بهینه سازی توپولوژی شبکه برق جهت مقاوم سازی در برابر حملات سایبری

از گذشته تاکنون، امنیت سیستم های قدرت و حفظ آن ها در برابر حوادثی که با اثر زیاد و احتمال کم رخ می دهند مورد توجه بهره برداران سیستم های قدرت بوده است. با این حال، هنوز با وقوع حوادث شدید عملکرد سیستم های قدرت به طور شدیدی دچار اختلال می گردد. یک نمونه از این حوادث، حملات سایبری است. امروزه حملات و مخاطرات سایبری در شبکه برق افزایش یافته است. اگر سیستم بدون اقدامات متقابل و دفاعی موثر به کار گرفته شود، حملات مختلف سایبری ممکن است قابلیت اطمینان سیستم قدرت را به شدت به خطر بیاندازد. با توجه به اهمیت سیستم های قدرت، تقویت تاب آوری شبکه های برق علیه حملات مخرب سایبری به عنوان یک مساله ی مهم نمود پیدا می کند. بنابراین به منظور پیشگیری و جلوگیری از تهدیدات و حملات، باید تاب آوری توپولوژی شبکه برق را بهبود بخشید. در رابطه با این موضوع می توان مساله را در دو قدم مورد بررسی قرار داد:1- انجام حملات هماهنگ سایبری به یک شبکه2- دفاع در مقابل حملات انجام شده در قدم اول برای دفاع در برابر حملات هماهنگ سایبری با شدت کمتر، معیار nto پیشنهاد شده است که شامل اقدامات کلیدزنی و تقسیم بندی باس می باشد. به منظور نشان دادن تاثیرات حملات هماهنگ سایبری و همچنین اعتبار روش پیشنهادی، مطالعات موردی بر روی سیستم ieee 57-bus در نرم افزار gams انجام گرفته است. 

optimizing the topology of a power grid to enhance its resilience against cyber-physical attacks

the increasing reliance on interconnected smart grids has made power systems vulnerable to sophisticated cyber-physical attacks (cpas). these attacks, which combine cyber intrusions with physical disruptions, can lead to cascading failures and widespread blackouts, posing significant threats to critical infrastructure. this paper proposes a novel approach to enhance power grid resilience against cpas by optimizing the network topology. the proposed method leverages network topology optimization (nto) to proactively adjust the grid's configuration, thereby mitigating the impact of potential attacks.the main idea is to strategically switch transmission lines and reconfigure bus connections to minimize disruption caused by targeted attacks. this approach aims to improve the grid's ability to withstand both cyber and physical threats by creating alternative pathways for power flow and reducing dependence on critical components. the nto method considers various attack scenarios, including coordinated cyber-physical attacks that target both the control systems and the physical infrastructure of the grid. by anticipating potential attack vectors, the proposed approach proactively strengthens the grid's resilience.the optimization process involves formulating an objective function that minimizes load shedding under various attack scenarios. this function is subject to constraints that ensure the grid's operational limits are not violated during the reconfiguration process. the optimization problem is solved using a suitable algorithm that efficiently explores the space of possible network topologies to identify the most resilient configurations. the effectiveness of the proposed approach is demonstrated through case studies on the ieee 57-bus test system. the results indicate that the optimized network topology significantly reduces load shedding compared to the original configuration under various attack scenarios. additionally, the proposed method enhances the grid's ability to withstand cascading failures, which are often triggered by initial disruptions caused by cpas.this paper makes several contributions to the field of power system resilience. first, it introduces a novel approach to enhance grid resilience against cpas by optimizing network topology. second, it develops a comprehensive optimization model that considers various attack scenarios and operational constraints. third, it demonstrates the effectiveness of the proposed approach through case studies on a standard test system. the proposed approach offers a promising solution for enhancing power grid resilience against the growing threat of cpas. by proactively adjusting network topology, the grid can become more robust and less susceptible to disruptions caused by malicious attacks. future research directions include extending the proposed method to larger and more complex power systems and considering the dynamic nature of cpas.results demonstrate its effectiveness in fault location and fault resistance calculation.