电力系统状态估计是电力系统调度中心的能量管理系统（EMS）的核心功能之一，其功能是根据电力系统的各种量测信息，估计出电力系统当前的运行状态。现代电网的安全经济运行依赖于能量管理系统（EMS），而能量管理系统的众多功能又可分成针对电网实时变化进行分析的在线应用和针对典型潮流断面进行分析的离线应用两大部分。电力系统状态估计可以说是大部分在线应用的高级软件的基础。如果电力系统状态估计结果不准确，后续的任何分析计算将不可能得到准确的结果。

1.电力系统的量测系统

2.状态估计的任务和数学模型

3.状态估计的不良数据辨识

4.其他

1.电力系统的量测系统

电力系统的量测分为遥测和遥信两种。

遥测是模拟量的量测结果，包括支路功率或电流，节点电压等。传统的SCADA系统不能测量节点电压的相角。随着WAMS的发展，节点电压相角的量测也逐渐变为可能。但具体的实施还有诸多困难，这里不详述。

遥信是开关量的量测结果，即开关（断路器）或刀闸的开合状态，变压器的档位等。

为什么电力系统的量测不能直接用于分析计算，而必须要经过状态估计呢？原因如下：

1.电力系统遥信或遥测可能存在不良数据

2.电力系统的遥测结果不符合电路定律。如流过某一节点的所有电流之和并不为0等

因此状态估计是必要的，量测数据有时又被称为“生数据”，状态估计结果被称为“熟数据”

2.状态估计的任务和数学模型

电力系统状态估计的基本任务有二：

1.根据遥信结果，确定网络拓扑，即节点-支路的连接关系

2.根据遥测结果，估计系统的潮流分布，即节点电压，支路功率等，其结果符合电路定律。

其中第一项任务可通过拓扑分析程序完成，第二项任务有时也被狭义地成为电力系统状态估计。其经典数学模型如下：

min (z-h(x))TW(z-h(x))

s.t. c(x)=0

其中x是状态变量，即节点电压的幅值和相角，z为量测值。W为权重矩阵。

即把x作为优化变量，根据x可以算出某量测量的估计值(h(x))。目标函数是估计值和量测值的差（称为残差）具有加权最小二乘。

一般对以上优化模型采用牛顿法求解（实际上是近似的）。详可参考于尔铿老师的《电力系统状态估计》一书或各种调度自动化教材（本科电力系统分析教材可能不讲）

3.状态估计的不良数据辨识

由于种种原因（如信道干扰导致数据失真，互感器或量测设备损坏，系统维护不及时导致方向反向等），电力系统的某些遥测结果可能远离其真值，遥信结果也可能有错误。这些量测称为坏数据或不良数据

遥信错误将导致拓扑分析错误，显然会严重影响状态估计结果。

而由于目标函数与遥测的残差成平方关系，坏数据对优化有强作用。少数的坏数据将导致状态估计结果的严重偏离

因此必须加入不良数据辨识环节剔除这些坏数据。主流不良数据辨识程序是基于正则化残差的。

这样电力系统状态估计的完整流程是：

传入遥测，遥信数据-->遥信验错-->网络拓扑分析-->最小二乘状态估计<-->不良数据辨识-->估计出系统状态

其中最小二乘状态估计和不良数据辨识是交替进行的。

4.其他

状态估计的不良数据辨识和遥信验错问题尚未完全解决，是一个可研究的领域

电科院于尔铿老师的《电力系统状态估计》一书是电力系统状态估计的经典著作，但因为是专业书籍，年代也比较早，一般的书店很难有卖- -!!