Nonlinear state estimation (SE), with the goal of estimating complex bus voltages based on all types of measurements available in the power system, is usually solved using the iterative Gauss-Newton method. The nonlinear SE presents some difficulties when considering inputs from both phasor measurement units and supervisory control and data acquisition system. These include numerical instabilities, convergence time depending on the starting point of the iterative method, and the quadratic computational complexity of a single iteration regarding the number of state variables. This paper introduces an original graph neural network based SE implementation over the augmented factor graph of the nonlinear power system SE, capable of incorporating measurements on both branches and buses, as well as both phasor and legacy measurements. The proposed regression model has linear computational complexity during the inference time once trained, with a possibility of distributed implementation. Since the method is noniterative and non-matrix-based, it is resilient to the problems that the Gauss-Newton solver is prone to. Aside from prediction accuracy on the test set, the proposed model demonstrates robustness when simulating cyber attacks and unobservable scenarios due to communication irregularities. In those cases, prediction errors are sustained locally, with no effect on the rest of the power system's results.


翻译:非线性SE在考虑来自散射测量单位以及监督控制和数据采集系统的投入时提出了一些困难。这些困难包括数字不稳定性、根据迭接方法的起始点而定的趋同时间,以及单次重复计算国家变量数的四轨复杂性。本文介绍了一个原始的图形神经网络,以非线性动力系统SE的增量因子图为基础,SE的安装能够纳入对分支和公共汽车的测量以及碎片和遗留量的测量。拟议的回归模型在经过培训的推论期间具有线性计算复杂性,并有可能进行分布执行。由于该方法不具有说明性和非矩阵性,因此适应高斯-牛顿解答器容易遇到的问题。除了对非线性动力系统SE的增量因子图进行预测外,拟议的模型在模拟网络攻击和客车以及碎片和遗留量测量结果时显示稳健性。在模拟网络攻击和无法观测到的系统异常情况时,该方法对高斯-牛顿解答器具有弹性。

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