等负载重分布模型下电力系统的攻击脆弱性

本文研究流网络对抗性攻击的脆弱性。具体地，考虑一个由 $N$ 条传输线组成的电力系统（或任何承载物理流的系统的），其初始负载分别为 $L_1, \ldots , L_N$，容量分别为 $C_1, \ldots, C_N$；容量 $C_i$ 定义线路 $i$ 上允许的最大流。在等负载重分布模型下，失效线路的负载在所有剩余线路间均等重分配，我们研究寻找最优的 $k$ 条攻击线路以最小化稳态时（即级联停止时）存活线路数量的优化问题。此举旨在揭示系统最坏情形下的攻击脆弱性及其最脆弱的线路。我们推导了若干与实际相关的负载-容量分布特殊情况下的最优攻击策略。随后我们考虑一个修正的优化问题，其中攻击者还受初始攻击集总负载（除数量外）的约束，并证明该问题是 NP-Hard 的。最后，我们为原始与修正问题开发了启发式算法以选择攻击集。通过大量仿真，我们表明这些启发式在广泛设定下优于基准算法。