Smart grid's objective is to enable electricity and information to flow two-way while providing effective, robust, computerized, and decentralized energy delivery. This necessitates the use of state estimation-based techniques and real-time analysis to ensure that effective controls are deployed properly. However, the reliance on communication technologies makes such systems susceptible to sophisticated data integrity attacks imposing serious threats to the overall reliability of smart grid. To detect such attacks, advanced and efficient anomaly detection solutions are needed. In this paper, a two-stage deep learning-based framework is carefully designed by embedding power system's characteristics enabling precise attack detection and localization. First, we encode temporal correlations of the multivariate power system time-series measurements as 2D images using image-based representation approaches such as Gramian Angular Field (GAF) and Recurrence Plot (RP) to obtain the latent data characteristics. These images are then utilized to build a highly reliable and resilient deep Convolutional Neural Network (CNN)-based multi-label classifier capable of learning both low and high level characteristics in the images to detect and discover the exact attack locations without leveraging any prior statistical assumptions. The proposed method is evaluated on the IEEE 57-bus system using real-world load data. Also, a comparative study is carried out. Numerical results indicate that the proposed multi-class cyber-intrusion detection framework outperforms the current conventional and deep learning-based attack detection methods.


翻译:智能电网的目标是使电力和信息能够双向流动,同时提供有效、稳健、计算机化和分散的能源供应。这需要使用基于国家估算的技术和实时分析,以确保有效控制得到妥善部署。然而,由于对通信技术的依赖,这些系统很容易受到复杂的数据完整性攻击,对智能电网的总体可靠性构成严重威胁。为了发现这些攻击,需要先进和高效的异常探测解决方案。在本文件中,通过嵌入能精确检测攻击和本地化的电源系统特征,仔细设计了基于两阶段深层次的深层次学习框架。首先,我们将多变电系统时间序列测量的时间相关性编码为2D图像,使用基于图像的显示方法,如格莱米安角场(GAF)和Recurence Plot(RP)等,获取潜在的数据特征。然后利用这些图像来建立一个高度可靠和有弹性的深层革命神经网络(CNN)基于多级分类的分类,能够学习低层次和高层次的图像特征。我们用任何先前的统计假设来检测和发现准确的攻击地点。拟议的网络探测系统模拟测量系统正在用一种比较式的方法对数字式研究。在IEEREBS-S-S-ROD-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

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