Decentralized Privacy-Preserving Electricity Theft Detection for Distribution System Operators

计算机科学 同态加密 加密 前提 信息隐私 钥匙(锁) 计算机安全 数据挖掘 工程类 语言学 哲学 电气工程
作者
X. Wang,Haipeng Xie,Lingfeng Tang,Chen Chen,Zhaohong Bie
出处
期刊:IEEE Transactions on Smart Grid [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:15 (2): 2179-2190 被引量:16
标识
DOI:10.1109/tsg.2023.3313771
摘要

Distribution system operators (DSO) may benefit from sharing key information to detect electricity theft with data-driven methods. However, the privacy of electricity consumers must be preserved during training the detection model. To address this problem, we propose a decentralized federated learning framework to train the cross-DSO detection model under the premise of protecting the privacy of consumers. Firstly, a privacy-preserving protocol based on threshold homomorphic encryption is developed to provide parameters aggregation between DSO while a federated server is unnecessary. The dropout of DSO is allowed during model training. Then, based on the proposed framework, we design a decentralized federated extreme gradient boosting model to detect electricity theft. Encrypted gradient histograms are used to aggregate parameters and find the best split in the federated framework. Finally, the performance of the proposed model is verified on the dataset of Low Carbon London project. The results present that the proposed decentralized federated model has similar performance to the centralized model whether on imbalanced or non-independent identically distribution datasets.
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