ارائه مدلی مبتنی بر نظریه بازی برای مقابله با حملات هم‌زمان سایبری-فیزیکی به شبکه برق

شبکه برق یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های هر جامعه است که سایر زیرساخت‌ها به آن وابسته هستند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که حمله سایبری تزریق داده اشتباه می‌تواند سبب اضافه‌بار شدن خطوط انتقال گردد. معمولاً شبکه برق قابلیت پاسخ‌دادن به اضافه‌بارهای طبیعی خطوط انتقال را دارد؛ اما درصورتی‌که حمله سایبری با یک حمله هدفمند فیزیکی همراه گردد، اضافه‌بار خطوط انتقال می‌تواند از کنترل خارج گشته، و خروج‌های متوالی در خطوط انتقال شبکه رخ دهد. چنین وضعیتی در نهایت به خاموشی محلی و یا سراسری شبکه برق می‌انجامد. برای مقابله با اضافه‌بار خطوط انتقال، بهره‌بردار شبکه با انجام اقدامات اصلاحی به‌کارگیری توان ذخیره بالارونده و پایین‌رونده و همچنین بار زدایی، اضافه‌بار خطوط را رفع می‌نماید. در این مقاله ابتدا نشان می‌دهیم که چگونه حمله هم‌زمان سایبری - فیزیکی می‌تواند میزان بارزدایی شبکه را افزایش دهد. سپس مدلی بر مبنای نظریه بازی برای برنامه‌ریزی تولید شبکه ارائه می‌گردد تا بهره‌بردار بتواند توسط اقدامات اصلاحی فوق، با کمترین هزینه ممکن حمله سایبری - فیزیکی را دفع نماید. مدل ارائه‌شده بر روی شبکه تست 5 با سه شبیه‌سازی شده و نتایج مورد تحلیل قرار گرفته است.

presenting a game-based model for confronting cyber-physical attacks to power grid

power grid is one of the most important infrastructure of any society on which other infrastructures depend. studies show that the false data injection cyberattack can cause transmission lines to overload. usually, the power grid is capable of responding to the natural overloads of transmission lines, but if a cyberattack is accompanied by a targeted physical attack, the overload of transmission lines can become out of control, and consecutive outages can occur in the power grid’s transmission lines. this situation eventually leads to local or nationwide blackouts of the power grid. to confront the overload of transmission lines, the power grid’s operator removes the overloads by taking corrective measures such as using the upward and downward reserve power as well as load shedding. in this paper, we first show how a simultaneous cyber-physical attack can increase the amount of load shedding. then a model based on game theory is presented to plan the load dispatch of the grid so that the operator can repel the cyber-physical attack with the lowest possible cost using corrective measures. the proposed model is simulated on a 5-bus test network and the results are analyzed.