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智能电网作为一种全新的电网技术,提供了对电网系统全景信息的可见性和智能控制,极大地优化了电网的运行过程和管理人员的管理控制流程。作为智能电网的一项新技术,车辆连接电网技术(Vehicle-to-Grid,V2G)在电动汽车和电网之间建立了一个灵活和可扩展的互操作平台,因此可以实现电动汽车和电网之间按需求双向充电。随着V2G网络规模扩大,目前面临着多种异构网络技术、配置固化和网络管理等挑战,同时还面临着通信过程中网络安全的问题。软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)是先进的下一代网络体系架构,通过控制平面和数据平面分离从而提供灵活控制的功能。控制平面具有逻辑集中化和可编程性的特点。SDN的可编程性和控制逻辑集中的特点可以加速网络创新,极大简化了网络管理。基于软件定义技术,可以实现通信与安全的灵活配置,增强系统的扩展性、安全性和协作性,这些都使SDN成为V2G的一个潜在通信架构。目前已有研究将SDN技术应用到电网中,但是基于SDN来实现新型的V2G架构依然是有待解决的问题。基于以上需求,本文首先提出了软件定义V2G架构,主要包含以下几方面的工作:1)本文基于IEC 61850对V2G系统、SDN控制器和Open Flow交换机进行了建模,在此基础上提出了软件定义V2G架构;2)对SD-V2G的数据平面的功能包含了对电动汽车充放电信息进行实时测量、统计以及转发充放电数据采集和本地处理。SD-V2G的控制平面功能在V2G充电站的服务器中实现,包含了对充放电数据的管理、充电站事件管理、收集链路信息和策略分发等功能。SD-V2G的应用平面对电网应用层报警处理,远程监控维护和各类网络及安全应用等进行动态集中管理。3)为SD-V2G设计了南向和北向接口。表述性状态转移(Representational State Transfer,REST)作为北向接口(Northbound Interface,NBI)和可扩展通信表示协议(Extensible Messaging and Presence Protocol,XMPP)协议为南向接口(Southbound Interface,SBI)。其次,为了保证软件定义V2G系统的机密性、完整性和不可抵赖性,本文还设计了软件定义V2G安全架构和基于层次化密钥管理的V2G安全通信机制。软件定义V2G安全架构对安全功能(包括对称加密算法、HASH算法、非对称加密算法、身份认证和加密传输等)进行软件定义组件化,灵活地实现安全功能;同时在SD-V2G中建立安全通信机制,设计了基于层次化的密钥管理机制确保SD-V2G通信过程的安全。本文的工作对推进V2G新型网络及安全架构具有良好的理论意义和应用前景。