随着电网中非线性负载的迅速增加,电能质量日趋恶化,这不仅严重影响电网安全高效的运行,而且对经典的电能计量理论、方法和仪表的设计都提出了新的挑战。现代电网中,除了稳态的基波和谐波信号之外,信号还呈现出准周期、时变、非稳态的复杂特性,进而引发了复杂电网功率潮流的变化,深刻地暴露了现有电能计量方式的不合理性。在谐波条件下,根据谐波功率潮流方向,谐波源用户发出谐波功率而使电能计量减少,非谐波用户吸收谐波功率而使电能计量增加,因此传统的计量方式存在着严重的不合理性。在分析了稳态谐波源信号的功率潮流特点后,国内外许多学者提出了基波电能表的技术方案,该方案已经应用到非线性负载电能用户的电能计量中,通过实验取得了一定的成果。但是基波表对更具普遍性的时变、非平稳信号条件下电能的合理计量并不适用。因此,在目前电网信号严重畸变的条件下,如何进行电能计量已经成为电能计量领域的一个难点和热点问题。针对这个问题,本学位论文进行了深入系统的理论研究和相关的实验研究。本文首先综述了国内外畸变信号条件下电能计量方法及仪表的研究概况和电能计量技术的发展及应用,重点研究了畸变信号条件下电能计量存在的问题,建立了电网典型非稳态畸变信号的数学模型,深入系统地分析了非稳态畸变信号功率潮流的方向,提出了一种合理计量电能的新方法,并将小波分频带测量方法用于非稳态畸变信号条件下功率的分解测量,在理论上实现了畸变功率的准确测量。其次,对电网典型畸变信号进行了仿真实验,给出了仿真结果。再次,设计了模拟电网信号源及畸变信号条件下电能计量实验装置,对模拟的电网典型畸变信号进行了实验测试。仿真及实验结果验证了所提方法的正确性。最后,针对目前电能计量仪表存在的问题,提出了研制满足冲击信号等非稳态畸变信号暂态电能计量需要的宽频带、高过载能力的电能表的技术方案。