Adjustable robust state estimation of integrated electricity-heat system in Antarctica based on environment-adaptive dynamic projection statistics

Quan Haotian; Xue Yixun; Chang Xinyue; Zhang Jiahui; Wang Yuchen; Gu Pengfei; Sun Hongbin

doi:10.16081/j.epae.202511008

English Version Journal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Adjustable robust state estimation of integrated electricity-heat system in Antarctica based on environment-adaptive dynamic projection statistics

INTEGRATED ENERGY SYSTEM WITH MULTI-ENERGY COLLABORATION | 更新时间：2026-04-30

- Adjustable robust state estimation of integrated electricity-heat system in Antarctica based on environment-adaptive dynamic projection statistics
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 5, Pages: 91-99(2026)
- 作者机构：
  
  1.太原理工大学电气与动力工程学院煤电清洁智能控制教育部重点实验室，山西太原 030024
  2.山西省能源互联网研究院，山西太原 030006
  3.清华大学电机系，北京 100084
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(U23A20649;52321004);the Major Scientific Research Support Project of Shanxi Energy Internet Research Institute(SXEI2024A001)
- DOI：10.16081/j.epae.202511008
  CLC： P941.61;N8;TK01;TM73
- Received：20 July 2025，
  
  Revised：2025-10-02，
  
  Online First：07 June 2023，
  
  Published：10 May 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
全昊天,薛屹洵,常馨月等.基于环境自适应动态投影统计法的极地电-热综合能源系统可调鲁棒状态估计[J].电力自动化设备,2026,46(05):91-99.

Quan Haotian,Xue Yixun,Chang Xinyue,et al.Adjustable robust state estimation of integrated electricity-heat system in Antarctica based on environment-adaptive dynamic projection statistics[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):91-99.
全昊天,薛屹洵,常馨月等.基于环境自适应动态投影统计法的极地电-热综合能源系统可调鲁棒状态估计[J].电力自动化设备,2026,46(05):91-99. DOI： 10.16081/j.epae.202511008.

Quan Haotian,Xue Yixun,Chang Xinyue,et al.Adjustable robust state estimation of integrated electricity-heat system in Antarctica based on environment-adaptive dynamic projection statistics[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):91-99. DOI： 10.16081/j.epae.202511008.

摘要

极地区域电-热综合能源系统（IEHS）长期面临极端恶劣天气引发的异常数据与量测不确定性挑战，传统状态估计方法在适应性与鲁棒性方面存在不足。为此，提出一种环境自适应动态投影统计法（EADPS），构建适用于极地环境的鲁棒状态估计框架。该方法基于南极秦岭站的历史气象数据，通过动态

分位数调整机制优化异常值识别阈值，实现对极端环境参数波动的自适应响应，提升状态估计稳定性与异常识别精度。以14节点配电网和6节点热网耦合的IEHS为算例，仿真结果表明，中高恶劣天气下EADPS显著改善了估计性能，高恶劣场景中的电网电压幅值均方根误差降低了26.7 %，异常识别率提升了24个百分点，能为极地能源系统的稳定运行提供可靠的数据支撑。

Abstract

The integrated electricity-heat energy system（IEHS） in Antarctica region has long been confronted with the challenges of abnormal data and measurement uncertainties caused by extremely harsh weather conditions，so traditional state estimation methods exhibit inherent limitations in terms of adaptability and robustness. To this end，an environment-adaptive dynamic projection statistics（EADPS） is proposed，based on which，a robust state estimation framework suitable for Antarctica environment is constructed. Based on the historical meteorological data of the Antarctic Qinling Station，the threshold for identifying outliers is optimized through a dynamic α-quantile adjustment mechanism，achieving an adaptive response to fluctuations in extreme environmental parameters and enhancing the stability of state estimation and the accuracy of anomaly identification. Taking the IEHS with a 14-node power distribution network and a 6-node heat network as an exam-ple，the simulative results show that，under medium and high severity weather conditions，EADPS significant-ly improves the estimation performance. In the high severity weather scenario，the root mean square error of power grid voltage amplitude is reduced by 26.7%，and the abnormal identification rate is increased by 24 percentage points，which can provide reliable data support for the stable operation of energy system in Antarctica.

关键词

Keywords

references

张维哲，李丙瑞，窦银科，等 . 南极清洁能源利用现状及其展望［J］. 自然杂志， 2024 ， 46 （ 5 ）： 337 - 346 .

Zhang Weizhe ， Li Bingrui ， Dou Yinke ， et al . The current situation and prospects of clean energy in Antarctica ［J］. Chinese Journal of Nature ， 2024 ， 46 （ 5 ）： 337 - 346 .

王硕仁，廖周鑫，郭井学，等 . 中国极地科学与工程技术装备研发应用进展［J］. 极地研究， 2024 ， 36 （ 3 ）： 473 - 485 .

Wang Shuoren ， Liao Zhouxin ， Guo Jingxue ， et al . Progress in the research，development，and application of polar science and engineering technology equipment in China ［J］. Chinese Journal of Polar Research ， 2024 ， 36 （ 3 ）： 473 - 485 .

