En este trabajo, el problema de estimación de estado de sistemas eléctricos de potencia se representa a través de un enfoque de programación matemática. Inicialmente, se propone un modelo matemático no lineal basado en el método clásico de mínimos cuadrados ponderados para resolver el problema de estimación de estado con fines comparativos. Debido a las limitaciones inherentes que presenta este modelo clásico al tratar con errores en el conjunto de mediciones, se propone un nuevo modelo matemático que puede ser utilizado dentro de un procedimiento iterativo para reducir el impacto de los errores de medición en los resultados estimados. Varios tests en un sistema de potencia didáctico de 5 buses y en sistemas de prueba de potencia de benchmark de IEEE mostraron la efectividad del enfoque propuesto que logró mejores resultados que el modelo clásico de estimación de estado propuesto. Los modelos de programación no lineal propuestos en este documento se implementan en el lenguaje de modelado matemático AMPL. Además, para validar los resultados de las metodologías propuestas, se comparan los puntos de operación del sistema de potencia con los resultados obtenidos utilizando el paquete de simulación Matpower. Los resultados permitieron concluir que los modelos matemáticos propuestos pueden aplicarse con éxito para realizar estudios de estimación de estado en sistemas de potencia.