随着大型数据中心(DC)负载的快速增长,电力系统面临可见性、隐私和网络物理安全方面的全新挑战。系统运营商需要关于这些快速变化负载的准确短期信息,但数据中心运营商可能不愿共享原始兆瓦级测量数据,因为这类数据会泄露敏感的工作负载和利用率模式。本文提出了FedGuard-DC,一个基于联邦学习(FL)的隐私保护框架,用于数据中心负载预测和本地虚假数据注入攻击(FDIA)检测。在该框架中,每个数据中心在自身测量数据上训练一个双头模型,共享编码器同时支持预测头和重建头。通过将预测残差与重建误差相结合,生成校准后的异常分数,从而在本地检测被篡改的测量值。原始测量数据和绝对MW需求始终保留在各数据中心,仅将模型更新共享给全局控制器。框架还包含可选的差分隐私和鲁棒修剪均值聚合机制,以评估隐私-效用权衡以及对恶意客户端投毒的抵抗力。基于集成到IEEE 39节点新英格兰系统中的四个额定功率为150至350 MW的大型数据中心负载的EMT仿真数据,实验结果表明:0.5秒提前期归一化预测RMSE为0.023-0.038 pu,而持久性方法的RMSE为0.32-0.34 pu;FDIA检测的ROC-AUC达到0.979,F1分数为0.930,精确率为0.988;鲁棒聚合将投毒客户端引起的RMSE影响从0.042 pu降至0.035 pu。该研究展示了联邦学习在保护数据隐私的同时,能够有效提升电网对网络攻击的弹性。
💡 推荐理由: 该研究为电力系统运营商提供了一种隐私保护下的负载预测与FDIA检测方法,在不暴露敏感数据的前提下增强电网态势感知,对关键基础设施安全防御具有直接参考价值。
🎯 建议动作: 研究跟进,评估在模拟或小规模电网环境中的可行性,并考虑集成到现有安全信息系统中。