电厂热工控制系统的安全运行已经成为人们日益重视的课题，在这种背景下，本文致力于故障诊断与容错控制在电厂热工控制系统中的应用研究。主要内容是针对电厂锅炉汽包水位控制系统和电厂单元机组协调控制系统提出两种故障诊断的新方案；并且把LQG控制策略应用于单元机组协调控制系统，提出了协调控制系统的主动容错控制方案。具体包括以下几个方面：（1）深入研究了汽包水位的串级三冲量控制系统，分析了汽包水位控制系统中常见的故障，并对这些故障进行了模型化研究。（2）将一致空间算法（Willsky-chow方法）用在汽包水位三冲量控制系统中，提出了对于汽包水位控制系统的仪表故障进行快速准确检测的新方法，仿真结果表明该方法能够快速、准确实现故障的检测。（3）研究电厂汽机—锅炉控制对象，在参考常规控制策略的基础上，采用线性二次型最优控制策略 (LQG)，实现了对于存在多变量耦合的协调对象的控制；另外对于协调控制系统常见的传感器、执行器的故障进行了模型化研究，建立了系统正常和可能发生的系统故障模型集。提出了多模型自适应滤波的故障诊断的新方案，本方案主要是利用卡尔曼滤波器阵列实现多模型自适应滤波，实现故障的诊断，通过大量仿真验证了故障诊断算法的有效性。（4）基于多模型自适应滤波故障诊断的结果进行控制律的在线重组，实现多模型自适应主动容错控制。并通过仿真验证了算法的有效性。