近年来,随着智能电网的不断提升,电网中非线性负荷不断增加,已经成为电力系统负荷的重要组成部分。一方面,非线性动态负荷具有复杂的功率快速随机变化特性,而随机变化特性的不同既引起较大的电能表动态误差,还会导致计量误差的差异。因而,研究动态负荷随机变化特性,弄清非线性动态负荷信号随机特性十分重要;另一方面,非线性负荷随机变化特征是建立电能表动态误差测试信号模型的重要依据,而合理有效的动态测试信号是分析电能表动态误差特性的关键。因此,研究建立能够反映非线性负荷随机特性的电能表动态测试信号模型具有重要意义。本文首先介绍了智能电网下动态负荷分类、国内外对几类典型非线性负荷特性研究现状、以及电能表动态误差测试信号建模的发展现况。其次,针对电力系统中非线性动态负荷基波非平稳信号的随机特性分析问题,研究了将非平稳随机信号转化为弱平稳随机信号的处理方法;采用一种最优概率密度函数的直方图曲线拟合法和改进的Kullback-Leibler距离检测法,建立负荷基波包络信号分布特性的判别机制。在此基础上,对现场采集的四类非线性负荷基波电流和功率信号进行随机特性分析,给出了负荷随机特性的分析结果,为建立合理有效的电能表动态测试信号模型提供依据。再次,根据IEC61850协议,建立了反映非线性负荷典型随机特征的m序列离散动态测试信号模型;同时,推导了 Hadamand点积非交叠加权累积电能测量算法,仿真实验得出了 IEC61850协议量化误差对动态电能测量误差的影响,解决了全数字电能表动态误差的测试问题。最后,基于Windows CE6.0操作平台,完成了 HE5025电能表动态误差测试装置上位机软件的设计开发,实现了 HE5025在随机激励下m序列动态测试信号的产生。该软件的设计与开发为电能表动态误差测试装置的开发提供了软件基础。