王玥，于越，金朝阳 . 基于改进Att-LSTNet与无迹粒子滤波融合的主动配电网预测辅助状态估计［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 8 ）： 98 - 110 .

Wang Yue ， Yu Yue ， Jin Zhaoyang . Forecasting-aided state estimation for active distribution networks based on improved Att-LSTNet and unscented particle filter fusion ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 8 ）： 98 - 110 .

张汪洋，樊艳芳，侯俊杰，等 . 基于集成深度神经网络的配电网分布式状态估计方法［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 3 ）： 128 - 140 .

Zhang Wangyang ， Fan Yanfang ， Hou Junjie ， et al . Distribution network distributed state estimation method based on an integrated deep neural network ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 3 ）： 128 - 140 .

戴金，郭云涛，邹红波，等 . 基于多源混合数据的主动配电网鲁棒三相状态估计方法［J］. 智慧电力， 2024 ， 52 （ 12 ）： 96 - 103 .

Dai Jin ， Guo Yuntao ， Zou Hongbo ， et al . Robust three-phase state estimation method for active distribution network based on multi-source mixed data ［J］. Smart Power ， 2024 ， 52 （ 12 ）： 96 - 103 .

朱锴宇，林济铿 . 考虑杠杆及强影响不良数据辨识的自适应核密度状态估计［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 19 ）： 164 - 173 .

Zhu Kaiyu ， Lin Jikeng . Adaptive kernel density state estimation considering leverage and strongly influential bad data identification ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 19 ）： 164 - 173 .

胡起凡，郝丽丽，陈从霜 . 智能配电网信息物理系统故障协调恢复策略［J］. 电力电容器与无功补偿， 2023 ， 44 （ 1 ）： 103 - 112 .

Hu Qifan ， Hao Lili ， Chen Congshuang . Coordination recovery strategy of cyber physical system fault of smart distribution network ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2023 ， 44 （ 1 ）： 103 - 112 .

严道波，文劲宇，杜治，等 . 2021年得州大停电事故分析及其对电网规划管理的启示［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 9 ）： 121 - 128 .

Yan Daobo ， Wen Jinyu ， Du Zhi ， et al . Analysis of Texas blackout in 2021 and its enlightenment to power system planning management ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 9 ）： 121 - 128 .

王轶辰 . 西葡大停电敲响能源转型警钟［N］. 经济日报， 2025-05-08 （6）.

Schweppe F C ， Wildes J . Power system static-state estimation，part I：exact model ［J］. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems ， 1970 ，PAS-89（ 1 ）： 120 - 125 .

Mili L ， Cheniae M G ， Vichare N S ， et al . Robust state estima-tion based on projection statistics of power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1996 ， 11 （ 2 ）： 1118 - 1127 .

Dong J N ， Guo Q L ， Sun H B ， et al . Research on state estimation for combined heat and power networks ［C］∥ 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting（PESGM）， July 17-21，2016 ， Boston，MA . New York ： IEEE ， 2016 ： 1 - 5 .

陈中，倪纯奕，蔡榕，等 . 基于 σ -预算的主动配电网两阶段区间状态估计方法［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 1 ）： 9 - 15，50 .

Chen Zhong ， Ni Chunyi ， Cai Rong ， et al . Two-stage interval state estimation method for active distribution network based on σ -budget ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 1 ）： 9 - 15，50 .

张佳琛，郭庆来，王志伟，等 . 基于物理信息神经网络的热网动态状态估计方法［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 10 ）： 69 - 78 .

Zhang Jiachen ， Guo Qinglai ， Wang Zhiwei ， et al . Dynamic state estimation method of heating network based on physics-infor-med neural networks ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 10 ）： 69 - 78 .

郝蛟，王冬，邱剑，等 . 基于图神经网络与Informer融合的主动配电网状态估计［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 8 ）： 12 - 19 .

Hao Jiao ， Wang Dong ， Qiu Jian ， et al . State estimation for active distribution network based on graph neural network and Infor-mer fusion ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 8 ）： 12 - 19 .

周天烁，王丹，贾宏杰 . 面向综合能源系统的量质协同状态估计方法［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 4 ）： 133 - 142 .

Zhou Tianshuo ， Wang Dan ， Jia Hongjie . Energy and exergy state estimation methods for integrated energy system ［J］. Elec-tric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 4 ）： 133 - 142 .

刘灏，王紫薇，毕天姝 . 基于改进容积卡尔曼滤波的含光伏配电网动态状态估计［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 9 ）： 157 - 165 .

Liu Hao ， Wang Ziwei ， Bi Tianshu . Dynamic state estimation for distribution network with photovoltaic based on improved cubature Kalman filter ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 9 ）： 157 - 165 .

李诗伟，骆晨，何叶，等 . 多源量测环境下计及时延融合的配电网区间状态估计［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 12 ）： 120 - 129 .

