ارزیابی تاب‌آوری سیستم سایبری-فیزیکی قدرت مبتنی بر درهم‌تنیدگی ضعیف در برابر حملات هماهنگ و با لحاظ آسیب‌پذیری‌های اصلاحی و انتظاری

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس

10.22034/tjee.2026.70273.5105

چکیده

به‌کارگیری سامانه‌های ارتباطی در سیستم قدرت جهت بهبود قابلیت‌های عملکردی آن، مخاطراتی را نیز به همراه داشته است. ارزیابی امنیت و تا‌ب‌آوری این سیستم درهم‌تنیده در مواجهه با انواع تهدیدات سایبری-فیزیکی، در سال‌های اخیر مورد توجه بوده است. مقاله حاضر به ارزیابی آسیب‌پذیری در مقابل حملات هماهنگ سایبری (منع دسترسی برای اخلال در عملکرد مرکز کنترل) و فیزیکی (خروج عامدانه تجهیزات فیزیکی) پرداخته که با وجود احتمال وقوع پایین اثر تخریبی بالایی (منطبق بر مفهوم تاب‌آوری) دارند. نظر به پیچیدگی‌های وابستگی‌ متقابل لایه‌ها، ارزیابی آسیب‌پذیری (متمرکز بر بارزدایی) در برابر این نوع حملات کمتر در ادبیات مورد توجه قرار گرفته است. مقاله حاضر با تمرکز بر مدل واقع‌گرایانه درهم‌تنیدگی ضعیف (اثر قطعی خرابی‌های فیزیکی بر تجهیزات متناظر سایبری و اثر احتمالی اثرات در لایه سایبری بر تجهیزات فیزیکی)، روشی جدید برای ارزیابی آسیب‌پذیری در برابر حملات هماهنگ ارائه کرده است. شاخص پیشنهادی آسیب‌های قطعی را مبتنی بر دو نوع ذاتی (اثرات آنی حملات) و اصلاحی (به‌واسطه اقدامات تسکینی بهره‌برداران) محاسبه کرده و آسیب‌های احتمالی را مبتنی بر یک شاخص بارزدائی انتظاری نوآورانه (مبتنی بر ضرایب امکان خروج) محاسبه می‌کند. صحت و کارایی مدل پیشنهادی بر اساس شبیه‌سازی‌های متنوع بر روی شبکه استاندارد 39 شین IEEE نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Resilience Assessment of Cyber-Physical Power System based on Weak Interdependency Against Coordinated Attacks Considering Corrective and Expected Vulnerabilities

نویسندگان [English]

  • Meisam Gardashti
  • Hamed Delkhosh
  • Maryam Azimi
  • Sajjad Gholamnejad
  • Hossein Seifi
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Cyber-dependent control capability of the power grid has been recently provided, introducing a wide range of the new cyber-physical risks. This paper is devoted to the vulnerability assessment of this interdependent system under different types of coordinated cyber (denial of service to disrupt control centers) and physical (intentional failure of physical equipment) attacks. Herein, an aggregated vulnerability index (VI) is proposed, taking into account both deterministic (direct consequences) and probable (due to the degradation) effects of the attacks. The suggested index consists of three key factors of inherent, corrective (based on a different variety of the operation corrective actions) and expected load shedding. Until now, this expected VI has not been yet investigated well in the literature. This work is novely focused on this probable impact due to the degradation of the cyber network. This study aim to handle the problem complexity by providing a simplified fast yet sufficiently accurate framework. The method’s correctness and effectiveness are demonstrated based on the simulation results of the IEEE 39-bus test systems, with comparisons to cascading failure process. The numerical results also highlight the computational efficiency of the proposed method rooted in its straightforward calculations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyber-physical power system (CPPS)
  • Resilience
  • Coordinated cyber-physical attacks (CCPA)
  • Vulnerability assessment
  • Interdependency modeling