A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures
A cascading failure of critical infrastructure can lead to serious consequences in various areas of human activity, so it is important to detect and take preventive measures in time to reduce the consequences of the cascade. The article presents an analysis of the capabilities of the network approac...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/316908 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Data Recording, Storage & Processing |
Репозитарії
Data Recording, Storage & Processing| id |
drspiprikievua-article-316908 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
drspiprikievua-article-3169082024-12-22T06:30:36Z A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures Мережевий підхід при дослідженні каскадних ефектів критичних інфраструктур Хоменко, О. М. Сенченко, В. Р. Коваль, О. В. critical infrastructure, cascade failure, Domino effect, graph theory, Bayesian network, Petri net, Markov chain, ontology критична інфраструктура, каскадний збій, теорія графів, мережа Баєса, мережа Петрі, ланцюг Маркова, онтологія A cascading failure of critical infrastructure can lead to serious consequences in various areas of human activity, so it is important to detect and take preventive measures in time to reduce the consequences of the cascade. The article presents an analysis of the capabilities of the network approach in building and researching a cascade model based on graph theory. This provides an understanding of the complex interdependencies that exist in real systems. With the help of metrics that determine the quality of the graph model, it is possible to determine the centrality and importance of the nodes of the model, to evaluate the characteristics of objects, to calculate the probabilities of transitions and the occurrence of critical events, to study different scenarios of the development of the cascade and the consequences of the impact. Electric power industry is considered as a field of application. The use of graph theory and network analysis allows us to present the energy network as a complex interconnected network of nodes and finite constraints, which have semantic content in the form of: power line, transformer substation, impedance, etc. The study considers the application of various network approaches - Bayesian network, Petri network, Markov chain and presents the results of a comparative analysis of their capabilities in the study of the behavior of systems during a cascade. The analysis of these methods with reference to the fields of application allows to more perfectly adapt these methods to specific needs, as well as to form requirements for software tools for modeling and monitoring the negative consequences of cascading effects. Tabl.: 1. Fig.: 9. Refs: 51 titles. Каскадний збій у роботі критичної інфраструктури призводить до негативних наслідків, тому важливо вчасно виявити та провести превентивні дії для зменшення наслідків каскаду. У статті представлено аналіз можливостей мережевого підходу при побудові та дослідженні моделі каскаду на основі теорії графів. За допомогою метрик якості графів, можливо визначити центральність та важливість вузлів моделі, розрахувати імовірності переходів між вузлами, настання критичних подій, дослідити різні сценарії розвитку. Графічна модель енергомережі, являє взаємопов’язану мережу вузлів і кінцевих обмежень (лінія електропередачи, трансформаторна підстанція, імпеданс та інші). В статті розглянуто застосування різних мережевих підходів — мережі Баєса, Петрі, Маркова та наведено результати порівняльного аналізу їх можливостей при виникненні каскаду. Це дозволяє більш досконало адаптувати мережеві методи до конкретних потреб моделювання та сформувати вимоги до відповідних програмних засобів. Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2024-11-19 Article Article application/pdf http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/316908 10.35681/1560-9189.2024.26.2.316908 Data Recording, Storage & Processing; Vol. 26 No. 2 (2024); 44-72 Регистрация, хранение и обработка данных; Том 26 № 2 (2024); 44-72 Реєстрація, зберігання і обробка даних; Том 26 № 2 (2024); 44-72 1560-9189 uk http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/316908/308966 Авторське право (c) 2024 Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| institution |
Data Recording, Storage & Processing |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-12-22T06:30:36Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
critical infrastructure cascade failure Domino effect graph theory Bayesian network Petri net Markov chain ontology |
| spellingShingle |
critical infrastructure cascade failure Domino effect graph theory Bayesian network Petri net Markov chain ontology Хоменко, О. М. Сенченко, В. Р. Коваль, О. В. A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| topic_facet |
critical infrastructure cascade failure Domino effect graph theory Bayesian network Petri net Markov chain ontology критична інфраструктура каскадний збій теорія графів мережа Баєса мережа Петрі ланцюг Маркова онтологія |
| format |
Article |
| author |
Хоменко, О. М. Сенченко, В. Р. Коваль, О. В. |
| author_facet |
Хоменко, О. М. Сенченко, В. Р. Коваль, О. В. |
| author_sort |
Хоменко, О. М. |
| title |
A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_short |
A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_full |
A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_fullStr |
A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_full_unstemmed |
A network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_sort |
network approach in the study of cascading effects critical infrastructures |
| title_alt |
Мережевий підхід при дослідженні каскадних ефектів критичних інфраструктур |
| description |
A cascading failure of critical infrastructure can lead to serious consequences in various areas of human activity, so it is important to detect and take preventive measures in time to reduce the consequences of the cascade. The article presents an analysis of the capabilities of the network approach in building and researching a cascade model based on graph theory. This provides an understanding of the complex interdependencies that exist in real systems. With the help of metrics that determine the quality of the graph model, it is possible to determine the centrality and importance of the nodes of the model, to evaluate the characteristics of objects, to calculate the probabilities of transitions and the occurrence of critical events, to study different scenarios of the development of the cascade and the consequences of the impact. Electric power industry is considered as a field of application. The use of graph theory and network analysis allows us to present the energy network as a complex interconnected network of nodes and finite constraints, which have semantic content in the form of: power line, transformer substation, impedance, etc. The study considers the application of various network approaches - Bayesian network, Petri network, Markov chain and presents the results of a comparative analysis of their capabilities in the study of the behavior of systems during a cascade. The analysis of these methods with reference to the fields of application allows to more perfectly adapt these methods to specific needs, as well as to form requirements for software tools for modeling and monitoring the negative consequences of cascading effects. Tabl.: 1. Fig.: 9. Refs: 51 titles. |
| publisher |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://drsp.ipri.kiev.ua/article/view/316908 |
| work_keys_str_mv |
AT homenkoom anetworkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures AT senčenkovr anetworkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures AT kovalʹov anetworkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures AT homenkoom mereževijpídhídpridoslídženníkaskadnihefektívkritičnihínfrastruktur AT senčenkovr mereževijpídhídpridoslídženníkaskadnihefektívkritičnihínfrastruktur AT kovalʹov mereževijpídhídpridoslídženníkaskadnihefektívkritičnihínfrastruktur AT homenkoom networkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures AT senčenkovr networkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures AT kovalʹov networkapproachinthestudyofcascadingeffectscriticalinfrastructures |
| first_indexed |
2024-12-23T04:04:09Z |
| last_indexed |
2024-12-23T04:04:09Z |
| _version_ |
1819655972503683072 |