Li Shiwei ， Luo Chen ， He Ye ， et al . Interval state estimation for distribution network considering time-delay fusion in multi-source measurement environment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 120 - 129 .

Zhao J ， Li W G ， Wang T Y ， et al . Physics and data-driven approach for online joint state and parameter estimation of electricity and steam networks ［J］. Energy Internet ， 2024 ， 1 （ 2 ）： 166 - 175 .

Zhang S H ， Gu W ， Zhang X P ， et al . Analysis for integrated energy system：benchmarking methods and implementation ［J］. Energy Internet ， 2024 ， 1 （ 1 ）： 63 - 80 .

张爱军，刘紫玉，邢华栋，等 . 基于GM估计的电-气-热综合能源系统分解协调鲁棒状态估计方法［J］. 智慧电力， 2023 ， 51 （ 10 ）： 9 - 14，53 .

Zhang Aijun ， Liu Ziyu ， Xing Huadong ， et al . Decomposition and coordination robust state estimation method for electric-gas-heat integrated energy system based on GM estimation ［J］. Smart Power ， 2023 ， 51 （ 10 ）： 9 - 14，53 .

Sun H B ， Guo Q L ， Shen X W ， et al . Energy Internet：rede-finition and categories ［J］. Energy Internet ， 2024 ， 1 （ 1 ）： 3 - 8 .

高艺洋，杨培宏，范鹏翔，等 . 综合能源系统多时间尺度优化调度［J］. 电工技术， 2023 （ 18 ）： 153 - 156，161 .

Gao Yiyang ， Yang Peihong ， Fan Pengxiang ， et al . Multi-time scale optimization dispatch of integrated energy system ［J］. Electric Engineering ， 2023 （ 18 ）： 153 - 156，161 .

黄蔓云，徐启颖，孙国强，等 . 事件触发机制下配电网三相动态状态估计［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 13 ）： 100 - 108 .

Huang Manyun ， Xu Qiying ， Sun Guoqiang ， et al . Three-phase dynamic state estimation for distribution network in event-triggered mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 13 ）： 100 - 108 .

邓洁榕，刘晨辉 . 基于GMM模型的城市轨道交通乘客通勤模式研究：以长沙市为例［J］. 都市快轨交通， 2025 ， 38 （ 3 ）： 48 - 53 .

Deng Jierong ， Liu Chenhui . Exploration of travel patterns of urban rail transit commuters based on Gaussian mixture model（GMM）：a case study of Changsha，China ［J］. Urban Rapid Rail Transit ， 2025 ， 38 （ 3 ）： 48 - 53 .

蒲愿，程浩忠，宋毅，等 . 计及多能耦合的区域综合能源系统最优能流计算［J］. 电测与仪表， 2022 ， 59 （ 9 ）： 8 - 15 .

Pu Yuan ， Cheng Haozhong ， Song Yi ， et al . Calculation of optimal energy flow in a regional integrated energy system considering multi-energy coupling ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2022 ， 59 （ 9 ）： 8 - 15 .

张曦 . 基于机器学习的电力系统虚假数据检测研究［D］. 秦皇岛：燕山大学， 2023 .

Zhang Xi . Research on the detection of false data in power system based on machine learning ［D］. Qinhuangdao ： Yanshan University ， 2023 .

张静，毕天姝，刘灏 . 电力系统状态估计精度综合评价与分析体系［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 20 ）： 12 - 24 .

Zhang Jing ， Bi Tianshu ， Liu Hao . A comprehensive evaluation and analysis system for accuracy of power system state estimation ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 20 ）： 12 - 24 .

张艺晨 . 大型热电联产过程能耗评价与高效灵活运行研究［D］. 北京：华北电力大学， 2024 .

Zhang Yichen . Research on the evaluation of energy consumption of process and efficient and flexible operation of large-scale cogeneration units ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2024 .

裴锐 . 综合能源系统分层优化调控技术研究［D］. 南京：东南大学， 2023 .

Pei Rui . Research on the hierarchical optimization and regulation technology of integrated energy system ［D］. Nanjing ： Southeast University ， 2023 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Configuration strategy for soft open point considering renewable energy consumption in normal scenarios and resilience enhancement in extreme scenarios

State reconstruction method of cyber-physical power system based on generative adversarial network

Configuration method of hydrogen energy storage for improving resilience of island distribution network

Spatio-temporal measurement data completion method for distribution network based on alternating minimization matrix completion and moving average

State estimation for active distribution network based on graph neural network and Informer fusion

Related Author

ZHANG Shunyao

LI Gengfeng

BIAN Yiheng

ZHANG Di

BIE Zhaohong

XI Lei

SONG Haojie

CAO Lifeng

Related Institution

State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment， Xi’an Jiaotong University

College of Electrical Engineering and New Energy，China Three Gorges University

Hubei Provincial Key Laboratory for Operation and Control of Cascaded Hydropower Station，China Three Gorges University

College of Information and Electrical Engineering，China Agricultural University

Electric Power Research Institute of Guizhou Power Grid Co.，Ltd.

AI问答

⁰