Фамилия Пенвелин — один из тех редких случаев, когда русская по форме фамилия явно имеет иноязычную основу, и разобрать её по привычной схеме «прозвище + суффикс» не получится. В ней нет ни типичного для русских фамилий суффикса -ов/-ев, ни -ин, ни -ский. Окончание -ин здесь тоже не работает: корень явно не славянский, и суффикс не присоединялся к русскому слову. Это фамилия, которая, скорее всего, пришла в русский язык из французского, английского или кельтского источника и была русифицирована на письме.

Наиболее вероятная версия — происхождение от французской фамилии Penvellen или её вариантов, распространённых в Бретани (историческая область на северо-западе Франции). Бретонские фамилии часто имеют кельтские корни: элемент «pen» означает «голова» или «вершина», а «velen» может восходить к слову «мельница» или «водопад». Таким образом, Пенвелин могло означать «вершина мельницы» или «верхняя мельница» — топонимическое прозвище, данное человеку, жившему у такого места. В русском языке фамилию могли записать на слух, заменив французское окончание на привычное -ин, что и дало форму Пенвелин.

Вторая гипотеза, менее вероятная, связывает фамилию с английским Penwellin, где «pen» — загон для скота, а «well» — колодец или источник. Тогда Пенвелин — это «загон у колодца». Однако в русском языке такая фамилия почти не встречается, и её носители, скорее всего, являются потомками французских или английских переселенцев, которые обрусели в XIX — начале XX века.

Географически фамилия Пенвелин — большая редкость. Она не фиксируется в массовых списках русских фамилий (например, у Б. Унбегауна или В. Никонова) и не имеет устойчивого ареала в России. Единичные случаи могут быть связаны с потомками дворян или специалистов, приглашённых из Европы. Сословная принадлежность предков — скорее всего, не крестьянская, а городская или служилая, так как иноязычные фамилии такого типа редко проникали в глухие деревни.

Если ваши предки носили фамилию Пенвелин, стоит искать их корни не в славянских губерниях, а в документах о переселенцах, иностранных специалистах или в метриках городов, где были французские или английские колонии (Санкт-Петербург, Одесса, Москва). Фамилия не даёт однозначного ответа о роде занятий, но указывает на необычную семейную историю, связанную с Западной Европой.