MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W7005369856

Real-Time Machine Learning Models To Detect Cyber And Physical Anomalies In Power Systems

2022· article· en· W7005369856 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueUND Scholarly Commons (University of North Dakota) · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSmart Grid Security and Resilience
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCyber-physical systemSituation awarenessGridProcess (computing)Pipeline (software)ElectricityUnits of measurementSmart gridComputation
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A Smart Grid is a cyber-physical system (CPS) that tightly integrates computation and networking with physical processes to provide reliable two-way communication between electricity companies and customers. However, the grid availability and integrity are constantly threatened by both physical faults and cyber-attacks which may have a detrimental socio-economic impact. The frequency of the faults and attacks is increasing every year due to the extreme weather events and strong reliance on the open internet architecture that is vulnerable to cyber-attacks. In May 2021, for instance, Colonial Pipeline, one of the largest pipeline operators in the U.S., transports refined gasoline and jet fuel from Texas up the East Coast to New York was forced to shut down after being attacked by ransomware, causing prices to rise at gasoline pumps across the country. Enhancing situational awareness within the grid can alleviate these risks and avoid their adverse consequences. As part of this process, the phasor measurement units (PMU) are among the suitable assets since they collect time-synchronized measurements of grid status (30-120 samples/s), enabling the operators to react rapidly to potential anomalies. However, it is still challenging to process and analyze the open-ended source of PMU data as there are more than 2500 PMU distributed across the U.S. and Canada, where each of which generates more than 1.5 TB/month of streamed data. Further, the offline machine learning algorithms cannot be used in this scenario, as they require loading and scanning the entire dataset before processing. The ultimate objective of this dissertation is to develop early detection of cyber and physical anomalies in a real-time streaming environment setting by mining multi-variate large-scale synchrophasor data. To accomplish this objective, we start by investigating the cyber and physical anomalies, analyzing their impact, and critically reviewing the current detection approaches. Then, multiple machine learning models were designed to identify physical and cyber anomalies; the first one is an artificial neural network-based approach for detecting the False Data Injection (FDI) attack. This attack was specifically selected as it poses a serious risk to the integrity and availability of the grid; Secondly, we extend this approach by developing a Random Forest Regressor-based model which not only detects anomalies, but also identifies their location and duration; Lastly, we develop a real-time hoeffding tree-based model for detecting anomalies in steaming networks, and explicitly handling concept drifts. These models have been tested and the experimental results confirmed their superiority over the state-of-the-art models in terms of detection accuracy, false-positive rate, and processing time, making them potential candidates for strengthening the grid's security.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
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 enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

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 Opus0,012
Tête enseignante GPT0,183
Écart entre enseignants0,171 · 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

Citations0
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueUND Scholarly Commons (University of North Dakota)Même sujetSmart Grid Security and ResilienceTravaux en français237 207