전력산업을 바꾼 릴레이

Nov 12, 2023

100년이 넘도록 유틸리티 회사에서는 악천후, 사고 및 기타 비정상적인 상황에서 발생할 수 있는 손상으로부터 전력 시스템을 보호하기 위해 전기 기계 계전기를 사용해 왔습니다. 그러나 계전기는 결함을 찾아내거나 발생한 일을 정확하게 기록하지 못했습니다.

그러다가 1977년에 Edmund O. Schweitzer III는 박사 학위 논문의 일부로 디지털 마이크로프로세서 기반 릴레이를 발명했습니다. 반경 1km 내의 결함을 찾아낼 수 있는 Schweitzer의 계전기는 유틸리티 신뢰성, 안전성 및 효율성에 대한 새로운 표준을 설정했습니다.

고용주:

슈바이처 공학 연구소

제목:

사장 겸 CTO

회원 등급:

인생 펠로우

모교:

인디애나 주 웨스트 라파예트 소재 퍼듀 대학교; 워싱턴 주립대학교, 풀먼

그는 계전기를 개발하고 제조하기 위해 1982년 워싱턴 주 풀먼에 있는 자신의 지하실에서 Schweitzer Engineering Laboratories를 설립했습니다. 현재 SEL은 165개국 이상에서 전력 시스템을 보호, 모니터링, 제어 및 자동화하는 수백 가지 제품을 제조하고 있습니다.

IEEE Life Fellow인 Schweitzer는 회사의 사장이자 최고 기술 책임자입니다. 그는 7명의 직원과 함께 SEL을 시작했습니다. 현재는 6,000개가 넘습니다.

40년의 역사를 지닌 직원 소유 회사는 계속해서 성장하고 있습니다. 미국에는 4개의 제조 시설이 있습니다. 지난 3월 아이다호주 모스크바에 문을 연 최신 공장은 인쇄회로기판을 제작하고 있다.

Schweitzer는 2012년 IEEE 전력 공학 메달을 포함하여 그의 연구로 많은 상을 받았습니다. 2019년에 그는 미국 국립 발명가 명예의 전당에 헌액되었습니다.

전력 시스템 결함은 나무나 차량이 전력선에 부딪히거나, 전력망 운영자가 실수하거나, 장비가 고장날 때 발생할 수 있습니다. 결함으로 인해 회로의 일부 부분에 추가 전류가 분로되어 단락됩니다.

장비를 보호하고 전원 공급의 연속성을 보장하기 위한 적절한 계획이나 장치가 설치되어 있지 않으면 정전 또는 정전이 그리드 전체에 퍼질 수 있습니다.

하지만 과전류가 발생할 수 있는 유일한 손상은 아닙니다. 결함은 또한 전압, 주파수 및 전류 방향을 변경할 수 있습니다.

보호 체계는 결함을 나머지 그리드로부터 신속하게 격리하여 현장의 손상을 제한하고 결함이 시스템의 나머지 부분으로 확산되는 것을 방지해야 합니다. 그러기 위해서는 보호장치를 설치해야 합니다.

이것이 바로 Schweitzer의 디지털 마이크로프로세서 기반 계전기가 등장하는 곳입니다. 그는 1982년에 이를 완성했습니다. 이는 나중에 상용화되어 SEL-21 디지털 거리 계전기/고장 탐지기로 판매되었습니다.

슈바이처는 그의 릴레이가 부분적으로 대학 1학년 때 일어난 사건에서 영감을 받았다고 말했습니다.

"1965년 제가 퍼듀 대학교 신입생이었을 때, 대규모 정전으로 인해 미국 북동부와 캐나다 온타리오 지역에서 몇 시간 동안 정전이 발생했습니다."라고 그는 회상합니다. "굉장한 사건이었고 나는 그것을 잘 기억하고 있습니다. 그 일을 통해 많은 교훈을 얻었습니다. 하나는 전력을 회복하는 것이 얼마나 어려웠는가였습니다."

그는 또한 보호 계전기: 그들의 이론과 실제(Protective Relays: their Theory and Practice)라는 책에서 영감을 받았다고 말했습니다. 그는 풀먼에 있는 워싱턴 주립대학교에서 공학 대학원생으로 재학 중일 때 이 책을 읽었습니다.

“수업이 시작하기 전 목요일에 책을 사서 주말에 읽었습니다.”라고 그는 말합니다. "나는 그것을 내려놓을 수 없었습니다. 나는 푹 빠졌습니다.

"이러한 고체 장치가 특수 목적의 신호 프로세서라는 것을 깨달았습니다. 그들은 전력 시스템의 전압과 전류를 읽고 전력 시스템의 장치가 올바르게 작동하는지 여부를 결정합니다. 저는 제가 알고 있는 것을 어떻게 활용할 수 있을지 고민하기 시작했습니다. 디지털 신호 처리를 수행하고 이를 마이크로프로세서 내부에서 작동시켜 전력 시스템을 보호합니다."

4비트와 8비트 마이크로프로세서는 당시 새로운 것이었습니다.

"대부분의 발명은 이렇게 시작됩니다. 하나의 기술을 다른 기술과 결합하여 새로운 것을 만드는 것입니다."라고 그는 말합니다. "마이크로프로세서의 발명가들은 사람들이 마이크로프로세서를 어떤 용도로 사용할지 전혀 몰랐습니다. 정말 놀랍습니다."