Ich habe das Problem gelöst.
Zuerst habe ich NLS_LANG=.AL32UTF8 hinzugefügt als Umgebungsvariable in dem System, in dem Oracle installiert ist. Zweitens habe ich die Parameter encoding und nencoding in der Connect-Funktion von cx_Oracle wie unten übergeben.
cx_Oracle.connect(username, password, connection_string,
encoding="UTF-8", nencoding="UTF-8")
Dieses Problem wird auch hier unter https://github.com/oracle/python- cx_Oracle/issues/157
