为进行谐波状态估计，需按照一定的估计准则，对量测值进行处理，以得到目标函数的最优状态值。虽然有很多方法均可应用于谐波状态估计领域，如最小方差估计、极大验后估计、极大似然估计和最小二乘估计以及由其衍生出来的加权最小二乘估计算法等，然而由于最小二乘法具有所需的先验统计知识少、算法简单、计算量小与收敛性好等特点，其在谐波状态估计领域得到了更广泛的应用。
在给定网络结线、支路参数和量测系统的条件下，谐波状态估计的量测方程可写为：
式中：
z ———量测量；
x ———状态变量，一般是节点电压幅值和相位；
v ———量测误差。
对电力系统谐波状态估计问题，引入PMU量测装置以后，存在其节点电压、支路电流和注入电流相量量测与状态量节点电压相量的线性关系，从而，谐波状态估计数学模型大大简化。在测量噪声可以忽略不计的情况下，即有如下的线性状态方程:
式中：
HT———量测矩阵，与系统具体的拓扑结构以及量测点的配置有关；
X*———系统状态变量；
Zm———系统量测量；
W———量测加权矩阵。
求解该方程，则得到谐波状态问题的最优估计值。
在此基础上，对于同一个系统的状态方程，应根据量测的不同情况采用不同的求解算法。
