针对分布网中的负荷改变攻击和极端负荷变化的风险对冲型网络安全保险政策
系统与控制
2025-12-02 v5 系统与控制
摘要
可再生能源资源(RES)和负荷变化的不确定性可能导致系统运行成本的上升。此外，大规模分布式威胁，如负荷改变攻击(LAA)，可导致显著的负荷变化，进一步恶化这些成本。虽然传统防御措施可以降低此类攻击的发生概率，但仍存在显著的残余风险。因此，本文提出了一套针对LAA和可再生能源丰富电网中重大负荷变化导致的额外运行成本进行风险对冲的网络安全保险框架。该保险框架根据价值-at-risk(VaR)和尾部价值-at-risk(TVaR)确定保险覆盖范围和保费。这两种风险指标通过系统失败概率和系统运行成本的概率密度函数(PDF)进行计算。系统失败概率通过半马尔可夫过程(SMP)评估，而成本分布通过分布网的成本最小化模型结合蒙特卡罗模拟来捕捉负荷波动性进行估计。此外，我们采用双层优化方案，以识别导致系统最大成本的特定负荷分布，从而提高了运营成本PDF估计的准确性。在考虑修改版IEEE 118节点测试系统和IEEE欧洲低压(LV)测试馈线模型的案例研究中，评估了所提出网络安全保险政策的有效性和可扩展性。该案例研究表明，在较低的保费下，网络运营商可以对由恶意负荷操纵导致的额外运行成本进行风险对冲。
引用
@article{arxiv.2504.04287,
title = {A Cyber Insurance Policy for Hedging Against Load-Altering Attacks and Extreme Load Variations in Distribution Grids},
author = {Shijie Pan and Zaint A. Alexakis and S Subhash Lakshminarayana and Charalambos Konstantinou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.04287},
year = {2025}
}