随着新能源引入和大功率动态负荷设备广泛接入电网,智能电网呈现出能源发电多元化,负荷成分多样化、负荷特性复杂化的特点。尤其是交流炼钢电弧炉和电气化铁路牵引机车等高电压、大功率的动态负荷设备,呈现出的快速随机波动特性,导致电能表计量出现较大超差的问题日益突出,给国家和企业带来经济损失。因此,研究建立动态负荷信号模型,分析典型动态负荷的随机波动特性,对于测试和评价电能表在负荷快速随机波动影响下产生的动态误差具有非常重要的理论意义和实际应用价值。首先,本文阐述了国内外针对负荷建模与负荷特性分析以及智能电能表计量系统建模与误差测试的研究现状。然后,对现场采集的典型大功率动态负荷的瞬时电压和瞬时电流信号进行预处理,分析其波形特性;建立动态负荷信号的调制模型和函数序列模型,针对电流信号,提出游程特征参量提取方法。在此基础上,对比分析动态负荷电流信号的幅度及其游程的特征指标参数,为动态负荷的游程随机特性在电能表动态误差测试与建模的应用提供理论依据。其次,基于智能电能表的计量机理,建立电能表的信号采集模块和电能计量模块各单元的数学模型,并推导出综合误差模型,分析电能表在负荷快速随机波动条件下的误差产生机理。最后,基于动态负荷信号的游程特性,采用m序列动态测试信号作为激励信号,进行智能电能表动态误差仿真与测试,证明了负荷游程特性分析的正确性和有效性,对电能表测试信号建模与误差测试、电能表误差测试标准的制定具有实际意义和实用价值。