高速铁路牵引供电系统设计与运行虚拟仿真实验项目包括设备认知、供电设计、仿真运行、短路试验四个原创性功能模块，其中供电设计、仿真运行及短路试验三个部分彼此关联且层次递进。上述四个功能模块按照一个整体系统安装于服务器之上，通过互联网络为学生提供服务。下面简要介绍四个模块。
（1）设备认知模块
该模块构建了牵引变电所的3D场景，支持学生通过虚拟现实的方式对牵引供电系统的设备进行学习和辨识，包括在室外观察变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器等一次侧高压电气设备，进入室内观察二次侧综合自动化设备及开关柜的布置，身临其境地进行现场体验。学生需要完成设备辨识考核，系统将根据辨识结果给出评分。
（2）供电设计模块
供电设计模块采用了实际工程案例来完成牵引供电系统关键参数的设计训练。以京津城际铁路为例，要求学生依次完成外部电源选择、牵引变电所选址、变压器类型及容量选择。同时，训练学生理解牵引变电所电气主接线，做到能识图纸、能认符号、能匹配设备。
在外部电源选择中，提供了不同距离、不同短路容量的属性，以让学生认同选择电源的关键影响因素；在牵引变电所选址中，自动生成AT所和分区所，重点促使学生从经济性和供电能力两个方面考虑牵引变电所的间距，从而布置合适数量的变电所；在变压器设计时，学生需要了解不同类型变压器的适用性和优缺点，从而完成结线形式选择，还需合理配备变压器容量以节省投资的同时确保接触网电压不低于允许标准。在牵引变电所布局及变压器容量选取中，如果设计不合理就会影响仿真运行模块中的验证结果。
（3）仿真运行模块
依据供电设计结果，该模块通过仿真计算对设计进行验证，从而评估学生的设计是否合理，通过这个交互过程加强其对供电系统设计的认知，同时树立设计要兼顾经济性和安全性的理念。
该模块包括两种支撑算法：（1）列车牵引计算及行车布置；（2）牵引供电网络计算。设计成果的验证则需要面向两种行车组织方案：3分钟和5分钟定间隔追踪，还需要面向两种速度等级：300km/h和350km/h。通过底层算法对上述4种组合方案进行仿真计算，得到牵引负荷和接触网电压的统计结果，判定依据包括：（1）总负荷不超过变压器设计容量；（2）在3分钟及350km/h速度等级下总负荷应略小于变压器设计容量；（3）接触网最低电压需高于列车允许最低电压。
此外，学生在进行系统运行之前需要完成送电及停电的倒闸操作，实验项目模拟工程实际采用的操作工作票，要求学生完成正确倒闸操作顺序的排序。该过程训练学生掌握断路器、隔离开关等电气设备的功能，理解按顺序倒闸操作的重要性。
学生的系统设计成果需通过本模块的验证，如设计不合理则需要返回重新进行供电设计。通过该过程可以增强学生对牵引供电系统运行机理的理解，提高其解决工程技术问题的能力。
（4）短路试验模块
该模块提供了3D场景重现牵引网短路试验的执行过程及相关现象，首先是以具体形象的动画展示：接触网挂接地线、接钢轨方式等关键步骤，其次是要求学生通过前述掌握的倒闸操作方法在变电所综合自动化的操作界面上完成合闸，从而实现短路。在合闸之前，学生需通过继电保护屏设置合理的定值，从而确保继电保护能准确动作。
该模块采用慢镜头动画描述了在合闸、短路、跳闸过程中的诸多场景，包括隔离开关和断路器的合闸场景、短路的示意场景、断路器的断开场景等。通过形象的动画演示加强学生对实验的记忆，达到提高学习效果的目的。