一个多世纪以来，公用事业公司一直使用机电继电器来保护电力系统免受恶劣天气、事故和其他异常情况下可能发生的损坏。但继电器既不能定位故障，也不能准确记录发生的事情。
然后，在 1977 年，Edmund O. Schweitzer III发明了基于数字微处理器的继电器，作为他博士论文的一部分。Schweitzer 的继电器可以定位 1 公里半径内的故障，为公用事业的可靠性、安全性和效率设立了新标准。
为了开发和制造他的继电器，他于 1982 年在他位于华盛顿州普尔曼的地下室成立了 Schweitzer Engineering Laboratories 。如今，SEL 在超过 165 个国家生产数百种保护、监测、控制和自动化电力系统的产品。
Schweitzer 是 IEEE 终身会员，是他所在公司的总裁兼首席技术官。他与七名工人一起创办了 SEL；它现在有 6,000 多个。
这家拥有 40 年历史的员工持股公司继续发展壮大。它在美国有四个制造工厂。它最新的工厂于 3 月在爱达荷州的莫斯科开业，主要生产印刷电路板。
Schweitzer 的工作获得了许多赞誉，包括2012 年 IEEE 电力工程奖章。2019 年，他入选美国国家发明家名人堂。
电力电子技术的进步
当树木或车辆撞到电线、电网运营商失误或设备出现故障时，可能会发生电力系统故障。故障将额外的电流分流到电路的某些部分，使其短路。
如果没有以保护设备和确保供电连续性为目的而安装适当的方案或设备，则停电或停电可能会蔓延到整个电网。
不过，过流并不是唯一可能发生的损坏。故障还会改变电压、频率和电流方向。
保护方案应迅速将故障与电网的其余部分隔离开来，从而限制现场损坏并防止故障蔓延到系统的其余部分。为此，必须安装保护装置。
这就是 Schweitzer 基于数字微处理器的继电器的用武之地。他在 1982 年完善了它。后来它被商业化并作为 SEL-21 数字距离继电器/故障定位器出售。
灵感来自停电和保护继电器书
Schweitzer 说，他的继电器在一定程度上受到了他大学一年级期间发生的一件事的启发。
“早在 1965 年，当我还是普渡大学的一名新生时，一场大停电导致美国东北部和加拿大安大略省数百万人断电数小时，”他回忆道。“那是一件很重要的事情，我记得很清楚。我从中吸取了很多教训。一是恢复电力有多困难。”
他说，他还受到了《保护继电器：理论与实践》 一书的启发。他在普尔曼的华盛顿州立大学攻读工程研究生时阅读了这本书。
“我在星期四开课前买了这本书，并在周末阅读了它，”他说。“我爱不释手。我被迷住了。
“我意识到这些固态设备是专用信号处理器。他们读取电力系统的电压和电流，并判断电力系统的设备是否正常运行。我开始考虑如何利用我对数字信号处理的了解，并将其用于微处理器内部以保护电力系统。”
4 位和 8 位微处理器在当时是新出现的。
“我认为大多数发明都是这样开始的：采用一种技术并将其与另一种技术结合起来创造新事物，”他说。“微处理器的发明者并不知道人们会用它做什么。这太棒了。”
他说，他是在 1968 年开始第一份工作时接触到信号处理、信号分析以及如何使用数字技术的，当时他在马里兰州米德堡的 美国国防部 工作。
更快地清除故障和提高网络安全的方法
Schweitzer 继续发明保护和控制电力系统的方法。2016 年，他的公司发布了SEL-T400L，它每微秒对电力系统进行一次采样，以检测以光速移动的行波之间的时间。这个想法是快速检测和定位传输线路故障。
继电器在 1 到 2 毫秒内决定是否使电路跳闸或采取其他动作。以前，它需要一个大约 16 毫秒的保护继电器。在高压交流电路中，典型的断路器需要 30 到 40 毫秒才能跳闸。
“我喜欢谈论对速度的需求，”Schweitzer 说。“在当今时代，没有理由等待清除故障。从电压和角度稳定性、安全性、降低火灾风险和电气设备损坏的角度来看，更快的跳闸是一个巨大的机会。
“我们还可以通过更快的速度从现有基础设施中获得更多收益。每节省一毫秒的清理时间，传输系统的稳定性限制就会增加 15 兆瓦。这大约是每毫秒一个馈线。因此，如果我们节省 12 毫秒，我们就可以突然从一个传输系统的一部分为 12 个以上的配电馈线提供服务。”
他说，时域技术还将在变压器和配电保护方案中找到应用，并对直流输电产生重大影响。
他说，今天让 Schweitzer 兴奋的是能量包的概念，他和 SEL 一直在研究这个概念。这些数据包测量所有信号的能量交换，包括失真的交流系统或直流网络。
“能量包精确测量能量传输，与频率或相位角无关，并以固定速率更新，具有共同的时间参考，例如每毫秒，”他说。“时域能量包提供了加速控制系统和准确测量失真系统能量的机会——这对传统的频域计算方法提出了挑战。”
他还专注于通过提高网络安全、态势感知和性能来提高关键基础设施网络的可靠性。他说，即插即用和尽力而为网络对于关键基础设施来说不够安全。
“ SEL OT SDN技术解决了一些重大的网络安全问题，”他说，“坦率地说，它让我第一次在变电站中使用以太网感到舒服。”
从工程学教授到发明家
Schweitzer 一开始并没有计划创办自己的公司。1977 年，他加入位于雅典的俄亥俄大学电气工程系，开始了成功的学术生涯。两年后，他搬到华盛顿州的普尔曼，并在接下来的六年里在华盛顿州的沃伊兰工程与建筑学院任教。直到 SEL-21 的销售开始腾飞之后，他才决定全职投身于他的创业公司。
Schweitzer成为发明家并创办了自己的公司也就不足为奇了，因为他的父亲和祖父都是发明家和企业家。
他的祖父Edmund O. Schweitzer拥有 87 项专利，他于 1911 年与 Nicholas J. Conrad 合作发明了第一个可靠的高压保险丝，同年两人在芝加哥创立了 Schweitzer and Conrad（现称为 S&C Electric Co. ） .
Schweitzer 的父亲Edmund O. Schweitzer Jr.拥有 208 项专利。他发明了多种线路供电故障指示设备，并于1949 年创立了EO Schweitzer Manufacturing Co.。该公司现在是 SEL 的一部分。
Schweitzer 说，一位朋友给了他关于创业的最好的财务建议：存钱。
“我很自豪我们拥有 6,000 多名员工的公司是 100% 的员工持股，”Schweitzer 说。“我们希望投资于未来，因此我们将储蓄再投资于增长。”
他建议那些计划创业的人关注他们的客户并为他们创造价值。
“释放你的创造力，”他说，“并与客户互动。此外，弄清楚如何为社会做出贡献，让世界变得更美好。”
