为应对日趋复杂的电网运行调度要求,需要提升调度系统对电网当前状态及潜在趋势的感知能力,辅助调度人员控制电网运行。为了准确表征电网的态势运行轨迹,需要实时评估输电线路的故障概率。本文针对处于恶劣外部环境下输电线路的故障概率模型进行了研究。在分析线路发生故障的主要环境因素以及发生时间规律后,分别建立针对不同场景(雷击、台风、覆冰)的故障概率模型。在选取具有实时性,可操作性的故障概率计算模型基础上,对某些模型进行了一定的改进。改进了EMTP行波法,用于计算杆塔实时反击故障概率。首先在仿真软件中针对不同测试组合对杆塔受雷击后雷电流行波折反射过程进行仿真,并将故障概率保存为矩阵,从而能在实时计算时快速获得反击故障概率。此方法与计及击距系数的电气几何模型法组成了雷击故障概率模型。计算台风故障概率时,对台风建立气压场经验分布,通过修正梯度风公式获得风速。根据微地形计算实际风速后,用模糊系统得到发生台风故障的可信度,最后使用可信度概论公式得出后验台风故障概率。提出结合冰的累积和融化过程计算冰筒厚度的方法。根据热平衡过程判断线路处于覆冰(或融冰)状态,在考虑撞击系数以及冻结系数的基础上,利用Makkonen覆冰模型(或热平衡方程)衡量增长(或减少)的覆盖线路冰筒厚度。然后通过针对导线和杆塔进行力学分析,得出输电线路覆冰故障概率。通过对比各种计算绝缘子临界闪络的模型,选用函数拟合法计算绝缘子在潮湿(覆冰)情况下的闪络电压并计算对应的闪络故障概率。在总结雷击,台风,覆冰和闪络故障概率计算模型的基础上,建立线路总体故障概率计算模型,并对各分场景模型设置启动条件,用于提高模型的计算效率。探讨了老化因素对输电线路的影响,提出了基于输电线路健康状态评价的状态量老化模型。在获得平均老化变化曲线的基础上,根据评价导则对各设备评分并判断其健康状态,同时根据健康状态对各设备的故障概率进行修正。并利用简单算例验证了计量状态量老化程度的必要性。文末,对某东部沿海地区电网于2013年某些典型恶劣环境中的线路故障概率建立模型并进行仿真。通过对比实际故障清单,证明了本模型计算结果是基本有效的。并对输电架空线路故障概率模型在电网态势感知中的重要性进行了探讨。