供的信息數據進行電子簽名，他的電子簽名將包含之前信息的電子簽名數據信息SIGN_front、本信息段哈希散射后信息SIGN_check，其操作員ID、密碼和時間的信息SIGN_id_time，組合后再進行一次哈希散射形成簽名信息SIGN_out，如下公式。此簽名信息即可成為下一電子簽名的SIGN_front，各個信息塊通過簽名實現鏈接后，后一個塊簽名包含前一個塊的信息，實現了各區塊相連接。

因為一臺變壓器每次數據的提交后，將形成一次簽名，所有操作者的簽名信息，當要修改之前的一條信息時，將會非常困難，不僅要得到這條信息后的所有操作者的密碼，還需要更改所有區塊鏈節點的數據。操作者將包括試驗方、監理方、購買方等各方人員，因此鏈條越長越難篡改。

2 特高壓變壓器試驗特性

特高壓變壓器試驗主要包括例行試驗、型式試驗和特殊試驗。

主要例行試驗包括：電壓比測量和聯結組標號檢定、繞組電阻測量、繞組對地絕緣電阻和絕緣系統電容和介質損耗因數（tanδ）的測量 、線端雷電沖擊試驗 、操作沖擊試驗 、外施耐壓試驗 、帶有局部放電測量的感應電壓試驗 、空載電流和空載損耗測量 、短路阻抗和負載損耗測量 、密封試驗、絕緣油試驗等。

主要型式試驗包括：聲級測定、風扇電機功率測量等。

主要特殊試驗包括：線端交流耐壓試驗、空載電流諧波測量、電暈和無線電干擾測量、長時間空載試驗、過電流試驗、頻率響應測量等。

特高壓變壓器每臺需要單獨做試驗，并且試驗項目繁多，少則都有十幾項，如處理不好各試驗項目過程銜接，可能導致試驗效率低下，甚至影響產品質量，如曝空時間過長，即會導致絕緣溫度增加。

雖然試驗項目眾多，但試驗結果均會形成一張包含各項目結果的鏈表，這種場景十分適合區塊鏈技術的應用。通過區塊鏈技術加強各試驗項目過程管理和試驗結果多方參與簽名并確認，不僅能提升特高壓變壓器的試驗效率，還能精確地進行過程溯源。

圖1 特高壓變壓器試驗流程

3 試驗與區塊鏈技術結合

將特高壓變壓器和區塊鏈技術結合，不僅提高試驗效率，溝通效率，參數及工序溯源，還可以增強廠商和客戶的相互信用，結合區塊鏈技術和現變壓器試驗流程設計了圖1特高壓變壓器試驗流程。

（1）變壓器運送至試驗站后，試驗站轉運人員對變壓器型號等相關參數進行核對確認，確認完成后進行一次電子簽名。

（2）對變壓器進行溫升、短路等相關試驗，每次試驗數據完成后進行電子記錄，操作員記錄后，進行電子簽名。

（3）產品駐廠監理對試驗參數進行監督、核對、確認。確認數據真實后進行電子簽名。

（4）客戶對試驗結果是否滿足自己的需求進行確認，確認后進行電子簽名。

（5）客戶、監理、生產商如對原合同參數數據變更的或數據錄入錯誤需要變更，均須要提交電子聲明，由提交方先進行電子簽名，再由另兩方確認后電子簽名。

4 總結

區塊鏈技術奠定了堅實的“信任”基礎，創造了可靠的“合作”機制，將區塊鏈技術應用于高端重點產品質量管理，將進一步提升廠商、監理、客戶之間的信用和生產效率。本文提出將區塊鏈技術融入特高壓變壓器試驗，并設計了系統架構及鏈條連接方式，將有助于加強特高壓變壓器質量管控和提升特高壓變壓器的試驗效率。區塊鏈技術的去中心化、可溯源、不可篡改等特征，決定了它將來在重在裝備生產制造中大有可為。