输电网格最坏情况中继攻击问题的可扩展下界
最优化与控制
2021-08-24 v2
摘要
我们考虑一个双层攻击-防御问题，以寻找对控制输电网格的中继的最坏情况攻击。攻击者通过侵入若干中继并使连接至它们的组件失效来最大化甩负荷。防御者通过在剩余网络上使用直流最优潮流（DCOPF）问题重新调度以最小化甩负荷来应对。尽管输电网格上的最坏情况阻断问题已被充分研究，仍需要对精确且可扩展的方法。基于内层问题对偶性的方法依赖于防御者问题对偶变量的界，以将双层问题重构为混合整数线性问题。有效的对偶界往往很大，导致弱的线性规划松弛，使问题难以在规模上求解。常使用较小的启发式界，从而得到下界。本工作中我们也考虑一个下界，其中我们不去界定对偶变量，而是丢弃对应于欧姆定律的约束，将 DCOPF 松弛为带容量网络流。我们给出理论结果表明，对于未阻塞网络，用网络流近似 DCOPF 产生相同的注入集合，这意味着此限制在未阻塞情形下很可能给出高质量下界。此外，我们表明在防御者问题的网络流松弛中，对偶变量以 1 为界，因此我们可以精确求解我们的限制。最后，我们经验性地看到该公式在计算上扩展性良好。通过在多达 6468 个母线的 16 个网络上的实验，我们发现该界几乎总是与我们猜测对偶界所能得到的界一样紧，即使对于阻塞网络也是如此。此外，计算该界比用猜测对偶界的重构达到相同界大约快 150 倍。
引用
@article{arxiv.2105.02801,
title = {A Scalable Lower Bound for the Worst-Case Relay Attack Problem on the Transmission Grid},
author = {Emma S. Johnson and Santanu S. Dey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.02801},
year = {2021}
}