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Enregistrement W4379983364 · doi:10.1109/access.2023.3284681

Electricity Theft Detection Using Deep Reinforcement Learning in Smart Power Grids

2023· article· en· W4379983364 sur OpenAlexaff
Ahmed T. El-Toukhy, Mahmoud M. Badr, Mohamed Mahmoud, Gautam Srivastava, Mostafa M. Fouda, Maazen Alsabaan

Notice bibliographique

RevueIEEE Access · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueElectricity Theft Detection Techniques
Établissements canadiensBrandon University
Organismes subventionnairesKing Saud University
Mots-clésReinforcement learningComputer scienceSmart gridDeep learningElectricityArtificial intelligenceComputer securityEnergy consumptionEnergy managementReal-time computingMachine learningEnergy (signal processing)Engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In smart power grids, smart meters (SMs) are deployed at the end side of customers to report fine-grained power consumption readings periodically to the utility for energy management and load monitoring. However, electricity theft cyber-attacks can be launched by fraudulent customers through compromising their SMs to report false readings to pay less for their electricity usage. These attacks harmfully affect the power sector since they cause substantial financial loss and degrade the grid performance because the readings are used for energy management. Supervised machine learning approaches have been used in the literature to detect the attacks, but to the best of our knowledge, the use of reinforcement learning (RL) has not been investigated yet. RL can be better than the existing approaches because it can adapt more efficiently with the dynamic nature of cyber-attacks and consumption patterns due to its capability to learn by exploration and exploitation mechanisms and deciding optimal actions. In this article, a deep reinforcement learning (DRL) approach is proposed as a promising solution to the electricity theft problem. The samples of real dataset are employed as an environment and rewards are given based on detection errors made during training. In particular, the proposed approach is presented in four different scenarios. First, a global detection model is constructed using a deep Q network (DQN) and a double deep Q network (DDQN) with different architectures of deep neural networks. Second, the global detector is used to build a customized detection model for new customers to achieve high detection accuracy while preventing zero-day attacks. Third, changing the consumption pattern of the existing customers is taken into consideration in the third scenario. Fourth, the challenges of defending against newly launched cyber-attacks are addressed in the fourth scenario. Extensive experiments have been conducted, and the results demonstrate that the proposed DRL approach can boost the detection of electricity theft cyberattacks, and it can efficiently learn new consumption patterns, changes in the consumption patterns of existing customers, and newly launched cyber-attacks.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,273
Écart entre enseignants0,255 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations80
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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