A simple model for cascading failures in scale-free networks

Abstract

Cascading failures are very disruptive events that can damage critical infrastructure such as electrical and telecommunication networks. They start with a single-point failure and spread fast through the networks, sometimes causing the collapse of the whole system. We study and classify three containment strategies for cascading failures. Additionally, we propose a simple dynamic model for cascading failures in scale-free networks considering random failures and targeted attack scenarios. Our results allowed us to mathematically describe the behavior of the process and to test three strategies to protect the network against the cascade.

Alterações topológicas para reduzir a propagação de falhas na rede elétrica de alta tensão brasileira

“…Ao abstrair-se determinada rede em forma de grafo, ou seja, representando seus elementos por vértices e as ligações entre estes elementos por arestas, é possível estudá-la com a Teoria das Redes Complexas [20]. Bem fundamentada na matemática, esta teoria pode ser aplicada em diversas áreas [21], como exemplificado a seguir.…”

“…Pereira et al [21] examinaram falhas em cascata diante de 4 situações distintas: sem nenhuma estratégia de contenção de falhas; aumentando a capacidade dos vértices; criando arestas entre os vértices de menor grau da rede; e associando o aumento de capacidade com adição de arestas entre os vértices de menor grau. Constataram em seu trabalho que a melhor estratégia foi o aumento de capacidade dos vértices e que a adição de links diminui a habilidade da rede em conter as falhas.…”