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本文提出 FedGuard-DC,一个面向输电系统中大型数据中心(DC)负荷的联邦学习(FL)框架,旨在解决隐私保护下的负荷预测与网络攻击检测问题。随着数据中心负荷快速增长,系统运营商需要短时准确信息,但数据中心运营商因担心泄露敏感的工作负载和利用率模式,不愿共享原始兆瓦级测量数据。FedGuard-DC 采用双头模型架构,每个数据中心在本地训练共享编码器,分别连接预测头和重构头;通过结合预测残差和重构误差的校准异常分数,在本地检测虚假数据注入攻击(FDIA)。原始测量数据和绝对有功需求保留在本地,仅向全局控制器共享模型更新。框架可选集成差分隐私和鲁棒修剪均值聚合,以评估隐私-效用权衡及恶意客户端弹性。实验基于 IEEE 39 节点新英格兰系统,集成四个额定功率 150-350 MW 的大型直流负荷的 EMT 仿真数据。结果显示:0.5 秒前瞻归一化预测 RMSE 为 0.023-0.038 pu,而持久性预测为 0.32-0.34 pu;FDIA 检测 ROC-AUC 达 0.979,F1 为 0.930,精确率 0.988;鲁棒聚合将恶意客户端影响下的 RMSE 从 0.042 降至 0.035 pu。该工作展示了 FL 在平衡隐私与能见度、同时兼顾预测精度和攻击检测方面的潜力,适合电力系统安全、联邦学习应用及关键基础设施防护研究者阅读。
💡 推荐理由: 该研究针对电力系统中数据中心负荷的隐私与安全矛盾,提出了联邦学习与异常检测结合的可行方案,对关键基础设施的负荷预测与网络攻击防御具有参考价值,尤其适合蓝队评估类似隐私保护检测方案。
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